一种γ‑FeOOH的制备方法技术

本发明专利技术属于脱硫技术领域，公开了一种γ‑FeOOH的制备方法，所述方法为将绿锈与氧化剂在0～10℃发生反应，待反应结束后即制得γ‑FeOOH。本发明专利技术通过在低温(0～10℃)下氧化绿锈，便可制得纯度高达98％以上的γ‑FeOOH，这是因为，上述氧化反应为放热反应，低温条件有利于热量的及时散发，从而有效避免生成其它晶相的羟基氧化铁或是其它铁的氧化物晶相，显著提高了γ‑FeOOH的纯度和收率。此外，本发明专利技术采用双氧水作为氧化剂，由此制得的γ‑FeOOH具有较大的比表面积和较强的吸附能力，可广泛用于脱硫领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种γ-FeOOH的制备方法
本专利技术属于脱硫
，具体地涉及一种γ-FeOOH的制备方法。
技术介绍
羟基氧化铁(FeOOH)具有非常广泛的应用价值，可用作颜料、磁性涂料、磁记录介质的前驱体、气体传感器、脱硫剂、臭氧分解催化剂、重金属脱除剂等，从而促使越来越多的研究致力于羟基氧化铁的生产工艺研究。经研究发现，羟基氧化铁的结构及性能与其制备方法之间存在着密切的联系，不同的制备方法将得到具有不同晶型、形貌和特性的羟基氧化铁。纤铁矿(γ-FeOOH)是γ形式的氢氧化物，其代表了大部分铁氧化物，由于它为亚稳态，所以其具有很高的活性，是羟基氧化铁所有晶型中性能最为优越的一种铁氧化物。纤铁矿在自然界中较为少见，其具有斜方晶系的晶体结构，类似铝土矿的勃姆石结构，层状铁(III)氧化物组成的八面体通过氢键链接，阴离子以面心立方密堆积排列。近几年，γ-FeOOH因具有较大的比表面积、合适的孔道结构等能使硫化物快速扩散到其内部而被广泛应用于脱硫
，且常温下的脱硫效率非常高。因此，研发一种高效制备γ-FeOOH的方法具有重要的现实意义。迄今为止，世界各国对γ-FeOOH制备方法的研究，都是在Pfizer方法的基础上进行的，即以氯化亚铁为原料来生产γ-FeOOH，如：中国专利文献CN1045135C公开了以FeCl2·4H2O、NaOH及空气为原料制备得到γ-FeOOH晶体的方法，但此方法具有原料来源有限、价格昂贵等缺点，且对设备的腐蚀性也很严重，这就在一定程度上限制了γ-FeOOH的应用。因此，亟需一种操作方法简单、成本低、原料来源广泛及环境友好的γ-FeOOH制备方法。为此，中国专利CN102390870A公开了一种以硫酸亚铁为原料，与NaOH和Mg(OH)2的混碱反应后通入空气氧化得到γ-FeOOH的方法。然而，该方法产生的Fe(OH)2中间体不稳定，在氧气作用下，极易被氧化为胶体状Fe(OH)3，继而在后续的氧化过程中，胶体状Fe(OH)3会导致Fe(OH)2的氧化速率减慢，使得γ-FeOOH的制备时间加长，且胶体状Fe(OH)3的存在还会降低γ-FeOOH的产率及纯度。因此，为了获得较高纯度的γ-FeOOH，在实验室研究中通常会向反应体系中加入一些晶向导向剂(如：EDTA等)，但该方法也只能制得纯度为80～93％的γ-FeOOH。鉴于此，如何对现有的γ-FeOOH制备工艺进行改进以制备高纯度的γ-FeOOH，这对于本领域技术人员而言仍是一个尚未解决的技术难题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是现有的γ-FeOOH制备工艺制得的γ-FeOOH纯度较差的缺陷，进而提供一种高纯度γ-FeOOH的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种γ-FeOOH的制备方法，包括如下步骤：绿锈与氧化剂在0～10℃发生反应，待反应结束后即制得γ-FeOOH。优选的是，所述反应的温度为0～5℃。优选的是，所述氧化剂为双氧水、空气或氧气。优选的是，所述双氧水的浓度为30～50wt％。优选的是，上述γ-FeOOH的制备方法还包括制备所述绿锈的步骤：(1)将沉淀剂加入到硫酸亚铁溶液中以发生反应，控制反应温度为0～10℃、反应终点pH值为6.0～6.5；所述沉淀剂为碳酸铵溶液和/或碳酸氢铵溶液；(2)对步骤(1)得到的浆料进行固液分离，收集固相，即为所述绿锈。优选的是，所述硫酸亚铁溶液的浓度为1.5～2.0mol/L，所述沉淀剂的浓度为1.5～3.5mol/L。优选的是，所述沉淀剂与所述硫酸亚铁的摩尔比为2～4:1。优选的是，步骤(1)中的反应温度为0～5℃。优选的是，所述双氧水与所述硫酸亚铁的摩尔比为1～1.1:2。优选的是，所述固液分离得到的液相经蒸干后即得硫酸铵。优选的是，上述γ-FeOOH的制备方法还包括，将所述绿绣配成浓度为10～20wt％的浆液以与所述氧化剂反应，反应结束后过滤，滤饼在不超过70℃下干燥，即得所述γ-FeOOH。由上述所述的γ-FeOOH的制备方法制得的γ-FeOOH在脱硫中的应用。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的γ-FeOOH的制备方法，通过在低温(0～10℃)下氧化绿绣，便可制得纯度高达98％以上的γ-FeOOH，这是因为，上述氧化反应为放热反应，低温条件有利于热量的及时散发，从而有效避免生成其它晶相的羟基氧化铁或是其它铁的氧化物晶相，显著提高了γ-FeOOH的纯度和收率。2.本专利技术提供的γ-FeOOH的制备方法，采用双氧水作为氧化剂，由此制得的γ-FeOOH具有较大的比表面积和较强的吸附能力，可广泛用于脱硫领域中。3.本专利技术提供的γ-FeOOH的制备方法，其原料绿锈可通过将碳酸铵溶液和/或碳酸氢铵溶液加入到硫酸亚铁溶液中反应制得，上述液液反应增大了反应物之间的接触面积，使得反应更充分，原料的利用率更高；此外，该反应为吸热反应且反应在低温下进行，有利于中间产物绿锈的形成，绿锈的化学组成分为两种：在绿锈的制备过程中，通过控制碳酸铵和/或碳酸氢铵与硫酸亚铁的摩尔比为2～4:1，反应温度为0～10℃，反应终点pH值为6.0～6.5，使得反应体系中的亚铁离子完全转化并生成绿锈，从而确保浆料中的液相为纯净的硫酸铵，这样只需蒸干液相便可获得氮含量满足国家化肥标准的硫酸铵化肥。4.本专利技术提供的γ-FeOOH制备方法，是以价廉易得的七水合硫酸亚铁为原料，且没有采用对设备腐蚀性的强碱溶液，所述制备方法操作简便且对环境友好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制得的γ-FeOOH的XRD衍射图谱；图2为γ-FeOOH的XRD标准图谱；图3为本专利技术实施例1制得的γ-FeOOH的晶体结构图。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例提供了一种制备γ-FeOOH的方法，包括如下步骤：(1)将400mL1.5mol/L的碳酸铵溶液加入到200mL1.5mol/L的硫酸亚铁溶液中，控制反应温度为0～5℃、反应终点pH值控制为6.0～6.3；(2)对步骤(1)反应结束后所得到的浆料进行固液分离，分别收集固相和液相，所述固相为绿绣中间体，所述液相蒸干即得硫酸铵；(3)用水将所述固相水洗除杂后配成浓度为10wt％的浆液，向所述浆液中加入30wt％的双氧水于0～5℃下发生氧化反应，并控制双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为1:2，待反应结束后过滤，滤饼经70℃干燥处理后即得γ-FeOOH。经测定，本实施例制得的γ-FeOOH的纯度为98.7％。采用X射线衍射仪对上述产品进行结构物相测试，结果见图1。由图1可以看出，依照本专利技术的制备方法制得产品的X射线衍射峰与γ-FeOO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种γ‑FeOOH的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：绿锈与氧化剂在0～10℃发生反应，待反应结束后即制得γ‑FeOOH。

【技术特征摘要】
1.一种γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：绿锈与氧化剂在0～10℃发生反应，待反应结束后即制得γ-FeOOH。2.根据权利要求1所述的γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为0～5℃。3.根据权利要求1或2所述的γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水、空气或氧气。4.根据权利要求3所述的γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为30～50wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，还包括制备所述绿锈的步骤：(1)将沉淀剂加入到硫酸亚铁溶液中以发生反应，控制反应温度为0～10℃、反应终点pH值为6.0～6.5；所述沉淀剂为碳酸铵溶液和/或碳酸氢铵溶液；(2)对步骤(1)得到的浆料进行固液分离，收集固相，即为所述绿锈。6.根据权利要求5所述的γ-FeOOH的制备方法，其特征在于，所述硫酸亚铁溶液的浓度为1.5～2....

【专利技术属性】
技术研发人员：王立贤，樊俐，王鲁璐，崔永君，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11