一种硫酸亚铁的制备方法技术

本发明专利技术属于精细化工领域，具体涉及一种硫酸亚铁的制备方法。包括S1氧化还原反应、S2过滤除杂、S3冷却结晶和S4干燥筛分的步骤，操作简单，可极大程度上减少反应时间，还可以将制备过程中产生的酸蒸汽吸收，减少排放污染，收集氢气纯化再利用，节能环保；利用一定量的絮凝剂羧甲基壳聚糖和助滤剂沸石粉结合，在pH＝3‑5条件下去除硫酸亚铁中的重金属杂质，配合含碳数3‑6的有机单元醇促进硫酸亚铁的析晶，得到的硫酸亚铁晶体含量高，且经过6个月加速稳定性试验仍能保持感官为蓝绿色粒状晶体，含量在99.5％以上，稳定性好。

A preparation method of ferrous sulfate

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸亚铁的制备方法
本专利技术属于精细化工领域，具体涉及一种硫酸亚铁的制备方法。
技术介绍
硫酸亚铁是一种具有广泛用途的试剂，其含有的铁元素是动物体内合成血红抗体的原料，在医学上可以用作收敛剂、补血剂，治疗常见的缺铁性疾病，因此可作保健食品添加剂，也可以广泛用于畜禽的贫血治疗和饲料添加剂中；在渔业上配合硫酸铜和其他亚铁盐预防治疗鱼的烂鳃病。但是在应用中也发现，由于硫酸亚铁还原性较强，容易被氧化或风化变色，失去效果，不易保存。目前制备硫酸亚铁的方法主要有钛白粉副产法：用硫酸分解钛铁矿，制备钛白粉时，会生成副产物硫酸亚铁和硫酸铁，将硫酸铁还原成硫酸亚铁，再冷却结晶即得。如中国专利申请CN107640790A公开了一种钛白副产物制备高纯度硫酸亚铁晶体的方法，该方法通过加入磷酸和絮凝剂，调节溶液微酸性进行水解，再加入表面活性剂，调节溶液为碱性进行沉淀，最后加入铁粉后浓缩、结晶、干燥得到硫酸亚铁晶体。该方法通过水解-沉淀-结晶“三步除杂”，可以将钛白副产物回收再利用，节约资源，但是钛白主要是用钛铁矿生产得到的，即使除杂后仍会含有钴、镍、锌、铜、铅、镉等金属杂质，不适用于药品、食品、保健品、饲料等领域中。还有一种方法是将铁粉、铁屑或铁皮加入硫酸溶液中，直接反应生成硫酸亚铁，得到的硫酸亚铁溶液再经过冷却、结晶、烘干后得到硫酸亚铁。如中国专利申请CN101891260A公开了一种硫酸亚铁溶液的制备方法，该方法在纯二氧化氯发生器中，将铁粉加入硫酸浓度为15-40％的反应母液中反应，得到硫酸亚铁溶液。该方法简单易操作，综合利用二氧化氯发生器产生的反应母液，降低了自来水的生产成本，但是该方法需要特定的反应装置，能耗较大，且析晶需要12-24h，花费时间较长。因此，迫切需要提供一种杂质含量少、稳定性高的硫酸亚铁的制备方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种杂质含量少、稳定性高的硫酸亚铁的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种硫酸亚铁的制备方法，包括以下步骤：S1、氧化还原反应：将铁粉持续加入硫酸溶液中，在50-80℃条件下反应，直至10min内不再产生气体，得反应液A，产生的气体通入碱性溶液后，将氢气收集、纯化；S2、过滤除杂：将步骤S1所得反应液A加入1-5倍量体积的水，调节pH＝3-5，加入絮凝剂和助滤剂，搅拌30-120min，静置15-60min，过滤，得到硫酸亚铁滤液B；S3、冷却析晶：向步骤S2所得硫酸亚铁滤液B中加入1-5倍量体积的醇溶液，将温度降至≤40℃，析晶0.5-4h，离心脱水，得到硫酸亚铁粗品C；S4、干燥筛分：将步骤S3所得硫酸亚铁粗品C置于真空干燥箱中，在真空度≤-0.08Mpa，温度30-80℃条件下进行干燥，筛分，检测合格，包装。进一步地，所述步骤S1中硫酸溶液与铁粉的质量比为1:(0.005-0.5)。更进一步地，所述步骤S1中，碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。进一步地，所述步骤S2中，絮凝剂为羧甲基壳聚糖。更进一步地，所述步骤S2中，絮凝剂的添加量为0.1-5％wt。进一步地，所述步骤S2中，助滤剂为沸石粉，添加量为0.1-10％wt。更进一步地，所述步骤S3中，醇溶液为含碳数为3-6的有机单元醇。进一步地，醇溶液为正丁醇或异丁醇。更进一步地，所述步骤S4中，筛分采用两级分级筛，上下两层的筛网分别是10-20目和50-80目，取筛下物进行下一步。另外的，本专利技术还提供了一种所述硫酸亚铁的制备方法在制备药品、食品、保健品或饲料中的用途。本专利技术中将铁粉与硫酸溶液反应生成硫酸亚铁，其中含有的杂质、重金属采用一定量的絮凝剂羧甲基壳聚糖和助滤剂沸石粉结合在pH＝3-5条件下去除。一方面，羧甲基壳聚糖和沸石粉以一定的比例在一点的条件下可以吸附、结合溶液中的重金属离子，使之成为沉淀被去除；另一方面羧甲基壳聚糖具有显著的抗氧化活性，可以减少硫酸亚铁制备过程中被氧化成硫酸铁，提高硫酸亚铁的稳定性。同时，在硫酸亚铁冷却析晶时，申请人惊喜的发现，添加一定量的含碳数为3-6的有机单元醇可以加速硫酸亚铁的析出，并且得到的硫酸亚铁晶体稳定性强。试验例2可以证明，本专利技术实施例1制备的硫酸亚铁在6个月的加速试验过程中感官和含量均无明显变化，仍是蓝绿色粒状晶体，含量在99.5％以上，稳定性好；而对比例3和对比例5制备的硫酸亚铁在6个月的加速稳定性试验后，颜色变为棕黄色，含量也显著降低38-53％。另外的，申请人在实践中意外的发现，在pH<3时，羧甲基壳聚糖与沸石粉会结合溶液中的亚铁离子，过滤后会造成亚铁离子的大量流失；当pH>5时，亚铁离子不稳定，容易被氧化，进一步地当溶液趋于碱性时，亚铁离子成为Fe(OH)2或Fe(OH)2沉淀被过滤走，造成成品硫酸亚铁含量大幅度降低。试验例1可以证明，本专利技术实施例1-3制备的硫酸亚铁含量、重金属和酸不溶物等指标均符合GB29211-2012的规定，含量高、杂质少；而与实施例1相比，对比例4制备的硫酸亚铁含量显著降低25％。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术利用一定量的絮凝剂羧甲基壳聚糖和助滤剂沸石粉结合，在pH＝3-5条件下去除硫酸亚铁中的重金属杂质，配合含碳数3-6的有机单元醇促进硫酸亚铁的析晶，得到的硫酸亚铁晶体含量高，且经过6个月加速稳定性试验仍能保持感官为蓝绿色粒状晶体，含量在99.5％以上，稳定性好。(2)本专利技术采用的硫酸亚铁的制备方法操作简单，可极大程度上减少反应时间，得到高含量、稳定性好的硫酸亚铁晶体，且可以将制备过程中产生的酸蒸汽吸收，减少排放污染，收集氢气纯化再利用，节能环保。具体实施方式以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下实施例。其中，本专利技术所用试剂均为常用试剂，均可购于常规试剂生产、销售公司。实施例1一种硫酸亚铁的制备方法制备步骤：S1、氧化还原反应：将铁粉持续加入硫酸溶液中，在65℃条件下反应，直至10min内不再产生气体，硫酸溶液与铁粉的质量比为1:0.01，得反应液A，产生的气体通入0.0001％wt氢氧化钠溶液后，将氢气收集、纯化；S2、过滤除杂：将步骤S1所得反应液A加入3倍量体积的水，调节pH＝3.5，加入反应液2％wt的羧甲基壳聚糖和5％wt的沸石粉，搅拌120min，静置60min，过滤，得到硫酸亚铁滤液B；S3、冷却析晶：向步骤S2所得硫酸亚铁滤液B中加入2倍量体积的正丁醇，将温度降至30℃，析晶4h，离心脱水，得到硫酸亚铁粗品C；S4、干燥筛分：将步骤S3所得硫酸亚铁粗品C置于真空干燥箱中，在真空度≤-0.08Mpa，温度65℃条件下进行干燥，采用两级分级筛，上下两层的筛网分别是10-20目和50-80目，取筛下物进行检测，合格后包装。实施例2一种硫酸亚铁的制备方法制备步骤：S1、氧化还原反应：将铁粉持续加入硫酸溶液中，在70℃条件下反应，直至10min内不再产生气体，硫酸溶液与铁粉的质量比为1:0.005，得反应液A，产生的气体通入0.0001％wt氢氧化钾溶液后，将氢气收集、纯化；S2、过滤除杂：将步骤S1所得反应液A加入2倍量体积的水，调节pH＝4，加入反应液3％wt的羧甲基壳聚糖和6％wt的沸石粉，搅拌110min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸亚铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、氧化还原反应：将铁粉持续加入硫酸溶液中，在50‑80℃条件下反应，直至10min内不再产生气体，得反应液A，产生的气体通入碱性溶液后，将氢气收集、纯化；S2、过滤除杂：将步骤S1所得反应液A加入1‑5倍量体积的水，调节pH＝3‑5，加入絮凝剂和助滤剂，搅拌30‑120min，静置15‑60min，过滤，得到硫酸亚铁滤液B；S3、冷却析晶：向步骤S2所得硫酸亚铁滤液B中加入1‑5倍量体积的醇溶液，将温度降至≤40℃，析晶0.5‑4h，离心脱水，得到硫酸亚铁粗品C；S4、干燥筛分：将步骤S3所得硫酸亚铁粗品C置于真空干燥箱中，在真空度≤‑0.08Mpa，温度30‑80℃条件下进行干燥，筛分，检测合格，包装。

【技术特征摘要】
1.一种硫酸亚铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、氧化还原反应：将铁粉持续加入硫酸溶液中，在50-80℃条件下反应，直至10min内不再产生气体，得反应液A，产生的气体通入碱性溶液后，将氢气收集、纯化；S2、过滤除杂：将步骤S1所得反应液A加入1-5倍量体积的水，调节pH＝3-5，加入絮凝剂和助滤剂，搅拌30-120min，静置15-60min，过滤，得到硫酸亚铁滤液B；S3、冷却析晶：向步骤S2所得硫酸亚铁滤液B中加入1-5倍量体积的醇溶液，将温度降至≤40℃，析晶0.5-4h，离心脱水，得到硫酸亚铁粗品C；S4、干燥筛分：将步骤S3所得硫酸亚铁粗品C置于真空干燥箱中，在真空度≤-0.08Mpa，温度30-80℃条件下进行干燥，筛分，检测合格，包装。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硫酸溶液与铁粉的质量比为1:(0.005-0.5)。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小建，
申请(专利权)人：连云港龙泰威食品配料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32