蔡 敏

（广西现代职业技术学院资源工程系，广西 河池 547000）

草酸亚铁是一种有机化工产品，除了作化学试剂外，还用于涂料、染料、陶瓷、光学玻璃及玻璃器皿着色，感光材料的制备等。草酸亚铁也是合成新型锂离子电池正极材料——磷酸亚铁锂的重要原料，其纯度和粒径对磷酸亚铁锂的导电性、阻抗、电化学容量等性能影响较大，纯度高的草酸亚铁可以制备出电化学性能较好的磷酸亚铁锂。目前市场上所销售的草酸亚铁的纯度在98.5%左右，不能够满足合成磷酸亚铁锂的需要。本文以硫酸亚铁和草酸为原料，通过高速分散均质机和添加分散助剂，合成了高纯草酸亚铁产品，研究了硫酸亚铁浓度、分散剂浓度、反应时间、反应温度等对产率及纯度的影响。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：SD101-2电热鼓风干燥箱，SHZ-Ⅲ型循环水真空泵，HH-S4数显恒温水浴锅，300-2型电子天平，e104型电子天平。

试剂：草酸、七水合硫酸亚铁、高锰酸钾、硫酸、磷酸(均为分析纯)。

1.2 实验步骤

称取14g固体硫酸亚铁用水溶解，过滤除去杂质，制成纯净硫酸亚铁溶液，备用。称取6.3g草酸用25mL水加热溶解，制成草酸溶液，备用。以硫酸作为分散剂加入到硫酸亚铁溶液中，在搅拌条件下，将上述草酸溶液往硫酸亚铁溶液中滴加，控制好反应的加料速度和反应温度，即可得到草酸亚铁沉淀。草酸溶液滴加完后继续保持40min，使硫酸亚铁和草酸反应完全。待物料完全反应后，用循环水真空泵将物料进行固液分离，水洗、干燥后即可得到黄色产品。

1.3 产品含量测定

称取试样0.10～0.15g，置于锥形瓶中，加硫磷混酸，摇动至试样溶解，以高锰酸钾标准溶液滴至粉红色在30s内部消失即为终点。

以质量百分数表示的草酸亚铁FeC2O4·2H2O含量按下式计算：

其中：V为滴定试样所消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；C为高锰酸钾标准溶液的浓度，mol·L-1；G为称取的试样的质量，g；A为水分含量，g。

2 结果与讨论

2.1 分散剂浓度对产品纯度的影响

在硫酸亚铁浓度为210g·L-1、反应温度为30℃、加料时间40min条件下考察了分散剂硫酸浓度对产品产率及纯度的影响，结果见表1。

表1 分散剂对产品产率及纯度的影响

从表1数据可以看出，以硫酸作为分散剂，能够有效提高反应中离子间的碰撞几率，硫酸浓度对产率的影响是非常明显的，当硫酸浓度为20%时，产率最高为95%、纯度为99.8%。当浓度继续增加对产率及纯度的影响较小，从合成成本及操作过滤工艺上考虑，分散剂浓度为20%较为合适。

2.2 硫酸亚铁浓度对产品纯度的影响

在分散剂浓度为20%、反应温度为30℃、加料时间为40min的条件下对草酸亚铁产率及纯度的影响，结果如表2所示。

表2 硫酸亚铁浓度对产率及纯度的影响

硫酸亚铁溶液浓度也是一个重要的影响因素，这是因为反应物浓度越高，反应速率加快，另外，溶液浓度增大使得反应过程中放热量增加，反应温度上升后，提高了反应效率，因此产率和纯度有所提高。浓度控制在210g·L-1时，反应结果较好。但浓度过高硫酸亚铁容易结晶析出，造成工艺复杂化。

2.3 反应温度对产品纯度的影响

在分散剂浓度为20%、硫酸亚浓度为210g·L-1、加料时间为40min条件下考察了反应温度对草酸亚铁纯度的影响，结果见表3。

表3 反应温度对产品产率及纯度的影响

实验结果表明，产率随着反应温度的升高先升高后降低，纯度基本保持在99%以上，这是因为温度越低则体系的过饱和度越大，在反应过程中晶体的成核速度要大于生长速率；另一方面，温度降低溶液的黏度增大，从而限制了溶质分子的运动性，使得生长速度下降，因此在低温下容易得到纯度较高的草酸亚铁产品。

2.4 加料时间对产品纯度的影响

在分散剂浓度为20%，硫酸亚铁浓度为210g·L-1，反应温度为30℃条件下考察了加料时间对草酸亚铁纯度的影响，结果见表4。

表4 加料时间对产品产率及纯度的影响

草酸的加料速度也是控制产品产率、纯度的一个有效途径，加料速度快则晶体的成核速度快，生长速度慢，可以有效防止生成的产物因接触时间过长而相互吸附粘结晶体；反之则成核速度慢生长速度快，容易得到纯度高的产品，加料时间控制在40min得到较纯的产品。

3 结论

通过添加分散助剂，在优化工艺条件硫酸浓度20%、硫酸亚铁浓度为210g·L-1、反应温度为30℃、加料时间为40min下，制备出了产率为95%和纯度99.8%的草酸亚铁产品。

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