三氯化铁的物化性质和制备方法

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性质]三氯化铁，分子式为FeCl3，相对分子质量为162.21，属于六方晶体系。外观为黑棕色带绿色光泽结晶体(液体为红棕色)。密度2.898g/cm3，熔点282℃，沸点315℃(分解)。400℃的蒸气含Fe2Cl6分子，750℃的蒸气含FeCl3分子。极易吸潮，可生成2水合物、2.5水合物、3.5水合物、6水合物。三氯化铁水溶液稀释时，能水解生成棕色絮状氢氧化铁沉淀。易溶于水、乙醇、丙酮、乙醚和异丙醚，可溶于液体的三氧化硫、乙胺、苯胺，不溶于甘油、三氯化磷和氯化亚锡，微溶于二硫化碳。水溶液呈酸性。不含游离氯的三氯化铁略有臭味，但不刺鼻。含有游离氯的三氯化铁则有刺激性恶臭，主要用作饮水和废水的处理剂，染料工业的氧化剂和媒染剂，有机合成的催化剂和氧化剂。

[制备方法] 通常，固体产品采用废铁屑氯化法、低共熔混合物反应法和四氯化钛副产法，液体产品多用铁屑盐酸法和一步氯化法。

(1)废铁屑氯化法

以废铁屑和氯气为原料，工艺流程如图2-5所示，在一立式反应炉内反应，生成的三氯化铁蒸气和尾气由炉的顶部排出，进入捕集器，经冷凝即得成品。反应尾气中有少量未反应的氯气和三氯化铁，用氯化亚铁溶液吸收氯气，可得液体三氯化铁。反应式如下。

2Fe+3Cl2→2FeCl3

图2-5 废铁屑氯化法生产三氯化铁工艺流程

此法得到的是无水产品。

(2) 低共熔混合物反应法

在一个带有耐酸衬里的反应器中，令铁屑和干燥氯气在三氯化铁与氯化钾或氯化钠的低共熔混合物(例如70% FeCl3和30% KCl)内进行反应。首先，铁屑溶解于共熔物(600℃)中，并被三氯化铁还原成二氯化铁，后者再与氯气反应生成三氯化铁，升华后被收集在冷凝室中，该法可制得纯度较高的三氯化铁。

(3)盐酸氯化法

将盐酸和铁屑反应，生成的二氯化铁溶液再用氯气氯化。反应过程如下式所示:

Fe+2HCl→FeCl2+H2

2FeCl2+Cl2→2FeCl3

(4) 一步氯化法

将氯气直接通入浸泡铁屑的水中，一步合成液体FeCl3，反应式为：

Cl2+H2O→HCIO+HCI

Fe+2HCl→FeCl2+H2

2HClO+H2→Cl2+H2O

2FeCl2+Cl2→2FeCl3

(5)美国专利 4066748 介绍了一种以酸洗浴的FeCl2为原料制备三氯化铁的方法，其主要步骤有：首先浓缩酸洗浴废水，使得氯化亚铁浓度至少达到34.25%(质量百分比)，此浓缩液中仍含有大量的游离酸，中和浓缩液，采用逆流连续进行两次氯化。此法得到的溶液，1L中至少含有40%的氯化铁(以重量计)，而氯化亚铁的含量不超过0.1%。

(6)中国专利 200510200706.3“硫酸渣吸收含氯废气制备三氯化铁”中介绍了一种硫酸渣吸收含氯废气制备三氯化铁的工艺，以含铁量30%～60%的硫酸渣和含氯废气为原料，在吸收塔中反，应而得。此工艺将硫酸渣的综合回收和含氯废气治理合二为一，达到了“以废治废、综合治理、变废为宝”的目的，且省去了传统三氯化铁生产的氯化、氧化工序，节约资源，并解决了盐酸的来源问题。含氯废气的吸收率达90%以上，可实现达标排放，实现了无污染的清洁生产。工艺流程如图2-6所示。

图2-6 硫酸渣吸收含氯废气制备三氯化铁流程

具体制备方法如下：

取硫酸渣(含铁60%，过60目)与若干水配成硫酸渣矿浆，由喷射装置进入吸收塔，含氯废气(100L/h，含氯化氢和氯气量为356mg/m3)从反应塔下部进入，在吸收塔内与硫酸渣矿浆逆流接触，85℃时循环吸收4h，烟气中的Cl2和HCl与硫酸渣反应，将Cl2和HCl除去，得到的由三氯化铁、硫酸渣和水组成的混合物从吸收塔流出，经过滤可实现水溶性的三氯化铁与渣的分离，得到水溶性的三氯化铁，然后对三氯化铁溶液进行净化和去除重金属，再进行过滤得到比较纯净的三氯化铁溶液，经蒸发浓缩可得到固体三氯化铁，尾气可直接排放。

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