Гідрат закису заліза, окислення
Інформація
Гідрат закису заліза, окислення
Жовтий гідрат окису заліза можна також отримувати окисленням металевого заліза киснем повітря. Для цього потрібно продувати повітря дуже сильним струменем через розчин електроліту, в якому знаходиться металеве залізо. Як електроліт у цьому випадку застосовують тільки солі закису заліза, переважно сірчанокисле залізо. Окислення проводиться при 60-70 ° і триває кілька діб. При окисленні заліза киснем повітря зазвичай утворюється лише гідрат окису заліза; інші ж оксиди заліза, як закис-окис, окис і гідратований окис заліза у своїй не получаются.[ . ]
Для швидкого окислення гідрату закису заліза pH обробленої води має бути не нижче 8. Тому у воду перед додаванням до неї залізного купоросу або одночасно з ним вводять луг; найчастіше використовується гашене вапно як найдешевший реагент. Іншим шляхом прискорення процесу окислення Ре2+ Ре3+ є спільна обробка води залізним купоросом і хлором. У зв'язку з необхідністю використання додаткового реагенту залізний купорос порівняно рідко застосовується для освітлення та знебарвлення води. У той самий час він є майже незамінним реагентом при вапняно-содовому пом'якшенні воды.[ . ]
Таким чином, при окисленні металевого заліза нітробензолом виходять окисні сполуки заліза, склад і колір яких залежать від роду електроліту, у присутності якого відбувається окислення, а саме: у присутності електролітів, що не піддаються гідролізу при кип'ятінні з металевим залізом, утворюється тільки чорний закис-окис заліза , а в присутності електролітів, що гідролізуються, — різні сполуки: від чорного закису-окису заліза при невеликому вмісті досвітлоложовтого гідрату окису заліза при значному вмісті електроліту. Найлегше утворюється закис-окис заліза чорного кольору. Отримання інших сполук: окису заліза, безводного, гідратованого і особливо кристалічного гідрату окису заліза відбувається тільки в результаті впливу гідрату окису металу (переважно тривалентного) і солі закису заліза, що утворюються в результаті гідролізу електролітів другої групи. ]
За цією схемою процес окислення заліза починається з його корозії, внаслідок чого виходить гідрат закису заліза, який потім окислюється у відповідний окис залежно від умов окислення. ]
У наведеній вище схемі окислення металевого заліза було показано, що утворення закису-окису та окису заліза відбувається в результаті реакції між гідратами закису та окису заліза, які спочатку дають продукти приєднання, що переходять потім в один із цих оксидів заліза. ]
Всі ці процеси (гідроліз, окислення та укрупнення) протікають у водоймі безперервно, поки у воді не зникне залізний купорос і поки не осядуть останні пластівці гідроксиду заліза. При окисленні гідрату закису заліза витрачається найцінніший для органічного життя водоймища кисень, що у малих і особливо непроточних водоймах викликає загибель населення.[ . ]
Таким чином, напрямок реакції окислення металевого заліза і характер продуктів окислення знаходяться в прямій залежності від природи окислювача. Ароматичні нітросполуки окислюють залізо з дуже великою швидкістю, тому процес окислення відбувається в присутності будь-яких електролітів, і в результаті окислення можуть утворитися відповідно до наведеної схеми різні окисні сполуки заліза. Кисень повітря, навпаки, окислює залізо дужеповільно, внаслідок чого процес може відбуватися лише в середовищі дуже активних електролітів, які служать переносниками кисню. Такими електролітами є солі закису заліза. У їх присутності в прийнятих умовах утворюється лише один оксид — гідрат окису заліза. ]
За даними В. Руммеля, осад гідроксиду заліза, що виділяється з води при аерації та вапнуванні, швидше зневоднюється при pH = 6,2, ніж при pH = 8,4 (рис. 1.17). ]
Одночасна присутність у реакційному середовищі гідратів закису та окису заліза можлива лише при великій швидкості окислення заліза, як це має місце у виробництві аніліну, внаслідок великої активності нітробензолу як окислювача при високій температурі (100°). При невеликій швидкості процесу окислення заліза утворення гідрату закису заліза відбувається повільніше, ніж його окислення в гідрат окису, внаслідок чого в реакційному середовищі гідрат закису відсутня, і отримання продуктів приєднання Ре(ОН)2 • Ре(ОН)3 неможливо. Тому при окисленні металевого заліза киснем повітря може відбуватися лише один оксид — гідрат окису заліза. ]
Утворення закису-окису, окису та гідратованого окису заліза відбувається, мабуть, в результаті окислення гідрату закису заліза спочатку в активний гідрат окису заліза, який, вступаючи у взаємодію з неокисленим гідратом закису заліза, дає неміцні продукти приєднання типу ре(ОН) (ОН)3 або, що те ж РеО • Ре203 • яН20. Ці продукти приєднання потім або дегідратуються і переходять у міцну сполуку закис-окис заліза РеО • Ре203, або окислюються в нестійкий гідрат окису заліза Ре(ОН)3 або Ре203 • пН20. Останній при дії високої температури або дегідратується повністю і переходить в окис заліза Ре203, або частковоцьому перетворюється на гідратований окис заліза Ре2Оа • О, /гН20.[ . ]
В результаті цих реакцій, а також деяких інших факторів відбувається окислення гідрату закису заліза у світлоложовтий кристалічний гідрат окису заліза. ]
У момент утворення маси ферон має темно-зелений колір, проте на повітрі при висиханні колір швидко переходить у цегляний внаслідок окислення гідрату закису в гідрат окису заліза. Висохла маса має однорідний колір, що нагадує обпалені глиняні вироби. ]
Приготування жовтих залізоокисних пігментів за цими методами можна здійснювати за різних умов, наприклад: при різних температурах осадження гідрату закису заліза та його окислення, із застосуванням різних окислювачів, різних електролітів тощо. Найбільше значення в даний час має метод окислення металевого заліза. Пігмент, що отримується за цим методом, має чистий і яскравий колір і придатний для застосування у всіх видах фарбувальних робіт. Він відомий під назвою жовтий окис заліза. ]
Завис, що міститься в стічній воді, осаджується на 95—99% при гідравлічній крупності і = 0,2 мм/сек. При такій гідравлі-. чеської крупності суспензії і великому вмісті в ній заліза доцільно стічної води попередньо очищати від механічних домішок в гідроциклонах. Потім воду рекомендується нейтралізувати вапняним молоком або шляхом змішування зі стічними водами від розливальних машин чавуну, що містять оксид кальцію (вапно). В результаті нейтралізації кислоти в стічних водах і одночасного очищення їх від марганцю шляхом осадження його в лужному середовищі у вигляді гідрату закису марганцю [Мп (ОН)2] з переходом його за рахунок швидкого окислення в нерозчинний гідрат Мп (ОН)4 виходить знешкоджена та освітлена вода. Нейтралізацію цихстічних вод можна виробляти також разом із нейтралізацією відпрацьованих травильних розчинів і промивних вод.[ . ]
У самопливних схемах промислові стічні води мають постійний контакт із повітрям і проходять очисні споруди самопливом. При цьому завдяки падінню тиску відбувається виділення з води вуглекислого газу та випадання з розчину карбонату закису заліза, яке в результаті гідролізу та окиснення переходить у гідрат окису заліза. ]
Вилучення магнетиту зі складу відпрацьованих травильних розчинів може бути здійснено обробкою суспензією гідроксиду кальцію під дією стиснутого повітря в нейтралізаторах. Вилучений магнетит може бути направлений у переплавлення; зневоднений шлам (гіпс) може бути використаний як будівельний матеріал; оброблена (знезалізнена) вода може бути застосована знову у циклі приготування вихідних розчинів. На підставі наведеного вище скласти матеріальний баланс процесів: нейтралізації сірчанокислої та хлорної солей заліза розчином вапняного молока; окислення киснем повітря гідрату закису заліза до гідрату окису та утворення магнетиту на основі гідроксиду заліза. Дати порівняльну оцінку техніко-економічних процесів нейтралізації відпрацьованих травильних розчинів. ]