本发明属于三水合三草酸铁钾技术领域。具体涉及一种基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法。
背景技术：
三水合三草酸铁钾作为一种良好的感光剂，是由fe3+和c2o42-经过系列配位反应形成的一种配合物，常用于化工、摄影和光催化剂等领域。目前，以草酸为浸出剂的含钒溶液中存在大量杂质铁离子，这些铁离子对后续钒的进一步净化富集有非常大的影响，会消耗萃取的药剂和影响最终的钒产品质量，难以获得高品质v2o5。因此，对含钒溶液净化除铁很有必要，同时，含钒溶液中还含有大量草酸根离子及少量钾离子，这三种离子都是三水合三草酸铁钾的组成物质。
钟国清(钟国清，臧晴.三水合三草酸铁钾的室温固相合成与晶体结构表征[j].分子科学学报，2017，33(1)：77～83)采用氯化铁与草酸钾固相法制的三水合三草酸铁钾，尽管操作简单，所得晶体纯度高，但该方法是直接采用两种单纯化合物进行合成，成本高，工艺复杂。
asaritha等人(a.saritha,b.raju,m.ramachary.etc.synthesis,crystalstructureandcharacterizationofchiral,three～dimensionalanhydrouspotassiumtris(oxalato)ferrate(iii)[j].physicabcondensedmatter,2012,407(21):4208～4213)以氢氧化铁、草酸钾和草酸为原料合成了三水合三草酸铁钾，尽管操作方便和所得晶体纯度高，但该方法也是直接采用三种单纯化合物进行合成，成本高和工艺复杂。
“一种草酸铁钾催化剂的制备方法”(cn201410560647.x)专利技术，该技术将原料铁屑经碱洗和酸溶后，向硫酸亚铁溶液中加入硫酸铵，溶解，然后将溶液蒸发，得到复盐；将制备的复盐用蒸馏水溶解，加热，加入适量的饱和的草酸溶液，搅拌，静置，过滤，洗涤，得到草酸亚铁；将草酸亚铁用高锰酸钾进行氧化，再低温结晶，得到草酸铁钾催化剂。尽管该工艺设计合理、草酸铁钾收率高和品质好，但该方法依然是采用多种化合物合成，工艺复杂和成本高。
“一种三草酸根合铁酸钾的合成方法”(cn201611086121.8)专利技术，该技术将硫酸亚铁铵固体进行溶解，加硫酸和草酸，离心分离，沉淀洗涤；然后加入草酸钾溶液，水浴加热，加入过氧化氢；再升温加入草酸，搅拌溶解，加入乙醇，静置结晶，洗涤沉淀，减压抽滤，得到三草酸根合铁酸钾。尽管该方法得到的产品纯度高，但仍然是采用多种化合物进行合成，药剂种类多和成本高。
综上所述，本领域技术人员均是以现有的多种单纯化合物为原料直接合成的方式制备三水合三草酸铁钾，该类方法涉及药剂种类多，生产成本高。目前尚未有以含钒溶液为原料、以该溶液中的杂质铁离子为基础制备三水合三草酸铁钾的方法。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低、能充分利用矿物资源和环境友好的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法；用该方法制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾纯度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体步骤如下：
(1)按结晶剂中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(1～6)∶1，将所述结晶剂加入所述含钒溶液中，在80～95℃条件下搅拌0.5～2h，得到混合溶液。
(2)将所述混合溶液在0～10℃和避光条件下静置3～24h，固液分离，得到滤液ⅰ和滤饼ⅰ；所述滤液ⅰ用于钒的进一步净化富集。
(3)将所述滤饼ⅰ用蒸馏水洗涤2～3次，得到三水合三草酸铁钾粗产品。
(4)按液固比为0.5～1.0l/kg，将所述三水合三草酸铁钾粗产品与50～60℃的水搅拌至溶解，得到三水合三草酸铁钾粗产品溶液。
(5)按所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液∶无水乙醇的体积比为1∶(0.5～1.0)，将所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液与所述无水乙醇混合，得到重结晶溶液。
(6)将所述重结晶溶液在0～10℃和避光条件下静置3～24h，固液分离，得到滤液ⅱ和滤饼ⅱ。
(7)将所述滤饼ⅱ用蒸馏水洗涤2～3次，在60～90℃条件干燥12～24h，得到三水合三草酸铁钾晶体。
所述含钒溶液：钒浓度为1～4g/l；铁浓度为3～10g/l；草酸根浓度为10～30g/l；ph为0～5。
所述结晶剂为氯化钾、硫酸钾、草酸钾、硝酸钾中的一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1.本发明以含钒溶液为原料，充分利用溶液中大量的草酸根以及杂质铁离子，通过向含钒溶液中添加结晶剂，加热搅拌，低温避光条件下静置结晶，再提纯处理，获得高附加值的三水合三草酸铁钾晶体。故该法工艺简单、成本低、能充分利用矿物资源和环境友好。
2.本发明制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾，产率为70～80％，纯度大于99.2wt％，故该结晶产品纯度高。
因此，本发明具有工艺简单、成本低、能充分利用矿物资源和环境友好的特点，本发明制备的产品纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式中的结晶剂统一描述如下，实施例中不再赘述。
所述结晶剂为氯化钾、硫酸钾、草酸钾、硝酸钾的一种以上；
实施例1
一种基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法，本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为1～2g/l；铁浓度为3～6g/l；草酸根浓度为10～20g/l；ph值为2～5。
所述基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法的具体步骤是：
(1)按结晶剂中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(1～4)∶1，将所述结晶剂加入所述含钒溶液中，在80～85℃条件下搅拌0.5～1.0h，得到混合溶液。
(2)将所述混合溶液在0～10℃和避光条件下静置3～10h，固液分离，得到滤液ⅰ和滤饼ⅰ；所述滤液ⅰ用于钒的进一步净化富集。
(3)将所述滤饼ⅰ用蒸馏水洗涤2～3次，得到三水合三草酸铁钾粗产品。
(4)按液固比为0.5～0.8l/kg，将所述三水合三草酸铁钾粗产品与50～60℃的水搅拌至溶解，得到三水合三草酸铁钾粗产品溶液。
(5)按所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液∶无水乙醇的体积比为1∶(0.5～0.8)，将所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液与所述无水乙醇混合，得到重结晶溶液。
(6)将所述重结晶溶液在0～10℃和避光条件下静置3～10h，固液分离，得到滤液ⅱ和滤饼ⅱ。
(7)将所述滤饼ⅱ用蒸馏水洗涤2～3次，在60～90℃条件干燥12～24h，得到三水合三草酸铁钾晶体。
本实施例制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾：产率为70～75％，纯度大于99.6wt％；故该结晶产品纯度高。
实施例2
一种基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法，本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为2～3g/l；铁浓度为5～8g/l；草酸根浓度为15～25g/l；ph值为1～4。
所述基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法的具体步骤是：
(1)按结晶剂中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(2～5)∶1，将所述结晶剂加入所述含钒溶液中，在85～90℃条件下搅拌1.0～1.5h，得到混合溶液。
(2)将所述混合溶液在0～10℃和避光条件下静置8～16h，固液分离，得到滤液ⅰ和滤饼ⅰ；所述滤液ⅰ用于钒的进一步净化富集。
(3)将所述滤饼ⅰ用蒸馏水洗涤2～3次，得到三水合三草酸铁钾粗产品。
(4)按液固比为0.6～0.9l/kg，将所述三水合三草酸铁钾粗产品与50～60℃的水搅拌至溶解，得到三水合三草酸铁钾粗产品溶液。
(5)按所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液∶无水乙醇的体积比为1∶(0.6～0.9)，将所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液与所述无水乙醇混合，得到重结晶溶液。
(6)将所述重结晶溶液在0～10℃和避光条件下静置8～16h，固液分离，得到滤液ⅱ和滤饼ⅱ。
(7)将所述滤饼ⅱ用蒸馏水洗涤2～3次，在60～90℃条件干燥12～24h，得到三水合三草酸铁钾晶体。
本实施例制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾：产率为73～78％，纯度大于99.2wt％；故该结晶产品纯度高。
实施例3
一种基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法，本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为3～4g/l；铁浓度为7～10g/l；草酸根浓度为20～30g/l；ph值为0～3。
所述基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾的制备方法的具体步骤是：
(1)按结晶剂中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(3～6)∶1，将所述结晶剂加入所述含钒溶液中，在90～95℃条件下搅拌1.5～2.0h，得到混合溶液。
(2)将所述混合溶液在0～10℃和避光条件下静置16～24h，固液分离，得到滤液ⅰ和滤饼ⅰ；所述滤液ⅰ用于钒的进一步净化富集。
(3)将所述滤饼ⅰ用蒸馏水洗涤2～3次，得到三水合三草酸铁钾粗产品。
(4)按液固比为0.7～1.0l/kg，将所述三水合三草酸铁钾粗产品与50～60℃的水搅拌至溶解，得到三水合三草酸铁钾粗产品溶液。
(5)按所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液∶无水乙醇的体积比为1∶(0.7～1.0)，将所述三水合三草酸铁钾粗产品溶液与所述无水乙醇混合，得到重结晶溶液。
(6)将所述重结晶溶液在0～10℃和避光条件下静置16～24h，固液分离，得到滤液ⅱ和滤饼ⅱ。
(7)将所述滤饼ⅱ用蒸馏水洗涤2～3次，在60～90℃条件干燥12～24h，得到三水合三草酸铁钾晶体。
本实施例制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾：产率为75～80％，纯度大于99.4wt％；故该结晶产品纯度高。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1.本具体实施方式以含钒溶液为原料，充分利用溶液中大量的草酸根以及杂质铁离子，通过向含钒溶液中添加结晶剂，加热搅拌，低温避光条件下静置结晶，再提纯处理，获得高附加值的三水合三草酸铁钾晶体。故该法工艺简单、成本低、能充分利用矿物资源和环境友好。
2.本具体实施方式制备的基于含钒溶液的三水合三草酸铁钾，产率为70～80％，纯度大于99.2wt％，故该结晶产品纯度高。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、成本低、能充分利用矿物资源和环境友好的特点，本具体实施方式制备的产品纯度高。