专利名称：用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备粉体材料的方法。
背景技术：
在钢铁制品的加工过程中，经常要用盐酸对其表面进行酸洗除锈处理，由此产 大量酸洗废液。盐酸酸洗废液的组成主要是氯化氢、氯化亚铁和水等少量杂质。其含量随酸 洗工艺、操作温度、钢材品种和规格不同而异，一般含氯化亚铁10 30%，氯化氢3 10%。 酸洗废液按国家环保要求是不能直接排放的，传统的处理方法是采用焙烧回收盐酸法和中 和法。焙烧回收盐酸法投资巨大，一般企业无法接受。中和法是现有钢铁企业普遍采用的 方法，但其存在的缺点也较突出，一方面要消耗大量的碱性药剂(如烧碱、石灰等)，处理成 本十分昂贵，另一方面又会生成大量难以处置的含铁污泥，对环境造成变相二次污染。如何 有效处置酸洗废液是迫在眉睫的问题。
发明内容
本发明的发明目的是为了解决现有处理酸洗废液的方法处理成本昂贵、对环境造 成变相二次污染的问题，提供了一种用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法。本发明用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法如下一、将空气通 入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含 有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、向经过步骤一处理的含 有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入分散剂，再加入尿素，然后滴加氨水至pH值为5. 5 6. 5， 在85°C的水浴中反应4h 8h，静置冷却，再在超声清洗器中以70% 99%的超声功率振 荡5min 15min，然后用去离子水洗涤、抽滤；三、将步骤二抽滤后所得的沉淀干燥，然后在 250°C 500°C的马弗炉中煅烧2h，即得纳米氧化铁粉体材料；步骤二中分散剂加入量为含 有Fe2+的盐酸酸洗废液与分散剂总重量的2% 5%，步骤二中含有Fe2+的盐酸酸洗废液与 尿素的质量比为16 40 1，步骤二中所述的分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙 二醇800、聚乙二醇2000、聚乙二醇3000、聚乙二醇4000、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基 苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。本发明具有以下优点
1、 与现有制备纳米氧化铁粉体材料方法相比本发明是在温和的反应条件下进行， 对反应设备要求很低，对设备腐蚀程度低，制备工艺简单。2、本发明采用的原料成本低廉，利用机械加工等行业产生的废弃物酸洗废液，既 避免了酸洗废液对环境产生污染，又使铁资源得以回收利用。3、不产生二次污染。现在许多生产氧化铁粉体材料的企业，用价廉的NaOH作为沉 淀剂，反应后大量钠盐无法回收，后期处理成本十分昂贵，又会生成大量难以处置的含铁污 泥，对环境造成变相二次污染。本发明通过使用氨水作为沉淀剂，可以避免反应后生成钠盐的问题，利于环保。4、本发明生产的氧化铁粒径可控，通过使用不同的分散剂可以制备出不同粒子尺寸的氧化铁粉体材料。
图1是具体实施方式
十一所得纳米氧化铁粉体材料的扫描电镜照片；图2是具体 实施方式十一所得纳米氧化铁粉体材料的扫描电镜照片；图3是具体实施方式
十一所得纳 米氧化铁粉体材料的扫描电镜照片；图4是具体实施方式
二十所得纳米氧化铁粉体材料的 扫描电镜照片；图5是具体实施方式
二十一所得纳米氧化铁粉体材料的扫描电镜照片。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的 方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的 条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、向经 过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入分散剂，再加入尿素，然后滴加氨水至pH 值为5. 5 6. 5，在85°C的水浴中反应4h 8h，静置冷却，再在超声清洗器中以70% 99% 的超声功率振荡5min 15min，然后用去离子水洗涤、抽滤；三、将步骤二抽滤后所得的沉 淀干燥，然后在250°C 500°C的马弗炉中煅烧2h，即得纳米氧化铁粉体材料；步骤二中分 散剂加入量为含有Fe2+的盐酸酸洗废液与分散剂总重量的2% 5%，步骤二中含有Fe2+的 盐酸酸洗废液与尿素的质量比为16 40 1，步骤二中所述的分散剂为聚乙二醇200、聚 乙二醇400、聚乙二醇800、聚乙二醇2000、聚乙二醇3000、聚乙二醇4000、十六烷基三甲基 溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。本实施方式中所用超声清洗器型号为KQ2200DB型数控超声波清洗器，由昆山市 超声仪器有限公司生产。本实施方式步骤一中根据中华人民共和国国家标准GB/T5750. 6——2006中亚铁 离子含量测定方法进行测试含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 164. 55 300g/L，锰离子的浓度为0 1000mg/L，铜离子的浓度为0 500mg/L，镍离子的 浓度为0 1000mg/L，铬离子的浓度为0 1000mg/L，HCl的质量分数为0 5%。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中在87°C的条 件下反应12h。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同的是步骤二中滴加 氨水至PH值为6.0。其它与具体实施方式
一或二之一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤二中在超 声清洗器中以89%的超声功率振荡。其它与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤二中分散 剂加入量为含有Fe2+的盐酸酸洗废液与分散剂总重量的4%。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中含有 Fe2+的盐酸酸洗废液与尿素的质量比为20 30 1。其它与具体实施方式
一至五之一相 同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中含有Fe2+的盐酸酸洗废液与尿素的质量比为25 1。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤三中在 300°C的马弗炉中煅烧。其它与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤三中在 350°C的马弗炉中煅烧。其它与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤三中在 400°C的马弗炉中煅烧。其它与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
十一本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 400，然后滴加氨水至pH值为5. 62，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中 以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3沉 淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe(OH)3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 3. 42g纳米氧化铁粉体材料。由图1看出本实施方式所得纳米氧化铁粉体材料粒径为20nm的双层网状结构深 红棕色的纳米氧化铁。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 164. 55 300g/L，锰离子的浓度为0 1000mg/L，铜离子的浓度为0 500mg/L，镍离子的 浓度为0 1000mg/L，铬离子的浓度为0 1000mg/L，HCl的质量分数为0 5%。
具体实施方式
十二 本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 200，然后滴加氨水至pH值为6. 11，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中 以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3沉 淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe(OH)3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 6. 93g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为65nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 164. 55g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L。
具体实施方式
十三本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 800，然后滴加氨水至pH值为6. 48，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中 以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3沉 淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe(OH)3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
4.23g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为90nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 164. 55g/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L。
具体实施方式
十四本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 3000,然后滴加氨水至pH值为5. 44，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
5.74g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为llOnm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 165g/L，镍离子的浓度为24. lmg/L。
具体实施方式
十五本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 4000，然后滴加氨水至pH值为6. 08，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
6.13g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为80nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 166g/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
十六本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 2000,然后滴加氨水至pH值为6. 08，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 5. 33g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为150nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 167g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L。
具体实施方式
十七本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 400，然后滴加氨水至pH值为6. 38，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中 以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3沉 淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe(OH)3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
4.21g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为25nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 168g/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
十八本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、向 80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入3g十六烷基三甲基 溴化铵，然后滴加氨水至PH值为5. 49，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
5.IOg纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒子，平均粒径为120nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 169g/L，镍离子的浓度为24. lmg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
十九本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入3g十二烷基磺 酸钠，然后滴加氨水至PH值为5. 80，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 5. 66g纳米氧化铁粉体材料。
经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒子，平均粒径为lOOnm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 175g/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入3g十二烷基苯 磺酸钠，然后滴加氨水至PH值为5. 54，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 4. 04g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为200nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 185g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L。
具体实施方式
二十一本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为6. 12，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在500°C的马弗炉中煅烧2h，即得
3.81g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为球形结构，深棕色纳米氧化铁粒 子，平均粒径为50 60nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 186g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，镍离子的浓度为24. lmg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十二 本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为6. 32，在85 °C的水浴中反应4h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得
4.81g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为长350 450nm，直径为200 350nm纺锤形红色氧化铁颗粒。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为189g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十三本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为5. 51，在85 °C的水浴中反应7h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 6. 39g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料是红棕色氧化铁，呈空间网状结 构，直径为80 IOOnm之间。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 200g/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L，镍离子的浓度为24. lmg/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十四本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为6. 15，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 4. 92g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料是粒径为SOnm的红棕色氧化铁粒子。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 210g/L，镍离子的浓度为24. lmg/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十五本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为6. 24，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗 器中以99%的超声功率振荡5min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 6. 02g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料是红棕色氧化铁，直径为130 150nm之间。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 220g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L,铜离子的浓度为7. 05mg/L,镍离子的浓度为24. Img/ L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十六本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为5. 77，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡lOmin，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 4. 74g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为长160 280nm，直径为50nm针 状结构深红色氧化铁颗粒。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 250g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L,铜离子的浓度为7. 05mg/L,镍离子的浓度为24. Img/ L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十七本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为5. 85，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe(OH)3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在450°C的马弗炉中煅烧2h，即得
7.39g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料粒径为150nm红色的氧化铁粒子。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 260g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L,铜离子的浓度为7. 05mg/L,镍离子的浓度为24. Img/ L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十八本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材 料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为6. 26，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在300°C的马弗炉中煅烧2h，即得
8.02g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为棒状结构、鲜红色的氧化铁，长 为700nm，直径为200nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 290g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L,铜离子的浓度为7. 05mg/L,镍离子的浓度为24. Img/ L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
二十九本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却； 二、向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二 醇400，然后滴加氨水至pH值为5. 47，在85 °C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器 中以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3 沉淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe (OH) 3沉淀干燥，然后在250°C的马弗炉中煅烧2h，即得 8. 35g纳米氧化铁粉体材料。经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为棒状结构、黄色的氧球形氧化铁 颗粒，直径为300nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度为 300g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L，镍离子的浓度为24. Img/ L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
具体实施方式
三十本实施方式中用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料 的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85°C 90°C 的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、 向80g经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入5g尿素，再加入2ml聚乙二醇 400，然后滴加氨水至pH值为6. 05，在85°C的水浴中反应8h，静置冷却，再在超声清洗器中 以99%的超声功率振荡15min，然后倒入布氏漏斗，用去离子水洗涤，抽滤，得到Fe (OH) 3沉 淀；三、将步骤二抽滤后所得的Fe(OH)3沉淀干燥，然后在350°C的马弗炉中煅烧2h，即得 6. 31g纳米氧化铁粉体材料。
经扫描电子显微镜分析得纳米氧化铁粉体材料为棒状结构，红棕色圆片状氧化铁 颗粒，平均直径为150nm。本实施方式含有Fe2+的盐酸酸洗废液中各成分及含量如下铁离子的浓度 为164. 55g/L，锰离子的浓度为364. 5mg/L，铜离子的浓度为7. 05mg/L，镍离子的浓度为 24. lmg/L，铬离子的浓度为17. 5mg/L, HCl的质量分数为0. 38%。
权利要求
用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，其特征在于用含有Fe2+的盐酸酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法如下一、将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，然后在85℃～90℃的条件下反应12h，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却；二、向经过步骤一处理的含有Fe2+的盐酸酸洗废液中加入分散剂，再加入尿素，然后滴加氨水至pH值为5.5～6.5，在85℃的水浴中反应4h～8h，静置冷却，再在超声清洗器中以70%～99%的超声功率振荡5min～15min，然后用去离子水洗涤、抽滤；三、将步骤二抽滤后所得的沉淀干燥，然后在250℃～500℃的马弗炉中煅烧2h，即得纳米氧化铁粉体材料；步骤二中分散剂加入量为含有Fe2+的盐酸酸洗废液与分散剂总重量的2%～5%,步骤二中含有Fe2+的盐酸酸洗废液与尿素的质量比为16～40﹕1，步骤二中所述的分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇800、聚乙二醇2000、聚乙二醇3000、聚乙二醇4000、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，其特 征在于步骤一中在87°C的条件下反应12h。
3.根据权利要求1或2所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法， 其特征在于步骤二中滴加氨水至PH值为6. 0。
4.根据权利要求3所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，其特 征在于步骤二中在超声清洗器中以89%的超声功率振荡。
5.根据权利要求1、2或4所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方 法，其特征在于步骤二中分散剂加入量为含有Fe2+的盐酸酸洗废液与分散剂总重量的4%。
6.根据权利要求5所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，其特 征在于步骤二中含有Fe2+的盐酸酸洗废液与尿素的质量比为20 30 1。
7.根据权利要求5所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，其特 征在于步骤二中含有Fe2+的盐酸酸洗废液与尿素的质量比为25 1。
8.根据权利要求1、2、4或6所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方 法，其特征在于步骤三中在300°C的马弗炉中煅烧。
9.根据权利要求1、2、4或6所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方 法，其特征在于步骤三中在350°C的马弗炉中煅烧。
10.根据权利要求1、2、4或6所述的用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的 方法，其特征在于步骤三中在400°C的马弗炉中煅烧。
全文摘要
用酸洗废液制备可控粒径纳米氧化铁粉体材料的方法，它涉及一种制备粉体材料的方法。本发明解决了现有处理含有Fe2+的盐酸酸洗废液的方法处理成本昂贵、对环境造成变相二次污染的问题。本方法如下将空气通入装有含有Fe2+的盐酸酸洗废液的反应器中，至含有Fe2+的盐酸酸洗废液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，静置，冷却，加入分散剂，再加入尿素，滴加氨水，在水浴中反应，静置冷却，再振荡，然后用去离子水洗涤、抽滤，将抽滤后所得的沉淀干燥，然后煅烧2h，即得。本发明反应条件温和，利用废弃物含有Fe2+的盐酸酸洗废液，既避免了含有Fe2+的盐酸酸洗废液对环境产生污染，又使铁资源得以回收利用，不产生二次污染。
文档编号B82B3/00GK101823767SQ201010173949
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者刘佳哲, 吴限, 王奇连, 王苓丽, 蔡清海, 路嫔 申请人:哈尔滨师范大学;哈尔滨市富盛科技开发有限公司