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硫酸法生产钛白粉会产生大量的副产物七水硫酸亚铁,每生产1吨钛白粉副产硫酸亚铁达3.5~4吨,如不充分利用将造成极大的资源浪费。采用氨法制备铁系颜料是将硫酸亚铁资源化的途径之一,目前已有较多相关研究。但在氨法制铁系颜料过程中,又会产生大量的硫酸铵废液,这极大地限制了其在工业上的推广应用。铵铁蓝是一种以氰基络合物为基础的传统蓝色颜料,其化学性质稳定,广泛应用于涂料和油墨工业。目前铵铁蓝制备最常用的原料为硫酸亚铁、铵盐和亚铁氰化物。本文研究发现,将硫酸亚铁经氧化制备成硫酸铁,采用硫酸铁可制备分散性较好的铵铁蓝。可见,铵铁蓝制备的研究,可同时为硫酸亚铁和硫酸铵的资源化,提供参考数据和理论指导。本课题主要研究内容及研究成果如下:(1)以钛白副产物硫酸亚铁及氨法铁黄或铁红产生的硫酸铵为原料制备铵铁蓝。铵铁蓝NH4+质量分数越高,铵铁蓝的颜色越鲜艳。考察了硫酸亚铁浓度、硫酸铵浓度、硫酸铵与硫酸亚铁混合液的p H、白浆制备温度、酸煮时间、氧化温度和氧化剂浓度等因素对铵铁蓝中NH4+的质量分数的影响,并用XRD和SEM对铵铁蓝进行了分析表征。结果表明,在硫酸铵、硫酸亚铁和亚铁氰化钠浓度均为0.2mol/L的条件下,硫酸铵与硫酸亚铁混合溶液p H为3,白浆制备温度为70℃,热煮温度控制为90℃,经酸煮2h后,在60℃下氧化1h,得到含NH4+为3.11%的铵铁蓝。其色泽明亮,颗粒大小较为均匀,粒径在50~100nm以内,具有与Fe4[Fe(CN)6]3?H2O类似的晶体结构。各项指标均优于《铁蓝颜料》HG/T 3001-1999行业标准。以上方法制备的铵铁蓝分散性较差,采用六偏磷酸钠、硅酸钠或十二烷基磺酸钠对其改性。实验结果表明,六偏磷酸钠对该铵铁蓝的改性效果最佳。(2)将钛白副产物硫酸亚铁经氧化制备成硫酸铁,对以硫酸铁和氨法铁黄或铁红副产的硫酸铵为原料制备铵铁蓝进行研究。考察了反应温度、硫酸铁浓度、硫酸铵浓度、硫酸铵与硫酸铁混合液的p H、反应时间等因素,对铵铁蓝NH4+的质量分数的影响,并用XRD和SEM对不同时间制备的铵铁蓝进行表征。结果表明,当亚铁氰化钠浓度为0.4mol/L,硫酸铵为0.4mol/L、硫酸铁为0.2 mol/L,硫酸铵与硫酸铁混合液的p H为1.7,在20℃下反应40min时,铵铁蓝的NH4+质量分数可达到2.89%。且随着反应时间的延长,铵铁蓝的晶型越好,颗粒越大。此外,比较了相同浓度下,利用亚铁氰化钾与亚铁氰化钠制备的铵铁蓝的NH4+质量分数。结果表明,采用亚铁氰化钠制备的铵铁蓝中NH4+质量分数较高,色泽也更鲜艳。(3)对比以上两种方法制备的铵铁蓝。通过对两种铵铁蓝进行XRD、SEM、FTIR、粒度的分析表征,发现两者的组分相同,形貌、粒度存在差异。硫酸亚铁制备的铵铁蓝颜色较为鲜艳,NH4+质量分数更高,结晶度更高,粒度分布更均匀,粒径也较小。而硫酸铁制备的铵铁蓝分散性更优良。