氯化亚铁(FeCl2)综述:性质与工业应用

戴手套的双手握着盛有绿色氯化亚铁(FeCl2)溶液的锥形瓶

FeCl2(氯化亚铁,越南俗称“phèn sắt 2”)是盐,不是酸。它是 Fe²⁺ 与 Cl⁻ 组成的离子化合物,完全溶于水,具有还原性。其溶液呈酸性并有腐蚀性,接触时需要防护。本文介绍性质、工业用途(主要是污水处理)、接触安全与储存;30% 溶液的数据与 FeCl2·4H2O 晶体的数据分开列出。

目录

FeCl2(“phèn sắt 2”)是什么?是盐还是酸?

FeCl2 即氯化亚铁(氯化铁(II)):+2 价的一个铁原子与两个氯原子结合,CAS 7758-94-3,摩尔质量 126.75 g/mol。“Phèn sắt 2”是越南水处理行业的俗称。按化学命名,FeCl2 不是矾,因为矾是含结晶水的复硫酸盐,例如明矾 KAl(SO4)2·12H2O。有些地方也把同一个名字“phèn sắt 2”用于 FeSO4·7H2O(绿矾,CAS 7782-63-0),那是完全不同的化学品;请核对标签上的分子式和 CAS 号。

FeCl2 是什么物质?是强酸 HCl 与弱碱 Fe(OH)2 生成的盐。无水 FeCl2 为白色至浅黄或浅灰色,吸湿性强;四水合物晶体(FeCl2·4H2O)为浅绿色。

FeCl2 是盐还是酸?是盐。盐溶液呈弱酸性,因为 Fe²⁺ 发生部分水解,释放出 H⁺(实际上是水合氢离子 H3O⁺):

[Fe(H2O)6]²⁺ ⇌ [Fe(H2O)5(OH)]⁺ + H⁺

但根据安全数据表,禄天商品 30% FeCl2 溶液的酸性很强(pH 低于 1),原因是溶液中还含有游离酸;Fe²⁺ 水解只贡献很弱的酸性。这样的酸度足以腐蚀皮肤、眼睛和多种金属。

物理性质:FeCl2·4H2O 晶体与 30% 溶液分开看

密度 1.93 g/cm³、熔点 105 °C、摩尔质量 198.81 g/mol 是四水合物晶体的数据。市场上销售的溶液是液体,数据完全不同。下表把两者分开,避免在计算投加量或设计储罐时用错数字。

参数FeCl2·4H2O 晶体30% FeCl2 溶液(禄天)
摩尔质量198.81 g/molFeCl2:126.75 g/mol
形态、颜色浅绿色晶体液体,浅绿至苔绿色,有刺激性气味
密度1.93 g/cm³(20 °C)约 1.3 g/cm³
特征温度熔点约 105 °C(失去结晶水)沸点约 106 °C
含铁量28.1% Fe约 13.2% Fe²⁺(按公式计算)
pH不适用低于 1
水中溶解性可溶完全溶解

对 30% 溶液来说,1 升重约 1.3 kg,含纯 FeCl2 约 0.4 kg。如果用 1.93 g/cm³ 把升换算成千克,质量会被高估近一半。

氯化亚铁的化学性质

  • 溶于水:FeCl2 易溶,得到浅绿色、呈酸性的溶液,如上所述。
  • 还原性:Fe²⁺ 失去电子变成 Fe³⁺,能还原 Cr⁶⁺,并在芬顿反应中活化 H2O2。
  • 被空气氧化:Fe²⁺ 接触氧变成 Fe³⁺(E° Fe³⁺/Fe²⁺ = +0.771 V,而氧在酸性介质中为 +1.229 V,所以反应可以自发进行)。溶液由浅绿变成黄褐色,表示部分 Fe²⁺ 已被氧化。可接受的氧化程度取决于储存条件和使用工序,因此应现场检查颜色并测定 Fe²⁺,而不是依赖某个固定界限。
  • 腐蚀金属:含 Cl⁻ 的酸性溶液会腐蚀锌、锡、铝、铜及其合金;不腐蚀玻璃和塑料。
  • 不要与强氧化剂混合:含氯离子的酸性介质遇到次氯酸盐(漂白水)或其他强氧化剂,可能释放有毒氯气。

FeCl2 的工业应用

FeCl2 有依据的用途建立在两点上:Fe²⁺ 可以失去电子,铁盐能生成氢氧化物卷扫悬浮物。大部分用途属于污水处理这一类。

工业污水处理

FeCl2 按 3 mol Fe²⁺ 对 1 mol Cr⁶⁺ 的比例,把毒性强的 Cr⁶⁺ 还原为毒性较低的 Cr³⁺(理论上每克 Cr⁶⁺ 需 7.31 g FeCl2),然后提高 pH 沉淀 Cr(OH)3。与 H2O2 配合时,Fe²⁺ 在芬顿反应中产生 ·OH 自由基,用于印染污水的脱色和难处理有机物的降解。铁盐被氧化为 Fe³⁺或提高 pH 后,会生成氢氧化物卷扫悬浮物,帮助混凝并沉淀磷酸盐和硫化物。投加量始终要在真实水样上用烧杯试验确定。投加量、加药顺序和运行示例见 污水处理中的 FeCl2;除铬流程见 用 FeCl2 还原电镀污水中的 Cr6+。

印染

FeCl2 在印染中的主要作用,是通过芬顿和混凝处理深色污水。行业背景和运行注意事项见 FeCl2 在印染行业的应用。

制备 FeCl3 的原料

把 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺,得到氯化铁(III)。两种盐按处理目的选择,见 FeCl2 与 FeCl3 作铁系混凝剂的比较。

实验室

在实验室里,FeCl2 是 Fe²⁺ 的来源,用于研究氧化还原反应和制备铁的化合物。由于 Fe²⁺ 溶液会被空气逐渐氧化,需要时现配并盖紧。

关于用途、使用方法和购买渠道的深入内容,见 氯化亚铁(FeCl2)是什么?用途、用法与购买。

接触 FeCl2 时的安全

信息依据禄天 FeCl2 溶液的 MSDS(查看 FeCl2 的 MSDS)。MSDS 将该溶液归类为:吞咽有害、造成皮肤灼伤和眼损伤、刺激呼吸道、损害器官,并对水生生物有长期危害;信号词为“危险”。经口 LD50 为 984 mg/kg(大鼠、兔)。

操作防护:防化学品护目镜、手套、防护服和靴子;有蒸气或雾时,使用活性炭口罩。在通风处操作。

情形按 MSDS 的初步处理
溅入眼睛用大量清水冲洗 15 分钟,然后去医疗机构
接触皮肤脱掉被污染的衣物,用大量清水冲洗
吸入移到空气新鲜处
误吞不要催吐,立即就医

以上只是初步急救,不能代替治疗。有人接触时,请拨打急救电话,并把 MSDS 带给医护人员。不要把未处理的 FeCl2 溶液排放到环境中。不要把 FeCl2 与次氯酸盐或其他强氧化剂混合,以免释放氯气。

使用与储存

  • 温度与包装:保持在室温、35 °C 以下,存放于密闭储罐或容器;远离热源和碱。
  • 容器材质:复合材料或 PVC 储罐;硬质 PVC 或 PE 桶。避免锌、锡、铝、铜及合金,包括阀门和管件。
  • 减少氧化:保持密闭,不要让储罐长时间敞口,因为 Fe²⁺ 会逐渐变成 Fe³⁺(溶液变黄褐色)。
  • 标识:标签注明化学品名称、浓度、生产日期和危险符号;放在未受培训人员接触不到的地方。
  • 运输:按禄天 MSDS,UN 1760,第 8 类,包装类别 III。

在实验室使用氯化亚铁的注意事项

  • 在有经验者的指导下操作;佩戴护目镜、手套并穿实验服。
  • 稀释浓溶液时,把溶液缓慢加入水中并搅拌,不要反过来。
  • 使用前阅读标签和 MSDS;核对分子式,避免把 FeCl2 与 FeSO4 弄混。
  • 需要时再配制 Fe²⁺ 溶液并盖紧,因为出现黄褐色就表示已发生氧化。
  • 废液按实验室废物规定收集,不要倒入下水道。

禄天技术部:“阅读‘phèn sắt 2’资料时常见的混淆,是把 FeCl2·4H2O 晶体的数据(1.93 g/cm³,熔点约 105 °C)套用到溶液上。30% 溶液约 1.3 g/cm³,约含 13.2% Fe²⁺。把升换算成千克,或计算反应所需的 Fe²⁺ 时,请使用溶液的数据,再通过烧杯试验确定投加量。”

常见问题

FeCl2 是盐还是酸?

FeCl2 是盐,由强酸 HCl 和弱碱 Fe(OH)2 生成。盐溶液只呈弱酸性,因为 Fe²⁺ 水解释放 H⁺。根据 MSDS,禄天商品 30% 溶液的 pH 低于 1,因为还含有游离酸,所以有腐蚀性,需要防护。

FeCl2 是什么物质?

FeCl2 是氯化亚铁(氯化铁(II)),由 Fe²⁺ 与 Cl⁻ 组成的离子化合物,CAS 7758-94-3。无水物为白色至浅黄色,易吸湿;四水合物晶体为浅绿色;溶液为浅绿至苔绿色。它具有还原性,容易被氧化成 Fe³⁺。

FeCl2 溶于水吗?

溶于水。FeCl2 完全溶解,得到呈酸性的浅绿色溶液。溶液在空气中放置会变成黄褐色,因为 Fe²⁺ 变成了 Fe³⁺。

“Phèn sắt 2”与 FeSO4 有什么区别?

FeCl2 是氯化亚铁(126.75 g/mol,CAS 7758-94-3),以溶液形式销售。FeSO4·7H2O 是七水硫酸亚铁(278.01 g/mol,CAS 7782-63-0),为晶体。两者虽然都被叫作“phèn sắt 2”,但阴离子、商品形态和含铁量都不同。

FeCl2 在污水处理中有什么用?

在电镀污水中把 Cr⁶⁺ 还原为 Cr³⁺,形成絮体促进混凝,沉淀磷酸盐和硫化物,并为芬顿脱色反应提供 Fe²⁺。投加量通过烧杯试验确定。详见 污水处理中的 FeCl2。

接触 FeCl2 后如何急救?

眼睛:用大量清水冲洗 15 分钟,然后去医疗机构。皮肤:脱掉被污染的衣物,用大量清水冲洗。误吞:不要催吐,去医疗机构。吸入:移到空气新鲜处。请务必拨打急救电话并带上 MSDS。

在哪里购买 30% FeCl2 溶液?

禄天直接生产 30% FeCl2 溶液,用 5–30 吨罐车送货。请通过联系页面提交需求或致电 0979 891 929;15 分钟内报价。

结语

FeCl2 是二价铁的盐,通常被称为“phèn sắt 2”。查阅资料时,请把 FeCl2·4H2O 晶体的数据与 30% 溶液的数据分开,并把 FeCl2 与 FeSO4 区分开。禄天直接生产 30% FeCl2 溶液,用 5–30 吨罐车供货:胡志明市市区 4 小时,南部和湄公河三角洲工业区 24–48 小时,越南北部和中部 2–3 天。产品信息见 30% FeCl2(氯化亚铁),报价请发邮件至 [email protected]。