基本介紹
- 中文名：亞鐵離子
- 外文名：Fe2+
- 顏色：水合亞鐵離子呈淺綠色
- 性質：較強的還原性
物質特性,生產方法,實驗,結論,成熟濾層,亞鐵製備,製備,作用用途,水含鐵度,亞鐵實驗,注意事項,危險性,急救措施,消防措施,應急處理,包裝儲存,
物質特性
在化學上面叫“亞”的物質的化合價一定比其的最高的化學價低（如亞鐵離子、鐵離子；氧化亞鐵、氧化鐵）， 但是不一定是處於中間的化合價；或比最穩定的化合價低（如氯的化合價就有-1 0 +1 +3 +5 +7化學價，+7價為它的最高的化合價，+5為最穩定化合價，只有+3才被稱為“亞”）。
注意：亞鐵鹽水溶液大多為淺綠色，但是氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]為難溶於水的白色固體。
生產方法
1、硫酸法：硫酸與母液混合，用蒸汽加熱至80℃時，將廢鐵屑溶解於反應液中，將反應生成的微酸性硫酸亞鐵溶液經澄清去除雜質後，再經冷卻結晶、離心脫水，製得硫酸亞鐵。其Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑。
2、鈦白副產法：將硫酸分解鈦鐵礦製造鈦白粉生產中經沉澱、冷凍、分離的副產硫酸亞鐵，經重結晶精製，製得硫酸亞鐵成品。其FeTiO2+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+TiOSO4+2H2O。
實驗
例如氯化氫（HCI）、水（H2O）等。
試樣名稱
化學組成
新鮮濾膜
Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·H2O
銹球內部物質 Fe2O3·H2O或Fe(OH)3 新鮮濾膜 Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·2H2O
為試驗結果。由圖可見，有新鮮濾膜的銹球，降鐵效果良好。而洗去濾膜的銹球則除鐵效果很差，並且具有與新濾料相同的特徵，它表明只有銹球表面疏鬆的濾膜物質才具有催化活性，而銹球內總密實的物質則沒有催化活性。濾料表面這種具有催化活性的疏鬆的鐵質濾膜，稱為鐵質活性濾膜。
實驗表明，新鮮的鐵質活性濾膜的催化活性最強，隨著時間的延長，鐵質濾膜逐漸老化，其催化活性也逐漸減退。實驗是用成熟濾料進行的，實驗結果如圖5。停運幾天以後，成熟濾料的除鐵效能已大大降低，表明鐵質濾膜會隨時間逐漸老化而喪失其催化活性。銹球內部的密實物質，正是由老化的鐵質濾膜長期積累而成。所以，濾料表面鐵質活性濾膜的催化作用只有在連續的除鐵過程中才能實現。濾料表面的鐵質活性濾膜在過濾除鐵過程中得到新的補充，從而在原來的濾膜上不斷覆蓋上新的濾膜，這使濾膜始終保持新鮮而具有很高的催化活性。舊的濾膜則逐漸老化喪失催化活性，久之便成為濾料表面密實的附著物。濾料表面的鐵質活性濾膜的不斷更新，是銹砂接觸氧化除鐵過程正常進行的必要條件。
已經明了，鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵的過程，首先是濾膜離子交換吸附水中的亞鐵離子，可表示如下：
Fe(OH)3·2H2O+Fe2+=Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O++H+
當水中有溶解氧時，被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化下迅速地水解和氧化，從而使催化劑得到再生，反應生成物又作為催化劑參與反應，所以鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵是一個自動催化過程。
Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O+1/4·O2+9/2 ·H2O= 2Fe(OH)3·2H2O+ H+
收集反衝洗水中的鐵泥進行分析，發現其中基本上不含亞鐵化合物。它表明被活性濾膜吸附的亞鐵離子能被迅速地氧化為高鐵。
結論
按照鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵是一個自動催化過程的概念，在過濾除鐵過程中被截留於濾層中的鐵質由於具有催化作用，應能使濾層的接觸氧化除鐵能力得到提高。情況確實如此。圖6為除鐵過程中，水的含鐵濃度沿濾層深度方向分布的變化情況。其中曲線1為濾層反衝洗後1小時的濃度分布情況，曲線2為反衝洗後36小時的情況。由圖可見，曲線2較曲線1的位置上移，表明隨著鐵質在濾層中的積累，濾層的接觸氧化除鐵能力有明顯的提高，它證實了鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵是自動催化過程的結論。
成熟濾層
成熟濾層的接觸氧化除鐵速率。
水中的亞鐵離子在成熟濾層中被去除，經歷以下諸步驟：
根據菲克定律，亞鐵離子向濾膜表面擴散時，擴散速率與水中和濾膜表面的亞鐵離子濃度差(C-C’)成正比，與濾膜表面的邊界層厚度σ成反比。如果將擴散速率作為除鐵速率，並認為C’很小可忽略不計，則
-dc/dt=DS/D(C-C’)≈DS/σ·C (1)
式中 t——時間，t=ml/u；
l——濾層的厚度；
m——濾層孔隙度；
u——濾速；
D——擴散係數；
S——單位體積濾層中濾膜的外表面積，S=6a(1-m)/d；
d——濾料粒徑；
a——濾料的形狀係數；
σ——邊界層厚度；
C’——濾膜表面上的亞鐵離子濃度。
將上列各參數代入式(1)得
-dc/dι=βC (2)
β=6Dam(1-m)/ σdu (3)
式中β稱為濾層的接觸催化活性係數。
當水在濾層中呈層流狀態流動時，可以認為邊界層厚度為一定值(σ=const)，由式
亞鐵製備
亞鐵製備與用途。
製備
在實驗室中，可以用硫酸銅溶液與鐵反應獲得。
1、鋼鐵在電鍍或加塗層前，會先放入硫酸中酸洗，產生大量的硫酸亞鐵副產物。
3、硫酸亞鐵還可從黃鐵礦的氧化，或鐵與硫酸反應製備（將稀硫酸加入鐵屑而得）。
將稀硫酸加入鐵屑而得。
結晶時的水溶液溫度<56.6"C：時為七水鹽，56.6～64.4℃時為四水鹽，>64.4℃時為一水鹽。
作用用途
用於制鐵鹽、氧化鐵顏料、媒染劑、淨水劑、防腐劑、消毒劑等；
醫藥上作抗貧血藥、局部收斂劑及補血劑，可用於子宮肌瘤引起的慢性失血；
分析試劑及制鐵氧體原料；
作為飼料添加劑的鐵強化劑；
農業上可用作農藥，能防治小麥黑穗病，蘋果和梨的疤痂病、果樹的腐爛病；食用級用作營養增補劑，如鐵質強化劑、果蔬發色劑。
也可用作肥料，能除去樹幹的青苔及地衣。是製造磁性氧化鐵、氧化鐵紅和鐵藍無機顏料、鐵催化劑及聚硫酸鐵的原料。
此外還用作色譜分析試劑等。
水含鐵度
地下水含鐵濃度。
地下水含鐵濃度14mg/l；溶解氧濃度7～8mg/l；濾速10m/h。
亞鐵實驗
Fe2+從開始沉澱到沉澱完全時溶液的pH（常溫下）：7.6~9.6。
Fe(OH)2沉澱氧化為為Fe(OH)3時顏色變化為白色到灰綠色再到紅褐色。
在實驗室中如果想製取Fe(OH)2，可以以FeCl2和NaOH為原料。先煮沸FeCl2和NaOH溶液，再用長滴管吸入NaOH溶液並將其伸入FeCl2溶液液面以下，就可製得Fe(OH)2。
注意事項
危險性
健康危害：對呼吸道有刺激性，吸入引起咳嗽和氣短。對眼睛、皮膚和黏膜有刺激性。誤服引起虛弱、腹痛、噁心、便血、肺及肝受損、休克、昏迷等，嚴重者可致死。
環境危害：對環境有危害，對水體可造成污染。
急救措施
皮膚接觸：脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗。
眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
消防措施
有害燃燒產物：氧化硫。
滅火方法：消防人員必須穿全身防火防毒服，在上風向滅火。滅火時儘可能將容器從火場移至空曠處。然後根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。
應急處理
應急處理：隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩，穿一般作業工作服。不要直接接觸泄漏物。
小量泄漏：避免揚塵，小心掃起，收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。
大量泄漏：收集回收或運至廢物處理場所處置。
包裝儲存
在夏天保質期30天,價格便宜,脫色效果好,絮凝礬花大,沉降快.外包裝分別有:50公斤和25公斤編織袋 硫酸亞鐵廣泛用於漂染、電鍍廢水的處理，是一種高效的淨水絮凝劑，特別套用於漂染廢水的脫色處理，效果更佳；可用做一水硫酸亞鐵的原料，一水硫酸亞鐵廣泛套用於飼料業； 是電鍍廢水高效絮凝劑聚合硫酸鐵的最主要原材料。 操作注意事項：密閉操作，局部排風。防止粉塵釋放到車間空氣中。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿橡膠耐酸鹼服，戴橡膠耐酸鹼手套。避免產生粉塵。避免與氧化劑、鹼類接觸。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。 儲存注意事項：儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝必須密封，切勿受潮。應與氧化劑、鹼類等分開存放，切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
亞鐵離子檢驗
方法1：觀察。亞鐵離子，是綠色的，看的出來。
方法2：加入硫氰化鉀（不是硫氫化鉀）,不顯血紅色.然後加入氯水,顯血紅色,則為亞鐵離子
反應離子方程式：
2Fe2+ +Cl2 ==2Fe3+ +2Cl-
Fe3+ +3SCN- ==Fe(SCN)3（絡合反應，是可逆的，是檢驗鐵離子的特徵反應；亞鐵離子無此特性）
方法3：加入氫氧化鈉溶液，生成白色沉澱，白色沉澱迅速變成灰綠色，最後，變成紅褐色。這證明有亞鐵離子。
方法4：向溶液中加入酸性高錳酸鉀，若褪色，則有亞鐵離子，不褪色，則完全變質。
方法5：向溶液中加入醋酸鈉，由於亞鐵離子遇醋酸鈉無現象，而鐵離子則發生雙水解，產生沉澱，再結合方法3或4，則可判斷。
方法6：加入鐵氰酸鉀，生成藍色沉澱（就是這個KFe[Fe(CN)6]），則為亞鐵離子
鐵離子和亞鐵離子的檢驗
目的：認識檢驗鐵離子和亞鐵離子的一般方法。
用品：試管、試管架、試管夾、量筒、滴管。
原理：鐵離子和亞鐵離子跟某些化合物反應能生成不同的絡合物，從這些絡合物的顏色可以鑑別鐵離子和亞鐵離子。
操作：
1.跟硫氰酸鉀溶液的反應 取兩支試管，一盛0.1 摩/升FeCl3 溶液2 毫升，另一盛新製備的0.1 摩/升FeSO4 溶液2 毫升，各滴入1～2 滴硫氰酸鉀溶液，前者呈現紅色，後者不顯紅色。這是因為Fe3+跟SCN-能生成配位數從1～6 的一系列紅色的硫氰酸鐵絡離子的緣故。
2.跟亞鐵氰化鉀和鐵氰化鉀的反應在兩支試管里分別盛0.1 摩/升FeCl3溶液和新製備的0.1 摩/升FeSO4 溶液各2 毫升，各加入幾滴亞鐵氰化鉀溶液，在氯化鐵溶液里有藍色普魯士藍沉澱生成。
用鐵氰化鉀代替亞鐵氰化鉀做同樣的實驗，在硫酸亞鐵溶液里有深藍色的滕氏藍沉澱和亞鐵氰化鐵鉀生成。在三氯化鐵溶液里不產生沉澱，只是溶液的顏色變成棕色。
普魯士藍和滕氏藍兩種沉澱都顯深藍色，現已證明這二者是相同的物質，近似組成是KFe[Fe（CN）6]·6H2O。
