基本介紹
- 中文名：亞鐵離子
- 外文名：Ferrous ion
- 別名：Fe
- 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,研究實驗,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,亞鐵離子檢驗,鐵離子和亞鐵離子的檢驗,
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↑。
3、緩慢氧化法：將鐵單質置於潮濕的空氣中，鐵會被空氣中的氧氣初步氧化成亞鐵離子。其Fe-2e＝Fe
研究實驗
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。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，稱為鐵質活性濾漏喇兵膜。
實驗表明，講頸少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。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+Fe=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，從而使鞏院催化劑得到再生，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。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。曲線2較曲線1的位置上移，表明隨著煮射料轎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
水中的亞鐵離子在成熟濾層中被去除，經歷以下諸步驟：
-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辯漏充灶子濃度。
將上列各參數代入式(1)得
-dc/dι=βC (2)
β=6Dam(1-m)/ σdu (3)
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。
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
作為飼料添加劑的鐵強化劑；
此外還用作色譜分析試劑等。
水含鐵度
地下水含鐵濃度。
亞鐵實驗
Fe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。
注意事項
危險性
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。
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
消防措施
應急處理
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：觀察法。亞鐵離子的水溶液為淺綠色
方法2：加入硫氰酸鉀溶液，無明顯現象然後加入氯水,溶液顯血紅色,則證明含有亞鐵離子
反應離子方程式：
2Fe +Cl2 ==2Fe +2Cl
Fe +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，接著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6：加入鐵氰酸鉀溶液，有藍色沉澱生成（Fe3[Fe(CN)6]2），則證明含有亞鐵離子
反應化學方程式
3FeCl2+2K3[Fe(CN)6] == Fe3[Fe(CN)6]2↓+6KCl
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。
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。
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+Fe=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。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。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
水中的亞鐵離子在成熟濾層中被去除，經歷以下諸步驟：
-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)
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。
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
作為飼料添加劑的鐵強化劑；
此外還用作色譜分析試劑等。
水含鐵度
地下水含鐵濃度。
亞鐵實驗
Fe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。
注意事項
危險性
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。
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
消防措施
應急處理
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：觀察法。亞鐵離子的水溶液為淺綠色
方法2：加入硫氰酸鉀溶液，無明顯現象然後加入氯水,溶液顯血紅色,則證明含有亞鐵離子
反應離子方程式：
2Fe +Cl2 ==2Fe +2Cl
Fe +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，接著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6：加入鐵氰酸鉀溶液，有藍色沉澱生成（Fe3[Fe(CN)6]2），則證明含有亞鐵離子
反應化學方程式
3FeCl2+2K3[Fe(CN)6] == Fe3[Fe(CN)6]2↓+6KCl
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。
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。
