Получение пигментного материала конверсией железного купороса в присутствии неорганических добавок

Исследован процесс получения пигментных материалов в системе FeSO₄ – H₂SO₄ – CaCO₃ – M – O_{2(воздух)} – H₂O, где M – неорганическая добавка (Al₂(SO₄)₃, H₃PO₄, H₃BO₃), с использованием микроволновой и термической обработки. Установлена зависимость степени конверсии соединений Fe (II) от условий проведения процесса и химического состава неорганической добавки. Показано, что степень конверсии соединений Fe (II) в присутствии Al₂(SO₄)₃ при заданных условиях в 1,5–2,0 раза выше по сравнению с H₃PO₄ и H₃BO₃. Отмечено различие фазового и дисперсного состава продуктов, полученных после микроволновой, затем термической обработки в зависимости от типа добавки. Установлено, что исследуемые железокальцийсодержащие продукты содержат преимущественно высокодисперсную фазу с размером частиц 0,1–10,0 мкм, обладают пигментными свойствами и характеризуются насыщенным красно-коричневым цветом, на оттенки которого влияет состав неорганической добавки.

1. Pfaff, G. Inorganic pigments / G. Pfaff. – 2nd, Revised and Extended Edition. – Walter de Gruyter GmbH, 2023. – 389 p. https://doi.org/10.1515/9783110743920

2. Faivre, D. Iron oxides: from nature to applications / D. Faivre. – Wiley-VCH Verlag GmbH, 2016. – 598 p. https://doi.org/10.1002/9783527691395

3. Получение пигментного материала в системе FeSO4 – CaO – H2O для окрашивания силикатного кирпича / Л. С. Ещенко, А. А. Мечай, Д. М. Новик, К. В. Бородина // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2018. – № 2 (211). – С. 113–117.

4. Влияние состава пигментных материалов на декоративные и физико-механические свойства силикатного кирпича / Е. И. Барановская, Л. С. Ещенко, А. А. Мечай [и др.] // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2021. – № 1 (241). – С. 120–125.

5. Ещенко, Л. С. Получение железокальцийсодержащего пигментного материала с использованием микроволнового излучения / Л. С. Ещенко, В. С. Блинов // Инновационные технологии в обеспечении качества и безопасности химических и пищевых продуктов: сб. тез. Междунар. науч.-техн. конф., Ташкент, 24–25 сент. 2021 г. – Ташкент, 2021. – С. 266–267.

6. Ещенко, Л. С. Влияние условий термощелочной конверсии сульфата железа (II) на состав и свойства образующихся продуктов / Л. С. Ещенко, Д. М. Новик, К. В. Бородина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2018. – № 3. – С. 79–91. https://doi.org/10.15593/22249400/2018.3.07

7. Mikhailov, M. M. Effect of Al2O3 nanoparticle modification on increase in reflectivity of BaSO4 pigment / M. M. Mikhailov, A. N. Sokolovskiy, S. A. Yuryev // Materials Chemistry and Physics. – Vol. 260. – P. 124099. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.124099

8. Zheng, S. Surface-modification of fine red iron oxide pigment / S. Zheng, Q. Zhang // China Particuology. – 2003. – Vol. 1, № 4. – С. 176–180. https://doi.org/10.1016/s1672-2515(07)60137-7

9. Шабанова, Н. А. Химия и технология нанодисперсных оксидов: учеб. пособие / Н. А. Шабанова, В. В. Попов, П. Д. Саркисов. – М.: Академкнига, 2006. – 309 с.

10. Попов, В. В. Закономерности образования нанокристаллических частиц оксигидроксидов железа (III) при окислении соединений железа (II) в нейтральной среде / В. В. Попов, А. И. Горбунов, Е. Ф. Левина // Журнал неорганической химии. – 2010. – Т. 55, № 7. – С. 1063–1069.

11. Попов, В. В. Закономерности образования нанокристаллических оксидов и оксигидроксидов железа (III) при окислении соединений железа (II) в щелочной среде / В. В. Попов, А. И. Горбунов // Журнал неорганической химии. – 2010. – Т. 55, № 10. – С. 1159–1603.

12. Cornell, R. M. Iron oxides: structure, properties, reactions, occurrence and uses / R. M. Cornell, U. Schwertmann. – Germany: John Wiley & Sons, 2003. – 664 p. https://doi.org/10.1002/3527602097

13. Fe (II)-induced transformations ferrihydrite to lepidocrocite and goethite / H. Liu, P. Li, M. Zhu [et al.] // Journal of Solid State. – 2007. – Vol. 180. – P. 2121–2128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.03.022

14. Cudennec, Y. Study of the formation processes of iron oxy-hydroxides; hypotheses of topotactic transformations / Y. Cudennec, A. Lecerf // Comptes Rendus Chimie. – 2003. – Vol. 6. – P. 437–444. https://doi.org/10.1016/s1631-0748(03)00069-9

15. Effect of solution and solid-phase conditions on the Fe (II)-accelerated transformation of ferrihydrite to lepidocrocite and goethite / D. D. Boland, R. N. Collins, C. J. Miller [et al.] // Environmental Science and Technology. – 2014. – Т. 48, № 10. – С. 5477–5485. https://doi.org/10.1021/es4043275