硫化铁
Fe2S3
CAS: 11126-12-8
分子式:Fe2S3
分子量:207.9
中文名称: 硫化铁
英文名称: iron sulfide
iron
sulphide
性质描述:固体黑色粉末。在空气中容易被氧化,常温下易转变为黄绿色。相对密度4.3
g/cm1。不溶于水。因此自然界中不存在。
不能用三价铁与硫化氢反应制取,因为会发生氧化还原反应。但是干态的三价非离子铁并不能氧化-2价硫元素,而且在强碱性溶液中,Fe3+可以与S2-反应生成三硫化二铁沉淀。
在20℃以上的水中分解成硫化亚铁和硫:Fe2S3→2FeS+S
遇酸分解,放出硫化氢气体:Fe2S3+4H+→2Fe2++2H2S↑+S
制备:硫化铁可由冷冻的Fe3+溶液加入凉的Na2S溶液或(NH4)2S溶液制得:2Fe3++3S2-→Fe2S3↓
用途:硫化铁一般是氧化铁脱硫剂脱硫后的产物。氧化铁脱硫是最常见的脱硫手段。氧化铁脱硫剂是一种以活性氧化铁(Fe2O3)的水合物为主要脱硫成份的一种脱硫剂。常温下,氧化铁(Fe2O3)分为α-水合物和γ-水合物,两种水合物都具有脱硫作用。非水合物的氧化铁常温下不具有脱硫作用。
氧化铁脱硫剂因其硫容大、价格低、可在常温下空气再生等特点在近几年迅速推广,更主要的原因是可以在无氧条件下脱硫气源中的H2S(活性炭无氧条件下不脱硫),经过近几年的改进,使氧化铁的耐水强度、脱硫精度得到了很大的提高,适应了大多数工业的脱硫工程。
主要应用在高硫化氢的气源环境下、无氧或氧含量低的环境中。如沼气、煤气、水煤气、焦化气的硫化氢脱除。反应方程式如下:Fe2O3·H2O+3H2S
→Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol
Fe2O3·H2O+3H2S→2FeS+S+4H2O
ΔH=-10kJ/mol
氧化铁脱硫剂与H2S作用并放出热量,根据氧化铁的水合性质不同,产生以上不同的反应形式。
2Fe2S3·H2O+3O2
→2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol
2FeS·H2O+3O2+2H2O →2Fe2O3·H2O+4S
ΔH=-179kJ/mol
硫化铁和三硫化二铁在有氧的条件下以及适宜的温度下发生上述还原反应并放出热量。
脱硫原理:
在常温下沼气通过脱硫床层,沼气中的硫化氢与活性氧化铁接触,生成三硫化二铁,然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触,当有水存在时,铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。这种脱硫再过程可循环进行多次,直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性为止。
脱硫反应为:Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O
ΔH=-63kJ/mol
再生反应为:2Fe2S3·H2O+3O2→2Fe2O3·H2O+6S
ΔH=-126kJ/mol
再生后的氧化铁可继续脱除沼气中的H2S。上述两式均为放热反应,但是再生反应比脱硫反应要缓慢。为了使硫化铁充分再生为氧化铁,工程上往往将上述两个过程分开进行。