介绍
乙二胺四乙酸铁铵为土黄色或浅褐色结晶性粉末,易溶于水,在发达国家作为有机螯合铁肥普遍应用于治疗植物缺铁性黄化病的一种高效铁肥,进行管道滴灌、叶面喷施、根部注射。在国内主要用作氧化剂、感光材料冲洗加工漂白剂和减薄剂。

图一 乙二胺四乙酸铁铵
合成研究
目前乙二胺四乙酸铁铵的主要生产工艺有乙二胺四乙酸/三氯化铁法和乙二胺四乙酸/硫酸亚铁法,这两种方法生产的产品不同程度地含有氯离子或硫酸根离子。氯离子对于忌氯作物如烟草、茶叶、葡萄、西瓜、番茄等作物有毒害性,应用受到限制。在酸性土壤中,多余的硫酸根会使土壤酸性加重,甚至加剧土壤中活性铝、铁对作物的毒害。在石灰性土壤中,硫酸根与土壤中钙离子生成不易溶解的硫酸钙,会造成土壤空隙堵塞,地面板结。
采用EDTA 、三氯化铁、氨水为原料合成了乙二胺四乙酸铁铵。这些工艺生产乙二胺四乙酸铁铵的过程中有副产物硝酸铵或氯化铵生成,产品中无机盐含量相对较高。另外滤液中含大量无机盐,不能回用,并且滤液中还有一定量的乙二胺四乙酸铁铵,颜色较深,化学需氧量大,严重污染环境。采用先由三氯化铁制备氢氧化铁,然后与乙二胺四乙酸、氨水小试生成乙二胺四酸铁铵,产品虽不含氯,但因氢氧化铁为无定型沉淀,很难过滤和洗涤。
实验原理
乙二胺四乙酸,是一种白色结晶粉末,水中溶解度为0.2 g/L(22 ℃),难溶于酸及一般有机溶剂,能溶于160 份沸水。可溶于氨溶液,碳酸钠和氢氧化钠溶液中,能与大部分金属离子络合成稳定的水溶性络合物。在相转移催化剂作用下,促进乙二胺四乙酸在水中的溶解,增大溶液中氢离子的浓度,促进氧化铁酸溶成Fe3+离子,顺利与乙二胺四乙酸根(H2Y2-)络合生成目标产物乙二胺四乙酸铁铵。

图二 合成乙二胺四乙酸铁铵的实验原理
以乙二胺四乙酸、氧化铁、碳酸氢铵为主要原料催化合成乙二胺四乙酸铁铵最佳条件为反应温度95 ℃、催化剂用量0.3‰、反应时间60min、反应物配比nFe2O3/nEDTA/ nNH4HCO3=0.5:1.0:1.0,生产工艺简单,易于工业化生产,产品质量稳定,不含无机盐,工艺用水可循环使用,彻底杜绝了废水排放[1]。
参考文献
[1]蒋益中.以EDTA、Fe2O3、NH4HCO3为原料催化合成EDTA铁铵的研究[J].辽宁化工,2016,45(4):413-415+418.DOI:10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2016.04.011