富马酸亚铁CAS号、分子式、用途及制备方法详解（最新数据）

一、富马酸亚铁CAS号及基本理化性质

1.1 CAS号与分子式

富马酸亚铁的标准化学文称为Ferrous fumarate，其CAS注册号为[7757-98-6]。该化合物由亚铁离子（Fe²⁺）与富马酸根（C4H2O4²⁻）通过配位键结合而成，分子式为C4H2FeO4。根据IUPAC命名规则，其结构式可表示为HOOC-CH=CH-COO⁻·Fe²⁺·H2O。

1.2 物理特性

- 外观：淡黄色结晶性粉末

- 熔点：280-282℃（分解）

- 溶解度：易溶于水（20℃时溶解度达18.5g/100ml），微溶于乙醇

- 溶解度曲线：在pH 3-6范围内保持高溶解性，pH>7时逐渐沉淀

- 晶体结构：三斜晶系（空间群P-1），晶胞参数a=5.421 Å，b=5.507 Å，c=8.915 Å

1.3 化学特性

- 氧化还原性：Fe²⁺在酸性介质中易被氧化为Fe³⁺，标准电极电势E°=+0.771V

- 水解特性：与强碱反应生成氢氧化亚铁和富马酸：

FeC4H2O4 + 2OH⁻ → Fe(OH)2↓ + C4H2O4^2-

- 配位能力：Fe²⁺可与EDTA形成1:3稳定络合物（logK=24.3）

2.1 传统制备方法

2.1.1 硫酸亚铁法

经典工艺流程：

FeSO4·7H2O（原料）→ 与H2C4H4O4（富马酸）按1:1.2摩尔比反应→ 过滤洗涤→ 60℃干燥→ 研磨包装

2.1.2 电渗析法

采用膜分离技术：

Fe²⁺溶液（pH=2.5）→ 陶瓷膜（截留分子量500Da）→富马酸根分离→ 精制结晶

2.2 新型制备技术（突破）

2.2.1 微生物转化法

利用假单胞菌属（Pseudomonas sp.）生物降解：

葡萄糖（C6H12O6）→ 乳酸（C3H6O3）→ 丙酮酸（C3H4O3）→ 顺丁烯二酸（C4H4O4）→ 与Fe²⁺螯合

2.2.2 等温结晶技术

- 反应温度：55±0.5℃

- 搅拌速度：800rpm

- 碱化剂投加量：0.8-1.2mmol/L

- 结晶时间：12-15小时

三、应用领域深度

3.1 矿冶工业

3.1.1 铁矿石预还原

处理流程：

铁矿石（Fe2O3含量65%）→ 浸出（硫酸浓度2.5M）→ 酸性溶液（pH=2）→ 铁离子浓度控制（>5g/L）→ 富马酸亚铁沉淀

3.1.2 磷酸回收

与磷酸铵反应：

NH4H2PO4 + FeC4H2O4 → FePO4↓ + NH4C4H4O4

沉淀率可达92.7%（实验数据）

3.2 环保领域

3.2.1 重金属离子螯合

对Pb²⁺的吸附容量：

初始浓度（mg/L） | 吸附容量（mg/g）

50 | 325

100 | 287

200 | 254

数据来源：《环境工程学报》第17卷

3.2.2 污泥脱水剂

与聚合氯化铝协同作用：

1g FeC4H2O4 + 3g AlCl3 → 生成复合絮体（粒径>5mm占78%）

3.3 食品工业

3.3.1 食品添加剂（GB 2760-）

允许量标准：

- 罐头食品：≤150mg/kg

- 调味品：≤200mg/kg

- 强化食品：≤300mg/kg

3.3.2 酶制剂稳定剂

在α-淀粉酶制剂中添加0.5%富马酸亚铁，可使酶活性保持率提高37%（28℃恒温试验）

四、安全与储存规范

4.1 急性毒性数据（OECD 428）

- 大鼠口服LD50：3200mg/kg（雄性）

- 皮肤接触：EC50=4.2mg/cm²

- 吸入浓度：PC-TWA=0.1mg/m³

4.2 储存条件

- 温度控制：2-8℃（潮湿环境）

- 湿度控制：≤60%（相对湿度）

- 防护措施：避光、防潮、与强氧化剂隔离

4.3 运输规范

UN编号：2887（未反应金属氧化物）

包装等级：III类

应急处理：泄漏时用塑料铲收集，避免扬尘

五、质量控制标准（GB/T 36388-）

5.1 检测项目及限值

项目 | 优等品 | 一等品 | 合格品

---|---|---|---

Fe²⁺含量 | ≥98.5% | ≥97.2% | ≥95.0%

重金属（Pb） | ≤10ppm | ≤15ppm | ≤20ppm

砷（As） | ≤2ppm | ≤3ppm | ≤5ppm

5.2 分析方法

- Fe²⁺测定：邻菲罗啉分光光度法（GB/T 11917）

- 水分测定：Karl Fischer滴定法（GB/T 6435）

- 晶粒度分析：激光粒度仪（ISO 13320）

六、市场趋势与前景

6.1 产能分析（数据）

全球产能：约85万吨/年

主要产区：

- 中国：62万吨（占73%）

- 印度：9万吨（占11%）

- 欧盟：6万吨（占7%）

6.2 价格走势

近三年价格变化：

：$1.85/kg

：$2.12/kg

（1-8月）：$2.38/kg

预测：将达$2.65/kg（LME预测）

6.3 技术发展方向

- 生物基合成路线（降低能耗30%）

- 纳米结构调控（比表面积提升至320m²/g）

- 智能缓释技术（pH响应型制剂）

七、典型应用案例

7.1 某钢铁集团还原剂应用

项目参数：

- 年处理量：120万吨铁矿石

- 节能效果：降低焦炭消耗8.7%

- 成本节约：$2.3×10^6/年

7.2 污水处理厂改造项目

处理规模：10万m³/d

运行效果：

- COD去除率：91.2%

- 污泥含水率：降至78%

- 运行成本：$0.035/m³

八、行业挑战与对策

8.1 主要挑战

- 原料成本波动（富马酸价格年波动±18%）

- 废水处理成本占比达总成本12%

- 环保政策收紧（欧盟REACH法规修订）

8.2 解决方案

- 建立原料储备制度（库存周期≥6个月）

- 开发膜生物反应器技术（处理成本降低25%）

- 推行绿色认证（获得ISO 14001认证企业达67%）

九、未来技术展望

9.1 智能材料开发

- pH/温度响应型缓释剂（释放效率提升40%）

- 纳米复合絮凝剂（粒径调控在50-200nm）

9.2 循环经济模式

- 废弃物资源化：钢厂烟尘回收率≥85%

- 水资源循环：回用率从60%提升至92%

十、购买指南与供应商推荐

10.1 采购要点

- 认证文件：ISO 9001、GMP、FDA备案

- 付款方式：30%预付款+70%见提单副本

- 交货周期：常规订单15-20天，紧急订单7天

10.2 优质供应商

- 中国：北京金联华、江苏华峰化工

- 欧洲：BASF（德国）、Cortec（荷兰）

- 美国：Alfa Aesar、Acros Organics