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¿Cuáles son los usos del óxido de hierro?

Vistas: 44     Autor: Editor de sitios Tiempo de publicación: 2024-04-10 Origen: Sitio

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Introducción

 

Aplicaciones industriales

 

Pigmentos y recubrimientos: el óxido ferroso, comúnmente conocido como rojo de hierro, se usa comúnmente como un pigmento debido a su color marrón rojizo y se usa ampliamente en industrias como pintura, tinta y caucho. Los pigmentos de óxido de hierro tienen aplicaciones importantes en recubrimientos automotrices de alta gama, recubrimientos arquitectónicos, recubrimientos anticorrosión y otros campos debido a su excelente resistencia al calor, resistencia a la intemperie y absorción de rayos ultravioleta.

 

Material magnético: Fe3O4 tiene un buen magnetismo y es el componente principal de la magnetita producida naturalmente. Se usa ampliamente en la fabricación de equipos de audio, video y telecomunicaciones. La ferrita magnética suave también se ha utilizado ampliamente en campos como la comunicación por radio, la transmisión y la televisión, y el control automático.

 

Catalizador: las partículas de polvo α-Fe2O3, debido a su enorme área de superficie específica y efecto superficial, son excelentes catalizadores que pueden usarse en los procesos catalíticos de oxidación, reducción y síntesis de polímeros.

 

Aplicaciones de la vida diaria

 

Purificación ambiental: el óxido de hierro a nanoescala tiene un buen efecto de adsorción en ciertos contaminantes en el medio ambiente, como CR (VI), y puede usarse para tratar las aguas residuales ambientales.

 

Campo biomédico: el óxido de nano de hierro juega un papel importante en las cápsulas farmacéuticas, la síntesis de fármacos, la tecnología biomédica y otros campos.

 

Coloración de vidrio: el color de vidrio con óxido de hierro puede absorber los rayos ultravioleta e infrarrojo, y se usa ampliamente en la fabricación de vidrio absorbente de calor, vidrio de gafas de sol, etc.

 

Las características básicas del óxido de hierro

 

Composición y clasificación química

 

El óxido ferroso, también conocido como monóxido de hierro, es un polvo negro que es inestable y se oxida fácilmente en el óxido férrico en el aire.

 

Trióxido de hierro: comúnmente conocido como rojo de hierro, es un polvo marrón rojizo que es insoluble en agua. Puede reaccionar con los ácidos para formar sales de hierro trivalentes y agua, y tiene las propiedades de un óxido alcalino.

 

El trióxido de hierro, también conocido como negro de óxido de hierro, es un cristal negro magnético que es insoluble en agua, ácido, álcali y solventes orgánicos como el etanol y el éter.

 

Propiedades físicas y cambios de color

 

Óxido ferroso: las propiedades físicas son polvo negro con una densidad relativa de aproximadamente 5.7, soluble en ácidos, insoluble en agua y soluciones alcalinas.

 

Trióxido de hierro: las propiedades físicas son polvo marrón rojizo, con una densidad relativa de aproximadamente 5.24 y un punto de fusión de 1565 ℃. Es insoluble en agua y soluble en ácidos como el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico.

 

Trióxido de hierro: es un cristal negro con una densidad relativa de aproximadamente 5.18 y un punto de fusión de 1594.5 ℃. Es propenso a la oxidación en trióxido de hierro en el aire húmedo.

 

Aplicación en la industria de la construcción

 

En la industria de la construcción, los pigmentos de óxido de hierro se han utilizado ampliamente en la coloración de materiales de construcción debido a su excelente rendimiento de coloración, bajo costo y diversas ventajas, como la absorción de rayos ultravioleta y proteger el sustrato de la degradación. Los pigmentos de óxido de hierro, especialmente el rojo de óxido de hierro, a menudo se usan como colorantes para materiales de construcción como cemento, baldosas de piso y terrazo. Su color estable y su buena potencia de cobertura hacen que los edificios parezcan más estéticamente agradables. Mientras tanto, los pigmentos de óxido de hierro también tienen un cierto efecto protector, que puede extender efectivamente la vida útil de los edificios.

 

En términos de refuerzo y prevención de corrosión del concreto, el material protector de concreto tipo consolidación de infiltración desarrollado por el equipo de 'Materiales de ingeniería oceánica' en la Universidad Tecnológica del Sur de China tiene un excelente rendimiento de consolidación de infiltración en comparación con los recubrimientos protectores tradicionales. Puede penetrar poros pequeños a a nanoescala en concreto y solidificar y reticular en situ, eliminando así los capilares, los poros y las microcrackes formadas por medios porosos en concreto, aumentando el grosor de la capa de protección de concreto de las decenas de micrómetros a unos pocos milímetros de milímetros a unos pocos milímetros. Este material se ha aplicado con éxito en los proyectos de refuerzo, impermeabilización, anti-sepeage y anticorrosión de metro, túnel, puente, muelle de puerto, presa hidroeléctrica y construcción civil. Además, el equipo ha desarrollado un material de reparación de concreto de concreto híbrido híbrido orgánico/inorgánico para resolver los problemas de la velocidad de curado lenta, las propiedades mecánicas tempranas deficientes y la difícil solidificación submarina de los materiales existentes. La fuerza temprana de este material puede alcanzar hasta 30 MPa, mientras que la resistencia posterior puede alcanzar más de 100 MPa, que se puede utilizar para una rápida reparación de carreteras.

 

El uso de recubrimientos y pinturas

 

Los pigmentos de óxido de hierro se usan ampliamente en los recubrimientos y la industria de la pintura, principalmente porque proporcionan una amplia gama de opciones de color y una buena potencia de cobertura. Estos pigmentos pueden impartir efectivamente un color duradero a recubrimientos y pinturas, y tienen una buena dispersión, haciendo que el color de la superficie recubierto sea uniforme y estable.

 

Los pigmentos de óxido de hierro no solo proporcionan color, sino que también aumentan la resistencia al desgaste y la durabilidad de los recubrimientos y las pinturas. Debido a su estabilidad química y resistencia física, los pigmentos de óxido de hierro pueden mejorar la resistencia a la intemperie de los recubrimientos, haciéndolos resistentes a la radiación UV y las duras condiciones climáticas, extendiendo así la vida útil de los recubrimientos.

 

Además, los pigmentos de óxido de hierro también tienen la característica de absorber la radiación ultravioleta, lo que los hace particularmente importantes en los recubrimientos y pinturas al aire libre, ya que pueden proteger los materiales por debajo del recubrimiento de la degradación y el envejecimiento causado por la radiación ultravioleta. Este pigmento tiene una fuerte resistencia al ácido y al álcali, una alta resistencia al calor, lo que lo convierte en un aditivo ideal en recubrimientos y pinturas, adecuados para varios entornos interiores y exteriores.

 

El papel en la ingeniería ambiental

 

Los minerales de óxido de hierro juegan un papel importante en la ingeniería ambiental, especialmente en el tratamiento y la purificación de aguas residuales, la remediación del suelo y la fijación de metales pesados.

 

En términos de tratamiento y purificación de aguas residuales, los nanomateriales de óxido de hierro se usan ampliamente para la adsorción y eliminación de contaminantes tóxicos en las aguas residuales debido a su excelente rendimiento de adsorción y características de separación fáciles. Estos nanomateriales tienen una gran área de superficie específica y un alto rendimiento de adsorción, que puede eliminar efectivamente los iones de metales pesados ​​y los contaminantes orgánicos del agua. Además, los nanomateriales de óxido de hierro magnético se pueden recuperar rápidamente a través de la tecnología de separación magnética, mejorando la eficiencia del tratamiento y reduciendo el riesgo de contaminación secundaria.

 

En términos de remediación del suelo y fijación de metales pesados, los minerales de óxido de hierro pueden fijar metales pesados ​​en el suelo a través de sus reacciones químicas de superficie y adsorción, reduciendo su biodisponibilidad y movilidad. La investigación ha demostrado que agregar minerales de óxido de hierro al suelo puede mejorar su capacidad de absorción de microondas, mejorando así la eficiencia de eliminación de contaminantes orgánicos como los hidrocarburos aromáticos policíclicos en la tecnología de remediación de microondas. Además, los minerales de óxido de hierro pueden inmovilizar efectivamente metales pesados ​​en el suelo, como el plomo y el cadmio, formando complejos o precipitados estables, evitando que ingresen a la cadena alimentaria, protegiendo el entorno ecológico y la salud humana.

 

Fabricación de materiales electrónicos y magnéticos

 

La ferrita magnética es un importante material electrónico y magnético ampliamente utilizado en la fabricación de componentes electrónicos. Su proceso de producción implica múltiples pasos, que incluyen lotes, mezcla, prefirción, conformación, sinterización y tratamiento térmico.

 

En la producción de ferrita magnética, primero es necesario mezclar con precisión varias materias primas químicas, como fuentes de hierro, magnesio, zinc, níquel y otras sales de metal. Estas materias primas se mezclan en proporciones específicas y generalmente se disparan en un horno de alta temperatura para promover reacciones en estado sólido y formar ferrita policristalina con ciertas propiedades físicas. El proceso de disparo previo se lleva a cabo por debajo de la temperatura de fusión del material y se completa a través de reacciones químicas entre polvos sólidos.

 

El proceso de moldeo es presionar los gránulos prelados de disparo en varias formas requeridas para el producto, formando cierto cuerpo. Existen varios métodos de formación, que incluyen prensado en seco, fundición en caliente, prensado isostático, etc. Entre ellos, la presión seca es la más común.

 

La sinterización es un paso crucial en la producción de ferrita, generalmente llevada a cabo a temperaturas que van desde 1000 a 1400 ℃, para lograr la densificación del material y optimizar las propiedades magnéticas. Durante el proceso de sinterización, el material de ferrita sufre cambios químicos y físicos, formando en última instancia un producto terminado con propiedades magnéticas específicas.

 

Los materiales magnéticos de los componentes electrónicos se dividen principalmente en materiales magnéticos blandos y materiales magnéticos permanentes. Los materiales magnéticos blandos son fáciles de magnetizar y desmagnetizar, y se usan ampliamente en componentes inductivos, transformadores, núcleos de antena, etc. Los materiales de imán permanentes no se desmagnetizan fácilmente después de la magnetización y pueden retener el magnetismo durante mucho tiempo. Se usan comúnmente en la fabricación de varios imanes permanentes y dispositivos de almacenamiento magnético.

 

Aplicación en cosméticos y productos de cuidado personal

 

La aplicación de óxido de hierro en cosméticos y productos de cuidado personal es muy extensa, principalmente debido a su buen color, seguridad y estabilidad química.

 

Como pigmento y aditivo, los pigmentos de óxido de hierro proporcionan una amplia gama de opciones de color para los cosméticos. El óxido de hierro rojo (Fe2O3) es un pigmento común, que proporciona una variedad de colores, desde rojo claro hasta rojo oscuro, y se usa ampliamente en lápiz labial, rusilis de polvo, sombra de ojos y otros cosméticos. El óxido de hierro negro (Fe3O4) y el amarillo de óxido de hierro (FEO (OH)) proporcionan tonos negros y amarillos, respectivamente, utilizados para ajustar el color del producto para lograr el efecto visual deseado. Estos pigmentos no solo proporcionan colores duraderos, sino que también resisten la influencia de la luz y el calor, manteniendo la estabilidad y la apariencia del producto.

 

En los productos para el cuidado de la piel, el óxido de hierro no solo se usa como un pigmento, sino que también se valora para sus propiedades antioxidantes. El óxido de hierro puede absorber los rayos ultravioleta, reducir su daño a la piel y así desempeñar un papel protector. Además, ciertos tipos de óxido de hierro también tienen efectos antiinflamatorios y sedantes en la piel, lo que lo convierte en un ingrediente ideal en productos para el cuidado de la piel para pacientes con enfermedades sensibles o enfermedades inflamatorias de la piel.

 

En general, la aplicación de óxido de hierro en cosméticos y productos de cuidado personal no solo se debe a su diversidad de color como un pigmento, sino también a los beneficios adicionales que aporta como un aditivo, como la antioxidación y la protección de la piel de los factores ambientales. Con las crecientes demandas de los consumidores para la seguridad y la funcionalidad de los ingredientes del producto, se espera que el óxido de hierro, como ingrediente natural y seguro, expanda aún más su aplicación en cosméticos y productos de cuidado personal.

 

Aplicaciones en el campo farmacéutico

 

La aplicación de nanopartículas de óxido de hierro (IONP) en el campo farmacéutico está aumentando, principalmente debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y baja toxicidad. Estas características hacen que las nanopartículas de óxido de hierro sean un material ideal para campos biomédicos multifuncionales, especialmente en el desarrollo de ingredientes farmacéuticos y agentes de diagnóstico.

 

Como ingrediente farmacéutico, las nanopartículas de óxido de hierro pueden servir como portadores de fármacos anticancerígenos, administrándolos directamente a las células tumorales a través de sistemas de suministro específicos, reduciendo así el daño a las células normales. Además, también pueden servir como agentes antibacterianos, utilizando las especies reactivas de oxígeno que producen para matar bacterias, lo que muestra potencial en el tratamiento de infecciones difíciles de curar.

 

En términos de agentes de diagnóstico, las nanopartículas de óxido de hierro se usan ampliamente como agentes de contraste en la resonancia magnética (MRI) debido a sus propiedades magnéticas. Pueden mejorar el contraste de la imagen, ayudar a los médicos a observar el área de la lesión más claramente y, por lo tanto, mejorar la precisión del diagnóstico.

 

Además, las nanopartículas de óxido de hierro también pueden servir como materiales de blindaje para sustancias radiactivas, utilizadas para proteger al personal médico y a los pacientes de la exposición innecesaria a la radiación. Por ejemplo, en radioterapia y medicina nuclear, las nanopartículas de óxido de hierro pueden servir como una capa de blindaje para reducir el daño por radiación a los tejidos normales circundantes causados ​​por materiales radiactivos.

 

En resumen, las nanopartículas de óxido de hierro tienen una amplia gama de aplicaciones en el campo farmacéutico, no solo demostrando un enorme potencial en la administración de fármacos y las imágenes de diagnóstico, sino que también tienen un valor de aplicación importante en el blindaje de radiación. Con el desarrollo de la nanotecnología y la comprensión de la comprensión de las nanopartículas de óxido de hierro, su aplicación en el campo farmacéutico se ampliará y se profundizará aún más.

 

La seguridad y el impacto ambiental del óxido de hierro

 

Al usar óxido de hierro, se deben tomar las siguientes precauciones de seguridad:

 

Protección personal: los operadores deben usar equipos de protección personal apropiados, como gafas protectores, guantes y ropa protectora, para evitar el contacto entre el polvo o las partículas de óxido de hierro y la piel y los ojos.

 

Evite la inhalación: durante la operación, se deben tomar medidas para reducir la generación y la difusión de polvo, como usar un sistema cerrado o proporcionar buenas condiciones de ventilación, para evitar la inhalación de partículas de óxido de hierro.

 

Almacenamiento y manejo: el óxido de hierro debe almacenarse en un ambiente seco y bien ventilado, evitando el contacto con sustancias inflamables y evitando que la humedad cause agitación.

 

Tratamiento de residuos: el óxido de hierro usado y sus contenedores deben tratarse de acuerdo con las regulaciones ambientales locales para evitar la descarga directa en el medio ambiente, especialmente en los cuerpos de agua y el suelo.

 

En términos de medidas de protección del medio ambiente, se deben considerar los siguientes puntos:

 

Monitoreo ambiental: monitoree regularmente la calidad ambiental del uso de óxido de hierro y las áreas de almacenamiento, incluida la calidad del aire y la calidad del agua, para garantizar que no se produzcan incidentes de contaminación.

 

Respuesta de emergencia de fuga: desarrolle un plan de emergencia de fuga y una vez que ocurra una fuga, tome medidas inmediatas para controlar y limpiar para evitar la difusión de óxido de hierro en el entorno circundante.

 

Medidas de reducción de emisiones: en el proceso de producción, se adoptan tecnologías eficientes de control de emisiones como filtros de bolsas o depuradores húmedos para reducir la emisión de partículas de óxido de hierro.

 

Desarrollo de productos ecológicos: investigar y desarrollar productos y procesos de producción de hierro ecológicos para reducir su impacto en el medio ambiente.

 

Conclusión

 

Multifuncionalidad

 

Pigmentos y recubrimientos: el óxido de hierro se usa ampliamente en la industria de pigmentos y recubrimiento debido a su rico color y buena estabilidad química, proporcionando una amplia gama de opciones de color de marrón a rojo.

 

Materiales magnéticos: las formas específicas de óxido de hierro (como Fe3O4) tienen un buen magnetismo y se utilizan en la producción de materiales magnéticos, como los materiales de grabación magnetita y magnética.

 

Ingeniería ambiental: los nanomateriales de óxido de hierro se utilizan como adsorbentes y catalizadores en la ingeniería ambiental para el tratamiento del agua y la remediación del suelo, eliminando efectivamente los contaminantes y los metales pesados.

 

En el campo farmacéutico, las nanopartículas de óxido de hierro se usan como portadores de medicamentos, agentes de contraste de resonancia magnética (MRI) y en el tratamiento del cáncer.

 

Potencial de desarrollo futuro

 

Innovación tecnológica: con el desarrollo de la nanotecnología y la ciencia de los materiales, los métodos de síntesis y las tecnologías de aplicación del óxido de hierro continuarán avanzando, promoviendo su aplicación en varios campos.

 

Aplicaciones ecológicas: teniendo en cuenta la importancia de la protección del medio ambiente, el desarrollo de productos y procesos de producción de óxido de hierro ecológico se convertirá en un foco de futuras investigaciones.

 

Aplicaciones biomédicas: en el campo de la biomedicina, la biocompatibilidad y la baja toxicidad de los nanomateriales de óxido de hierro los hacen tener enormes perspectivas de aplicación en la administración de medicamentos, imágenes y tratamiento.

 

Energía y catálisis: se espera que la aplicación de óxido de hierro en equipos de almacenamiento y conversión de energía, como materiales de electrodos para baterías y celdas de combustible, así como en catálisis ambiental, traiga nuevos avances.


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