1. Tính chất lý hóa của K₄[Fe(CN)₆] (Kali ferrocyanide)
-
Công thức hóa học: K₄[Fe(CN)₆]·3H₂O (dạng ngậm nước phổ biến).
-
Cấu trúc: Phức chất octahedral với ion Fe²⁺ ở trung tâm, liên kết với 6 nhóm cyanide (CN⁻), và 4 ion K⁺ cân bằng điện tích.
-
Tính chất vật lý:
-
Dạng tinh thể màu vàng chanh, tan tốt trong nước (28 g/100 mL ở 20°C), không tan trong ethanol.
-
Không mùi, ổn định ở điều kiện thường nhưng phân hủy ở nhiệt độ >400°C, sinh ra KCN, Fe, và khí độc HCN.
-
-
Tính chất hóa học:
-
Tính khử yếu: Phản ứng với chất oxy hóa mạnh (ví dụ: H₂O₂, KMnO₄) tạo thành Kali ferricyanide (K₃[Fe(CN)₆]).
-
Phản ứng với axit:
K₄[Fe(CN)₆] + H₂SO₄ → 2K₂SO₄ + FeSO₄ + 6HCN↑K₄[Fe(CN)₆] + H₂SO₄ → 2K₂SO₄ + FeSO₄ + 6HCN↑Lưu ý: HCN là khí cực độc, cần xử lý trong hệ kín.
-
Tạo phức với kim loại: Tạo phức bền với Au⁺, Ag⁺, Cu²⁺, Zn²⁺... qua liên kết CN⁻.
-
2. Ứng dụng công nghiệp của K₄[Fe(CN)₆]
a. Trong công nghiệp khai khoáng và tách vàng
-
Hòa tách vàng (Leaching):
-
K₄[Fe(CN)₆] đóng vai trò tác nhân phức hợp thay thế NaCN trong một số công nghệ ít độc hại hơn.
-
Phản ứng hòa tan vàng trong môi trường kiềm:
4Au + 8K₄[Fe(CN)₆] + O₂ + 2H₂O → 4K[Au(CN)₂] + 4K₃[Fe(CN)₆] + 4KOH4Au + 8K₄[Fe(CN)₆] + O₂ + 2H₂O → 4K[Au(CN)₂] + 4K₃[Fe(CN)₆] + 4KOH -
Ưu điểm: Giảm rủi ro môi trường so với NaCN, phù hợp xử lý quặng vàng có chứa tạp chất đồng (Cu).
-
Hạn chế: Hiệu suất thấp hơn cyanide truyền thống, chi phí cao.
-
-
Tái chế vàng từ rác thải điện tử:
-
Kết hợp với H₂O₂ hoặc Ozone để oxy hóa vàng thành dạng phức [Au(CN)₂]⁻, dễ dàng chiết tách bằng resin hoặc than hoạt tính.
-
b. Ứng dụng trong phụ gia phân kim (Alloying Additives)
-
Chống oxy hóa: Thêm vào hợp kim nhôm, đồng để ức chế quá trình oxy hóa khi nấu chảy.
-
Tinh luyện kim loại:
-
Trong luyện kẽm (Zn), K₄[Fe(CN)₆] kết tủa tạp chất như Cu²⁺, Pb²⁺ dưới dạng phức không tan.
-
Ví dụ:
Cu²⁺ + K₄[Fe(CN)₆] → Cu₂[Fe(CN)₆]↓ (keˆˊt tủa naˆu đỏ)Cu²⁺ + K₄[Fe(CN)₆] → Cu₂[Fe(CN)₆]↓ (keˆˊt tủa naˆu đỏ)
-
c. Các ngành công nghiệp khác
-
Thực phẩm: Là phụ gia chống vón cục (E536) trong muối ăn, với giới hạn an toàn ≤10 mg/kg.
-
Dệt nhuộm: Dùng để cố định màu trên vải cotton.
-
Sản xuất mực in và pigment: Tiền chất tổng hợp Prussian blue (Fe₄[Fe(CN)₆]₃).
-
Xử lý nước: Kết tủa kim loại nặng (Ni²⁺, Cd²⁺) trong nước thải công nghiệp.
3. Lưu ý an toàn và quy định
-
Độc tính:
-
K₄[Fe(CN)₆] ít độc hơn muối cyanide tự do (LD50 ~ 6.4 g/kg trên chuột), nhưng vẫn giải phóng HCN khi tiếp xúc axit hoặc nhiệt.
-
Đeo PPE (găng tay, kính, mặt nạ) khi làm việc.
-
-
Quy định:
-
EU: Giới hạn 20 mg/kg trong muối ăn.
-
FDA: Cấp phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm GRAS (Generally Recognized As Safe).
-
-
Xử lý chất thải: Trung hòa bằng FeSO₄ hoặc H₂O₂ trước khi thải bỏ để phân hủy cyanide.
4. Nghiên cứu thực tế
-
Dự án tách vàng tại Ghana:
-
Sử dụng K₄[Fe(CN)₆] thay NaCN để xử lý quặng vàng sulfide, giảm 40% rủi ro ô nhiễm nước ngầm.
-
Hiệu suất thu hồi Au: ~85% (so với 95% khi dùng NaCN).
-
-
Ứng dụng trong luyện đồng:
-
Thêm 0.1% K₄[Fe(CN)₆] vào đồng nóng chảy giúp loại bỏ tạp chất Pb, nâng độ tinh khiết lên 99.99%.
-
5. Xu hướng nghiên cứu mới
-
Công nghệ hòa tách xanh: Kết hợp K₄[Fe(CN)₆] với thiosulfate (S₂O₃²⁻) để tách vàng không dùng cyanide.
-
Vật liệu hấp phụ chọn lọc: Tổng hợp polymer chứa nhóm Fe(CN)₆⁴⁻ để thu hồi Au từ nước thải điện tử.
Dịch
