钢铁冷轧过程会产生大量的钢铁酸洗废液,酸洗废液具有较强酸性并含有大量的亚铁离子。目前酸洗废液的处理面临着较大的环保压力,处理不当容易造成严重的环境污染和资源浪费。羟基氧化铁用途广泛,具有耐光性好、比表面积大和无毒无害等特点,同时是合成α-Fe2O3、Fe3O4以及优质的磁性材料γ-Fe2O3的重要中间体。羟基氧化铁具有较高的附加值和较大的需求量,因此本文选择羟基氧化铁作为酸洗废液回收利用的目标产物。目前工业上普遍采用釜式空气氧化法合成羟基氧化铁,但传统空气氧化法的反应周期太长,能耗较高。为了克服这些缺点,本课题开发了降膜塔中合成羟基氧化铁的方法,该方法具有反应快、能耗低、易于实现连续化等优势。并通过系统地研究了降膜体系中的动力学,更好地理解了其反应速率的增快是由于传质效率的提高。本文的主要研究内容如下:（1）本文以酸洗废液为原料,经过除杂、晶种制备、氧化反应等工艺步骤成功地合成了羟基氧化铁产品,其中氧化反应采用塔式纯氧氧化法。通过对酸洗废液制得的羟基氧化铁产品进行XRD、TEM、AAS等表征,确定了其物质组成和晶体形貌,并与硫酸亚铁合成的羟基氧化铁进行了对比,两者基本一致。酸洗废液制得的羟基氧化铁符合国家一级品标准,纯度为96.29%,同时酸洗废液中铁的回收率达到90%以上。以酸洗废液为原料制备羟基氧化铁为酸洗废液的回收利用提供了一种很好的方法。（2）针对釜式空气氧化法的反应周期长、能耗高等缺点,开发了降膜塔中合成羟基氧化铁的方法。根据降膜塔中的气液接触方式不同又分为塔式逆流通气法和塔式纯氧氧化法,塔式逆流通气法采用从塔底通空气与液相逆流接触的方式,塔式纯氧氧化法采用密闭体系中纯氧氛围的方式。通过系统比较以上三种不同的反应体系,塔式纯氧氧化法的反应效率最高,得益于较高的气液传质效率,该方法的反应效率是釜式空气氧化法的16倍。并对该体系的反应条件进行了优化,得到最佳工艺条件为反应温度80℃,液相流速200ml/min,反应p H值范围4～5。（3）在降膜系统中,研究了羟基氧化铁合成的本征动力学,得到了该反应的活化能Ea=32.25 k J/mol和指前因子A=47.41 s-1,求得了不同温度下的反应速率常数k。并通过研究了降膜塔中的流体力学,求得了雷诺数Re、液膜厚度δ等流体力学参数。在双膜理论的基础上,建立了气液传质模型,求得了该体系的液相传质系数k L、扩散系数DL以及八田数Ha等。证明了该体系下反应过程为该反应的限速步骤,降膜塔中的气液传质效率被极大地提高。