Способ получения гидроксокарбоната хрома (iii), алюминия и аммония
Изобретение относится к технологии хромовых соединений, в частности к синтезу нового вещества с формулой (NH<SB POS="POST">4</SB>)<SB POS="POST">2</SB>[CRAL(OH)<SB POS="POST">4</SB>(CO<SB POS="POST">3</SB>)<SB POS="POST">2</SB>], используемого для получения таких соединений трехвалентного хрома, как, например, хромалюминиевая окись, применяемая при полировании поверхности металла. Новое соединение синтезируют путем взаимодействия твердого осадка, полученного термической обработкой при 450-650°С обезвоженного раствора, содержащего хром сернокислый, алюминий сернокислый и сульфат натрия, со щелочным раствором карбоната аммония при температуре реакционной среды 70-80°С и PH 8,2±0,2 в течение 3,5-4 ч с последующим отделением промывкой исушкой осадка. Данные химического анализа, ИК-спектроскопического и термогравиметрического исследований подтвердили получение комплексного соединения гидроксокарбоната хрома /III/, алюминия и аммония. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4631661/23-26 ,(22) 04.01.89 (46) 23.11.90. Бюл. № 43 (72) В.И.Дейнеженко, B.Н.Ведерников, О.В.Каторина, В.M.Ìàñàëîâè÷ и Б.А.Попов (53) 661 †8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1368651, кл. С 01 С 37/00, 1985, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСОКАРБОНАТА ХРОМА (III), АЛЮМИНИЯ И АММОНИЯ (57) Изобретение относится к технологии хромовых соединений, в частности к синтезу нового вещества с формулой (NH<)< PCrA1(OH)< (CO>) g, используемого для получения таких соединений трехвалентного хрома, как, например, хромалюминиевая окись, применяемая
Изобретение относится-к технологии хромовых соединений и касается получения нового вещества — гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония, используемого в качестве материала для получения соединений трехвалентного хрома, в частности хромалюминиевой окиси, используемой при . полировании поверхности металла.
Цель изобретения — получение нового соединения гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония (NH ) ГСгА1(ОН4 (СОз)гj
Необходимость в таком соединении обусловлена получением хромалюминиевой окиси с молярным соотношением
Cr A1 = 1:1, используемой в технике прецизионного полирования деталей приборов, часов и оптических систем.
„„SU„„1603126 A 1 (51)5 С 01 G 37/00, С 01 F 7/00 при полировании поверхности металла.
Новое соединение синтезируют путем взаимодействия твердого осадка, полученного термической обработкой при
450-650 С обезвоженного раствора, содержащего хром сернокислый, алюминий сернокислый и сульфат натрия, со щелочным раствором карбоната аммония при темпепатуре реакционной среды
70- 80 С и рН 8,2 + 0,2 в течение
3,5-4 ч с последующим отделением промывкой и сушкой осадка. Данные химического анализа, ИК-спектроскопического и термогравиметрического исследований подтвердили получение комплексного соединения гидроксокарбоната хрома (III),àëþìèíèÿ и аммония. 2 табл.
Способ получения вещества заключается во взаимодействии осадка, образующегося при 450-650 С, обезвоженного раствора, содержащего хром сернокислый, алюминий сернокислый и сульфат натрия, со щелочным раствором карбо-. ната (бикарбоната) аммония при темо пературе реакционной смеси 70-80 С в течение 3,5-4 ч при рН 8,2+0,2.
Температурный режим получения осад1 ка из обезвоженного раствора указанных солей определяет выход конечного о продукта. При температуре ниже 450 С часть исходных компонентов переходит в раствор и не достигается максимально возможный выход. При температуре выше 650 С происходит спекание и о уплотнение осадка, что снижает его реакционную способность и увеличива1608126 ет время синтеза гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония, а в продукте остается примесь БО . Тем4 пература реакционной смеси и время
> синтеза взаимно обусловлены и также определяют выход целевого продукта на единицу взятого карбоната аммония.
При температуре выше 80 С процесс о синтеза ускоряется, но это приводит 10 к потерям аммиака, а следовательно, к понижению выхода целевого продукта.
При температуре ниже 70 С значительо но замедляется скорость процесса и удлиняется время завершения реакции. 15
Значение рН 8,24.0,2 определяет чистоту получаемого соединения. При понижении рН (8 в гидроксокарбонате остается примесь 804, при увеличении рН ) 88,4 заметно проявляется гидрслиз 20 целевого продукта, в результате которого теряется хром (III) с фильтратом.
Пример 1. К раствору
16,23 r сульфата натрия в 100 г воды 25 добавляют 76,1 г Al (SO4)3 I8 Н О и 57,0 г Cr<(S04) 6 Н О, перемешивают до полного растворения, нагревают до кипения и упаривают до пастообразного состояния. Затем полученную пас- 30 ту обезвоживают и выдерживают при о
450 С. Полученный осадок помещают в 300 г воды, репульпируют и фильтруют. Осадок с фильтра помещают в раствор, содержащий 41 г ИН4ОН и 72 7 г
NH4HCO3 и 250 г воды, при перемешивании обрабатывают в течение 210 мин, поддерживая рН 8,0 и температуру 80 С.
Получают 67,2 r продукта, что состав- ляет 987 выхода от теории. Состав продукта, 7: Cr 17,16; Al 8,9; NH
li,8; СО> 39,67, что дает молярнсе. соотношение 1:1:Z:2. При таком соотношении можно записать формулу вещества (NH4)< (СгЛ1(ОН) (СО )2 .
Пример 2. То жс, что в примере 1, только термическую обработку исходных компонентов ведут при 600 С, твердый остаток после промывки обрабатывают в течение 240 мин при 70 С и при рН 8,4. При этом получают
67,16 г вещества, содержащего, Е:
Cr 17, l8; А1 8,91; NFl 11,88; СО
36;67., что дает молярное соотношение
1:1,01:2,0:2 О.
Результаты осуществления способа
На всех возможных вариантах сочетания предлагаемых параметров приведе.ны в табл. 1.
Как видно из примеров, выход эа пределы предлагаемых параметров приводит к неполному разложению полупродукта, получаемого при термической обработке, снижается выход целевого продукта при одновременном его загрязнении исходным материалом. Наличие соединения, отвечающего формуле, подтверждается тем, что при промывке больших избытков воды соотношение между Cr, Аl, С03 и NH4 в осадке остается постоянным.
Для подтверждения наличия соединения проводят физико-химические исследования синтезированного продукта и модельной смеси с таким же молярным соотношением элементов и групп ва основе Al(OÍ)> Сг(ОН)3и (NH4) CO
4 д з
При ИК-спектроскопическом исследовании гидроксокарбоната хрома (III), алюминия (III) и аммония установлено, что представленные образцы являются комплексным соединением. Роль лигандов выполняют группы СО ОН и воз3
Э можно, Н О. Комплекссобраэователи
Сг и Лl . Результаты исследования
3t приведены в табл. 2.
Полоса поглощения 1150 см принадлежит ОН-группе в комплексном соединении гидроксокарбоната хрома (TII), алюминия (IIl) и аммония, в модельной смеси ОН-группа поглощает в области 925-1025 см 1. Спектр модельной смеси соответствует спектрам (NH@) C03 и Al(OH)3 Cr(OH)
3 на фоне двух предыдущих не видны, Таким образом, с учетом данных химического анализа, ИК-спектроскопического и термогравиметрического исследований подтверждено получение комплексного соединения гидроксокарбоната хрома (ITI), алюминия и аммония, состав которого может быть выражен формулой (ИН ) ГСгЛ1(ОН) (С03) ).
4 2 е 4 32Л
Указанное соединение может быть использовано для получения ряда хромовых соединений, з частности хромалюминиевой окиси (ХЛО) Сг20 > Лl О
2 3
Известные способы ее получения не позволяют синтезировать чистый одчсфазный продукт, требуют точного дозирования компонентов, тщательного и плительного их перемешивания. Например, при спекании смеси CrO> и
А1(ОН)э с мслярным соотношением
Сг20 .Л1 0 3 = 1 1 всегда получают
1608 тРехфазный продукт, содержащий твердый Раствор СггОВ А120 8 в своей основе и примеси Cr<05 и AlZO в виде
2 3 самостоятельной фазы, количество которых пон „ается в зависимости от 5 температуры и времени термообработки, но всегда обнаруживается на рентгенограммах.
126 6
Формула изобретения
Способ получения гидроксокарбона - . та хрома (?11), алюминия и аммония формулы (МП4)2 ГСгА1(ОН))(СО5) Дв качестве соединения для синтеза хромовых соединений (ill), заключающийся в том, что раствор карбоната аммония подвергают взаимодействию с твердым остатком, полученным при растворении сульфатов хрома и алюминия в водном растворе сульфата натрия, с последующей термообработкой смеси при 450- о
650 С и промывкой твердого остатка, причем взаимодействие осуществляют прй молярном соотношении Cr:Al:МН!1:
:СОк = 0,99-1,01:0,99 -1,01:1,98:2,00;
:1,93-2,00 при РН 8,0-8,4 и 70 — 80 С в течение 3,5-4,0 ч с последующим отделением осадка, промывкой и сушкой его.!
При термической обработке (NH<)< (CrAl(OH) (СО5)г) при 1200 С в течение t ч получают однофазный продукт Cr 05 А120> (ХАО) . Это позволяет получать высококачественные поверх-15 ности при полировке оптических стекол, шариков для шарикоподшипников, а также элементов, входящих в состав часовых механизмов, где при полировке и шлифовке применяют XAO. 20
Таблица 1
Терна;обрвботка, с
Темиервтура сиитеsf>, С
Брема сиитевв мии
Содеривиие хомлоиеитов
8ое
Cr л! нн! со, Формула.65
Iб, 10 гю
1,92 36,153 1,95
1,00
0,97
1,15
i,îý
0,95 о,а7
О,9О
О,ВВ
2!О
240
15 83
I5,4
I5,73
1,94 ! ° 99
2,00
82
80,6 вг,о
82,6 вэ
l,93
1,98
1,97
1,92
1,94
35,38
Ý5,34
36,24
7О
47О во
2 I 0
24О
15, 30 !
6,20
f,94
1,94
3»,гг
36,20
85 210 гло
17,О!
17,20
82 ° 6 вз,о
92
1,9)
1,90
37,47
37 ° 62
1,89
1>88
65 гю
240
17,20
17 1В
17,17
17,16
38,0 I 1,92
38,80 1,96
1,91
1 ° 94
450 70
2iO
240
2,00
2,00
39,60
39,60 г1о
240
17,16
17,20
2,00
1,98
39,60
39,20
240
17,50
17,60
1,97
1,93
39, 71
39, 14
1,95
1,98
240
i 7,Oi
17>21
38,25
39,20 (НН4)е Crht (OH)4 (Cof ) 650 70
t во
240
17, 16
17, Ia
17,!7
l7>16 г,оо г,оо
39>60
39,60
2!О
210.
240
39,58
39,60
1,93
2,00 (НН,), Сгл!(ОН),(СО,)В
39,61
37,95
40,00
4o,ãî
36,98
38,73
ЗВ,О!
36,78
39, »
39,25
1,95 I,90
17,19
17 32
18, 00
18, 15
17,46
17, 59
i7,ãî
t7,45
I7>5 в,о
240
1,90
1,92
1,84
1 ° 9!
240
670 80 I ° 92
f,83
2!О
240
I,94
1,99 г!о
240
1 7,94 0,95
8,22 0,96
1 7,59 0,95
7,а4 о,96
1 7 30 0,92
1 7,82 0,93
I 8,39 0>95
t 8,66 0,97
9,28 1,05
1 891 100
1 9,00 1,0!
1 89! 100
В,BO i,ОО
B.a2 0,99
1 9,45 1,04
1 9,32 1,02
1 8,38 0,95
1 8,66 0,97
1 8,90 0,99
1 8,9! 1,00 в,вг, t,oi
В,9! I,oo
I 9 28 1 ° 04
1 8;ag 0,98
10 28 1,10
1 9,89 1,05
t 9,33 1,03
1. 9, 12 f,oo
1 908 105.
1 9,24 1.,02 1 9,36 1,04
1 10,28 1,to
10,67 !
0,56
I0>54 !
0,7О
10, 16
10, 86
»,12
»,!б
»,34
»,52
t1,8ã
iI,8Â
»,88
»,88
» >97
11 80
»,зо
» >64
»,87
11 >88
11,88
»,а8
»,64
1l,50
» 48
i1,M
11,27
» >56
11,34 ! 1,г1
9,92 !
1уэа
1,99 .2, 00
2,00
2,ÎÎ
1,98
f,94
1,92
l,96
1,99
2,00 г,оо
2,00
1,96
l 92
1,во е,а4
1,87
1,9О
1,9i
1,86
t,93
1,86
0,63
О,37
0,05
8,02
О,О4
0,06
0,44 о,эо
О, 56
О,48
О,О4
О,О2 о,оз о,о!
0,51
0,32
0,61
0,58
0,62
0 60
О,7(О,54 о,вг
0,91
98
98 ° 1
98,2
98,2
94,0
95,2
90,4
92,0
96,5
97 ° О
98,0
98,1
93,0
92,0
9О,Э
91,0
91,5
92,0
92,2
93,0 вв,о
89,0 (нн,), сгл! (он), (co,), сг,(so ), A t,($0,), (ННДсгл1(ОН)>(СО) Cr ($04)т Air($04)t (Ннв) Сгл1(ОН)в(СС ) -Сгг($04)у Att(SQ)t (Нне)!Сгл1(ОН)в (СО) Сг ($04) ° А! в($0 ) в (НЙ!) СгА!(ОН) (СО )еСг (БЩЛ!е($04)> (НН) Crhl(OH) (CO ) (НН,), CrAI(OH) (СО,), (Нне),сгл! (Он) (со,),, Сг,(SQ), А1,($()в (НН ) Сгл1(ОН)е(СОу)х Сге($() Л!в (Бое )а (Нн ),сглг (ОН) (Со)), сг,(во,);А!,(Б!)!) а (NH )PrA1(OH)<(COP Сг (Б!)1) А! 4(804)В (NH>)4CrAt (1Н) > (СО )г С ге ($04)в А! а ($04 )в (NHf) > (CrAl(OH) (СО)ГСгг(БЩAlв(БО!)а 1608126 Таблица 2 (Г -1 2Полоса поглощения, см Отнесение Группа Координация СО Монодентная Бидентная Би-, монодентная Монодентная г Монодентная Бидентная Составитель Л,Темирова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Иароши Редактор Н.Яцола Заказ 3591 Тираж 406 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðîä, ул. Гагарина,101 1625 4 1 т 4< 2 9 г 1, 1, 1 2 СОз С02 СО, СО ОН СО ын+ СОО СО23-СО э но
