Способ получения концентрированных водных растворов хлоркупрата меди (ii) cu[cucl4]


 


Владельцы патента RU 2528685:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения концентрированных водных растворов хлоркупрата меди (II) включает взаимодействие оксида меди (II) с соляной кислотой при интенсивном механическом перемешивании. Используют 29,2-38%-ную соляную кислоту, которую вводят в контакт с оксидом меди (II) порциями размером 8-12% от стехиометрического количества. Процесс начинают при комнатной температуре и проводят в отсутствие внешнего подвода тепла при саморазогреве за счет экзотермических стадий в диапазоне до 60-80°C вплоть до практически полного расходования кислоты последней введенной порции. В полученную остаточную твердую фазу хлоркупрата меди (II) добавляют воду при перемешивании для ее перевода в раствор. Полученный раствор продукта смывают через узел фильтрования. Изобретение позволяет получить высокие выходы и избирательность по хлоркупрату меди (II) при быстроте и селективности процесса. 1 табл., 8 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения комплексов хлорида меди (II) и может быть использовано в различных областях химической и иных видов практик, в научных исследованиях и в аналитическом контроле.

Известно, что в концентрированных водных растворах хлорида меди (II) образуется комплексное соединение Cu[CuCl4], которое не диссоциирует на ионы, обусловливает зеленую окраску растворов, при разбавлении которых подвергается разрушению

причем при повышении температуры равновесие записанной реакции сдвигается влево (М.Е.Позин. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). Ч.1. Л.: Химия, 1974, 792 с.; С.662).

Недостатками данного способа являются:

1. В качестве исходного сырья используется хлорид меди (II), являющийся продуктом более глубокой химической переработки, чем, например, оксид меди (II).

2. Приведенный процесс сам по себе не оформлен как способ: нет четких диапазонов концентраций хлорида меди (II), температурных и прочих условий проведения процесса и его временных характеристик; нет достаточных сведений о достигаемой степени превращения реагента и о выходе целевого комплекса, а также о растворимости последнего; нет и никаких сведений о том, в какой момент следует прекратить процесс и как долго можно хранить раствор комплекса до момента его использования.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения бромида меди (II) путем прямого взаимодействия оксида меди (II) с бромоводородной кислотой (Г.Брауэр, В.Вайгель, X.Кюиль и др. Руководство по неорганическому синтезу: в 6-ти томах. Том 4. Перевод с нем. (под ред. Г.Брауэра. - М.: Мир, 1985, 447 с. С.1068). В соответствии с ним оксид меди (II) вносят в нагретый до 60°C 1 н. раствор HBr. Для выделения продукта отфильтрованную темно-зеленую жидкость концентрируют на водяной бане до образования первых кристалликов, а остатки влаги выпаривают в вакууме над H2SO4.

Недостатками данного способа являются:

1. Довольно низкая исходная концентрация бромоводородной кислоты, что предопределяет использование больших объемов водного раствора, а следовательно, большие количества удаляемой при концентрировании воды. Как следствие, большие затраты внешнего тепла и длительности данной операции.

2. Основным продуктом данного способа является бромид меди (II) CuBr2. Совсем не очевидно, что из него подобно описанному выше, можно получить комплекс Cu[CuBr4].

3. Приведенный способ не определен по многим характеристикам. В частности, нет ясности:

- Какие начальные дозировки оксида меди (II) можно брать?

- Каково мольное соотношение оксид:кислота?

- Нужен ли избыток кислоты и если нужен, то какой и для каких целей?

- Какова длительность процесса до момента фильтрования реакционной смеси?

- Какова степень превращения оксида меди на момент прекращения процесса?

- Как поддерживается температурный режим по ходу процесса?

- Нужно ли какое-то перемешивание и, если да, то насколько интенсивное и продолжительное?

- Какова продолжительность концентрирования фильтрата на водяной бане и в вакууме над серной кислотой?

- Каковы режимные характеристики этих стадий?

- Каков выход продукта на загружаемое сырье (оксид и кислота)?

- Каково аппаратурное оформление основного процесса и стадий выделения продукта?

- Что и в каком количестве подлежит утилизации и ряд других положений.

Задачей предлагаемого решения является подобрать такую концентрацию соляной кислоты и такие условия проведения ее взаимодействия с оксидом меди (II), которые бы обеспечили в отсутствие подвода внешнего тепла высокие выходы и избирательность по хлоркупрату меди (II), а также приемлемые для практической реализации скорости и длительности протекания процесса.

Поставленная задача достигается тем, что для непосредственного взаимодействия оксида меди (II) с соляной кислотой используют 29,2-38%-ную соляную кислоту, вводимую в контакт с оксидом меди (II) порциями размером 8-12% от стехиометрического количества, а сам процесс начинают и проводят в отсутствие подвода внешнего тепла в диапазоне температур за счет саморазогрева от комнатной до 60-80°C при интенсивном механическом перемешивании вплоть до практически полного расходования кислоты последней введенной порции, после чего, добавляя воду и продолжая перемешивание, переводят оставшуюся твердую фазу в раствор и прекращают процесс.

Характеристика используемого сырья:

Оксид меди (II) по ГОСТ 16539-79.

Кислота соляная ГОСТ 857-95.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Проведение процесса заявленным способом следующее. В реактор с высокооборотной лопастной мешалкой вводят расчетное количество оксида меди (II), включают перемешивание и сразу же вводят первую порцию концентрированной соляной кислоты. Начинается быстрая экзотермическая реакция, приводящая к разогреву реакционной смеси до 40-50°C. Как только практически вся введенная с первой порцией кислота израсходуется, вводят вторую порцию кислоты, далее по такому же принципу третью и все последующие, в сумме составляющие стехиометрическое количество этого реагента. Временная программа дробного ввода кислоты отрабатывается предварительно в опытах, где предусмотрен отбор проб на текущий контроль, и ведется автоматическая запись температуры.

По ходу процесса реакционная смесь содержит определенное количество твердой фазы, в которой исходный оксид меди (II) постепенно заменяется на основную соль как промежуточный продукт, а в конце на твердую фазу целевого продукта. Для удаления последней создаваемый специально искусственный дефицит воды, благоприятствующий протеканию целевого процесса, устраняют вводом в реакционную смесь некоторого количества воды и продолжением перемешивания до завершения растворения оставшейся твердой фазы. Далее процесс прекращают, раствор целевого продукта сливают и хранят до его использования по назначению.

Пример 1

В реактор, представляющий собой толстостенный стеклянный стакан с внутренним диаметром 60 мм и высотой 125 мм, снабженный крышкой с направляющей для механической мешалки и самой лопастной мешалкой с размерами лопасти 57×16×2,5 мм, выполненной из текстолита и вращаемой со скоростью 1560 об/мин, а также дозатором для ввода кислоты, вводят 47,7 г оксида меди (II) (0,6 моля), включают перемешивание и сразу же вводят первую порцию концентрированной (10 моль/кг) соляной кислоты в количестве 12,0 г. Начинается экзотермическая реакция, приводящая к нагреву реакционной смеси до 46°C. Последующие равные по количеству начальной порции соляной кислоты вводят на 3, 6, 9, 13, 18, 23, 28, 36 и 47 мин. В приведенном режиме ввода кислоты температура по ходу процесса находилась в диапазоне 40-70°C. Продолжают перемешивание в течение 45 мин, после чего вводят 50 г дистиллированной воды и дают реакционной смеси в течение 20 мин остыть до 30°C. Перемешивание выключают и реакционную смесь направляют в приемную емкость узла фильтрования. Твердой фазы она практически не содержит. Масса выгруженного темно-зеленого раствора составила 216,8 г, а концентрация определяемых в нем соединений меди (II) 2,76 моль/кг, что хорошо отвечает расчетному значению концентрации Cu[CuCl4] 1,38 моль/кг.

Примеры 2-8

Реактор, исходные реагенты, дробный ввод кислоты отдельными порциями и последовательность отдельных операций аналогичны описанным в примере 1. Отличаются начальной массой загружаемого оксида меди (II), концентрацией используемой соляной кислоты, максимальными температурами реакционной смеси после начального ввода кислоты и по ходу процесса в целом, а также временными характеристиками дробного ввода кислоты и других операций. Указанные различия и другие характеристики сведены в таблицу (PC - реакционная смесь).

Характеристики загрузки и проводимого процесса Пример
2 3 4 5 6 7 8
Исходная загрузка оксида меди (II), моль 0,45 0,50 0,55 0,60 0,60 0,70 0,75
Концентрация используемой соляной кислоты, % 29,2 32,1 33,5 33,5 37,3 38,0 38,0
Величина первой (начальной) порции соляной кислоты, % от стехиометрического количества 8 8 9 10 11 11 12
Количество порций HCl, масса каждой из которых равна начальной 11 11 10 10 8 8 7
масса последней порции вводимой HCl, г 13,50 13,64 12,00 13,06 14,10 16,11 23,00
Время (мин от начала процесса) ввода второй и последующих порций Второй 6 5 4 3 3 3 3
Третьей 12 10 8 6 6 6 6
Четвертой 18 15 12 9 9 9 9
Пятой 25 21 17 13 13 13 13
Шестой 33 28 24 19 18 18 18
Седьмой 42 37 32 27 25 25 24
Продолжение таблицы
Характеристики загрузки и проводимого процесса Пример
2 3 4 5 6 7 8
Восьмой 56 50 42 36 34 34 -
Девятой 73 65 53 47 - - -
Десятой 93 80 68 60 - - -
Одиннадцатой 123 100 - - - - -
Последней 150 125 97 - 54 54 50
Температура, °С Начальная 19 19 20 18 21 21 20
Максимальная после ввода первой порции 28 35 37 43 52 56 58
Максимальная по ходу процесса 60 61 75 73 79 77 80
Перед вводом дистиллированной воды 33 34 37 39 35 38 40
Момент ввода дистиллированной воды, мин от начала процесса 250 200 157 110 99 99 95
Перемешивание после ввода воды мин 30 30 20 20 30 30 30
Момент прекращения процесса, мин от начала 280 230 177 130 129 129 125
Количество введенной дистиллированной воды, г 20 30 40 40 75 65 65
Масса выгруженной реакционной смеси, г 167 180,7 202,4 217,0 238,1 253,5 268,0
Наличие и количество твердой фазы в выгруженной реакционной смеси, г 1,70 0,75 следы практически нет
Содержание соединений меди (II) в полученном растворе, моль/кг 2,54 2,67 2,70 2,75 2,50 2,76 2,79
Остаточное количество кислоты в полученном растворе, моль/кг 0,28 0,11 -0,00 -0,00 0,00 0,00 0,00
Степень превращения CuO в целевой продукт 95 98 >99 >99 >99 >99 >99

Положительный эффект предлагаемого решения состоит в том:

1. Предлагаемое решение довольно просто обеспечивает практически 100%-ное превращение исходных реагентов в целевой продукт, который на данный момент времени получают гораздо более сложными путями.

2. Процесс протекает быстро и селективно и не требует подвода внешнего тепла; рабочий интервал температур по верхней границе ниже 100°C, что обеспечивает довольно простое управление и благоприятные условия для работы обслуживающего персонала.

3. Выделение продукта в виде концентрированного раствора довольно простое, а сопутствующий продукт (вода) входит в состав растворителя.

4. Аппаратурное оформление довольно простое и не относится к котлонадзорному.

Способ получения концентрированных водных растворов хлоркупрата меди (II) путем непосредственного взаимодействия оксида меди (II) с соляной кислотой, отличающийся тем, что для взаимодействия используют 29,2-38%-ную соляную кислоту, вводимую в контакт с оксидом меди (II) порциями размером 8-12% от стехиометрического количества, а сам процесс начинают и проводят в отсутствии внешнего подвода тепла в диапазоне температур за счет саморазогрева от комнатной до 60-80°C при интенсивном механическом перемешивании вплоть до практически полного расходования кислоты последней введенной порции, после чего, добавляя воду и продолжая перемешивание, переводят остаточную твердую фазу в раствор и прекращают процесс.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения гидроксохроматов меди(+2) включает приготовление реакционного водного раствора, содержащего хром(+6) и медь(+2), образование осадка гидроксохроматов меди(+2) и его отделение от раствора.

Изобретение может быть использовано в микроэлектронике. Для получения сложного оксида иттрия, бария и меди YBa2Cu3O7-δ из водного раствора, содержащего нитраты иттрия, бария и меди, проводят совместную сорбцию иттрия, бария, меди в заданном мольном соотношении Y:Ba:Cu=1:2:3 на стадии сорбции из указанного раствора на карбоксильном катионите КБ-4п-2.
Изобретение относится к технологии получения солей меди (II). .
Изобретение относится к области химии платиновых металлов, в частности синтезу соединений палладия, а именно синтезу гетероядерных ацетатов палладия с цветными металлами.

Изобретение относится к способу получения феррита меди(II) со структурой тетрагональной шпинели и может найти применение в химической промышленности в процессах производства серной кислоты.

Изобретение относится к новому способу очистки воды от катионов меди(II) в присутствии аммиака, который основан на применении в качестве реагента для флотации -N-оксиэтилгидразидов алифатических карбоновых кислот формулы (I), где R - радикал с прямой цепью, содержащей от 7 до 14 атомов углерода.
Изобретение относится к способу получения водных медно-серебряных композиций, который включает стадии растворения оксида серебра в дистиллированной воде из расчета 13·10 -3 грамм на литр воды, охлаждения или подогрева полученного раствора до температуры 20°С, отстаивания и фильтрования раствора.

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей.
Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для очистки препарата радионуклида никеля-63 от меди при выделении никеля-63 из облученных медных мишеней, а также в аналитической химии.

Изобретение относится к комплексам оксалата димеди (I), стабилизированным с помощью компонентов нейтрального основания Льюиса. .

Изобретение относится к нанотехнологии, а именно к материалу и способу получения сферических конгломератов, содержащих наноразмерные частицы (НРЧ) металла, в частности меди, в оболочке из другого вещества или органического полимера. При этом НРЧ получают как в индивидуальном состоянии, так и в виде составных частей нанокомпозитов, в том числе и полимерсодержащих. Изобретение касается способа получения полимерного медьсодержащего композита, состоящего из однородных сферических диаметром 50-200 нм конгломератов полимера с внедренными в них сферическими наночастицами меди диаметром 5-10 нм. Изобретение также касается способа получения полимерного медьсодержащего композита, заключающегося в термическом разложении предшественника композита при 450°С в инертной атмосфере. Технический результат - получение композита из однородных сферических конгломератов, содержащих множество внедренных в полимерную матрицу наночастиц меди с узкой областью распределения по размерам. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к применяемой в качестве биоцида соли цинка или меди общей формулы (II), в которой М - Zn или Cu, R1 выбран из группы, включающей водород и метил, R2 - замещенный С1-С5 алкил, m=0-5, n=0-2, m+n=1-5. Соли меди или цинка (II) обладают высокой биоцидной активностью и широким спектром действия на биологические объекты. Они могут быть использованы в дезинфицирующих составах различного назначения, составах покрытий, составах для обработки бумаги и древесины, полимерных композициях с повышенной устойчивостью к грибковым поражениям, а также во многих способах предотвращения отрицательного воздействия биологических объектов, в частности ракообразных, на организмы и материалы. 2 н.п. ф-лы, 28 пр., 4 табл.

Изобретение относится к оксиду р-типа, оксидной композиции р-типа, способу получения оксида р-типа, полупроводниковому прибору, аппаратуре воспроизведения изображения и системе. Оксид р-типа является аморфным соединением и представлен следующей композиционной формулой: xAO∙yCu2O, где x обозначает долю молей AO и y обозначает долю молей Cu2O, x и y удовлетворяют следующим условиям: 0≤x<100 и x+y=100 и А является любым одним из Mg, Са, Sr и Ва или смесью, содержащей, по меньшей мере, два элемента, выбранные из группы, состоящей из Mg, Са, Sr и Ва. Оксид р-типа производится при относительно низкой температуре и в реальных условиях и способен проявлять отличные свойства, то есть достаточную удельную электропроводность. 7 н. и 4 з.п. ф-лы, 36 ил., 8 табл., 52 пр.

Изобретение относится к новым солям цинка или меди (II) общей формулы, приведенной ниже, в которой М - Zn или Cu, R1 - Н или СН3, R2 - С2-С25алкил, либо группа R2-CO-O- означает кротонат, сорбат, линолеат, за исключением следующих соединений: CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-C2H5, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-C2H5, СН2=СН-СОО-Cu-O-СО-С2Н5, СН2=С(СН3)-СОО-Zn-O-СО-(СН2)4-СН3, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-(CH2)4-CH3, СН2=СН-СОО-Zn-O-СО-(СН2)6-СН3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)6-CH3, СН2=СН-СОО-Cu-O-СО-(СН2)6-СН3, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-(CH2)14-CH3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)16-CH3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-iso-C17H35, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-iso-C17H35, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)17-CH3. Изобретение также относится к применению указанных солей цинка или меди в качестве биоцида. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 66 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения феррита меди(II) включает добавление к горячему раствору солей железа(II) и меди(II) нитрита натрия. К полученной смеси добавляется раствор гидроксида натрия. Выделившуюся смесь оксидов железа(III) и меди(II) отделяют от раствора, промывают дистиллированной водой и сушат до постоянной массы, после чего подвергают термической обработке. Изобретение позволяет получать феррит меди(II) с применением солей железа(II) и ускорить процесс ферритизации. 1 табл., 15 пр.

Изобретение относится к сверхпроводникам и технологии их получения. Оксидный сверхпроводящий провод включает лентообразный оксидный сверхпроводящий слоистый материал 1, сформированный путем нанесения промежуточного слоя 4 на стороне передней поверхности металлической лентообразной подложки 3, оксидного сверхпроводящего слоя 5 на промежуточном слое 4 и защитного слоя 6 на оксидном сверхпроводящем слое 5, и покрытие, включающее металлическую ленту 2 и слой металла с низкой точкой плавления 7, при этом ширина металлической ленты 2 больше, чем ширина оксидного сверхпроводящего слоистого материала 1, и лента 2 закрывает поверхность защитного слоя 6 оксидного сверхпроводящего слоистого материала 1, обе боковые поверхности оксидного сверхпроводящего слоистого материала 1 и оба концевых участка 3а задней поверхности подложки 3 в поперечном направлении, причем оба концевых участка металлической ленты 2 в поперечном направлении закрывают оба концевых участка 3а задней поверхности подложки 3а, слой металла с низкой точкой плавления 7 заполняет щели между оксидным сверхпроводящим слоистым материалом 1 и металлической лентой 2, окружающей оксидный сверхпроводящий слоистый материал 1, и соединяет металлическую ленту 2 и оксидный сверхпроводящий слоистый материал 1 друг с другом, а часть 7с заполняющего слоя металла с низкой точкой плавления продолжается в область углубленного участка 2d, сформированного между обоими концевыми участками металлической ленты 2 в поперечном направлении. Полученная структура сверхпроводящего провода способна предотвращать проникновение влаги, в результате чего оксидный сверхпроводящий слой не разрушается. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл.
Наверх