Способ получения раствора нитрата хрома (iii)



C01G1/08 - Неорганическая химия (обработка порошков неорганических соединений для производства керамики C04B 35/00; бродильные или ферментативные способы синтеза элементов или неорганических соединений, кроме диоксида углерода, C12P 3/00; получение соединений металлов из смесей, например из руд, в качестве промежуточных соединений в металлургическом процессе при получении свободных металлов C21B,C22B; производство неметаллических элементов или неорганических соединений электролитическими способами или электрофорезом C25B)

Владельцы патента RU 2639782:

Закрытое акционерное общество "РУССКИЙ ХРОМ 1915" (RU)

Изобретение может быть использовано при производстве катализаторов или составов для обработки металлов. Способ получения раствора нитрата хрома (III) включает восстановление хромового ангидрида в азотнокислой среде. На первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10% недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида. Последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода. Сахар используют в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л. Изобретение позволяет снизить содержания органических примесей при получении раствора нитрата хрома (III), снизить интенсивность процесса восстановления хромового ангидрида, обеспечив уменьшение образования газообразных оксидов азота. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к способам получения раствора нитрата хрома (III), который может быть использован при производстве катализаторов или в составах для обработки металлов.

Известен метод получения нитратов хрома (III) путем растворения в 23 мас. % азотной кислоты хромового ангидрида с продувкой воздуха при 40-60°C. Полученный нитрат хрома (III) используют для производства катализатора (патент BG 62040, В01J 23/702, 9.01.1999).

Недостатком метода получения нитратов хрома (III) по патенту BG 62040 является высокое содержание в полученном растворе нитрата хрома (III) органических примесей - продуктов окисления азотной кислоты.

Известен метод получения нитрата хрома 3+ путем окислительно-восстановительного взаимодействия соединений хрома 6+ и азотной кислоты (патент РФ №2314870).

Недостатком метода получения нитратов хрома (III) по патенту №2314870 также является высокое содержание в полученном растворе нитрата хрома (III) органических примесей - продуктов окисления азотной кислоты.

Известен способ получения 9-водного кристаллогидрата азотнокислого хрома (авторское свидетельство СССР №169094 на изобретение) путем восстановления хромового ангидрита спиртами или перекисью водорода в азотнокислой среде с последующей кристаллизацией продукта из полученного раствора, при этом в качестве азотнокислой среды используют смесь насыщенного раствора азотнокислого хрома с 98%-ной азотной кислотой.

Недостатком способа по АС СССР №169094 является его низкая эффективность вследствие низкого выхода кристаллов Cr(NO3)3*9Н2O, который не превышает 50% и большое количество образующихся маточных растворов. При этом в маточных растворах будет происходить постепенное накопление органических примесей - продуктов окисления применяемых восстановителей. При наличии в растворе нитрата хрома (III) органических примесей будет происходить их окисление нитрат-ионами, приводящее к выделению газообразных оксидов азота, что усложняет процесс хранения и транспортировку таких растворов, а также не позволяет обеспечивать технологическую безопасность персонала и окружающей среды.

Способ по АС СССР №169094 выбран в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).

Задача, решаемая изобретением - снижение содержания органических примесей при получении раствора нитрата хрома (III).

Технический результат, достигаемый изобретением - снижение интенсивности процесса восстановления хромового ангидрида.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе получения раствора нитрата хрома (III) путем восстановления хромового ангидрида в азотнокислой среде, в котором в качестве восстановителя используют пероксид водорода, согласно изобретению на первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10%-ным недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида, последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода.

Сахар целесообразно применять в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л.

Известно, что при использовании в качестве восстановителя формалина или спирта процесс восстановления (особенно в начальной стадии) происходит очень бурно, с сильным разогревом реакционной смеси, с ее разбрызгиванием в соответствии со следующими формулами протекающих химических реакций:

Бурный процесс восстановления обусловлен высокой реакционной способностью указанных восстановителей, поскольку после восстановления C2O3 начинается восстановление нитрат-иона: 2HNO3+СН2O→2NO2+НСООН+Н2O, приводящее к выделению газообразных оксидов азота.

Для замедления реакции восстановления нитрат-иона и, соответственно, для уменьшения образования газообразных оксидов азота, необходимо обеспечить более спокойный процесс восстановления нитрата хрома (III), что в заявляемом способе обеспечивается тем, что в качестве восстановителя используют раствор сахара.

Окисление сахарозы происходит, как предполагают авторы, ступенчато, сопровождаясь постепенным разрушением углеродного каркаса через ряд промежуточных продуктов. Конечным продуктом окисления является вода и углекислый газ.

Однако, в случае избыточного количества сахара в реакционной смеси после восстановления хромового ангидрида также будет происходить восстановление нитрат-ионов до оксидов азота. Причем этот процесс может продолжаться несколько месяцев, усложняя тем самым процесс транспортировки готового раствора.

Раствор сахара берут с 10%-м недостатком от стехиометрического количества по уравнению:

На данном этапе обеспечивается 90%-е восстановление хромового ангидрида. Недостаток восстановителя (сахара) обеспечивает полное его окисление до углекислого газа и воды.

Поскольку для восстановления хромового ангидрида в заявляемом способе использовался сахар с 10%-м недостатком от стехиометрического количества, соответственно, такое количество сахара не обеспечивает полное восстановление хромового ангидрида. Поэтому далее остаточный хромовый ангидрид, не восстановленный на первом этапе, восстанавливают с использованием в качестве восстановителя раствора пероксида водорода:

На данном этапе восстановление (довосстановление) оставшегося хромового ангидрида происходит с образованием в качестве попутных продуктов реакции только воды и кислорода, не привнося никаких дополнительных примесей.

В итоге, осуществление восстановления хромового ангидрида в два этапа (сначала сахаром, а затем пероксидом водорода) позволяет получить раствор нитрата хрома с минимальным содержанием органических соединений.

При использовании в качестве восстановителя сахара процесс восстановления хромового ангидрида протекает менее интенсивно, чем при использовании спиртов или формалина, что позволяет на первом этапе восстановления хромового ангидрида предотвратить протекание побочных реакций - разложение азотной кислоты и минимизировать выделение газообразных оскидов азота.

Последующее восстановление остаточного хромового ангидрида пероксидом водорода исключает привнесение в раствор нитрата хрома (III) посторонних примесей, что позволяет сохранять стабильное состояние полученного раствора нитрата хрома (III).

Осуществление процесса восстановления хромового ангидрида с получением раствора нитрата хрома (III) заявляемым способом в два этапа позволяет минимизировать содержание органических примесей в растворе нитрата хрома (III), не увеличивая при этом затраты на процесс. Практически полное восстановление хромового ангидрида обусловливает экологическую безопасность процесса для персонала и окружающей среды.

Заявляемый способ осуществляют согласно следующему примеру.

Для осуществления способа используют бак-реактор, снабженный механической лопастной мешалкой. Материал бака - титан или сталь, футерованная фторопластом. Поскольку процесс протекает с достаточным выделением тепла, дополнительный нагрев не требуется.

100 г хромового ангидрида растворяют в 60 см3 воды, добавляют 333 г азотной кислоты (удельный вес 1,4) и постепенно, при непрерывном перемешивании прибавляют 80 см3 раствора сахара (концентрации 250 г/дм3). Температуру реакционной массы поддерживают в интервале 55-60°C, подачу раствора сахара осуществляют в течение 4 часов. После добавления раствора сахара раствор перемешивают еще в течение 6-8 ч, после чего добавляют 11 см3 раствора пероксида водорода с концентрацией 30-35%. Получают раствор нитрата хрома, содержащий 9,0% хрома и 31,0% NO3.

Следует отметить, что из патента РФ №2564430 известно, что при 140-150°C протекает взаимодействие нитратов металлов с сахаром с выделением NO2, СО2, Н2О и образованием оксидов цинка и легирующих металлов согласно реакции:

где n - валентность металла.

Образующийся продукт сжигания (при 140-150°C) представляет собой смесь оксидов металлов с примесями оксалатов и гидроксинитратов этих металлов, а также примесью углерода в количестве 5-6 мас. % в зависимости от расхода сахара. Указанный продукт используют при получении варисторной керамики. Т.е. назначение продукта взаимодействия нитрата хрома с сахаром - совершенно иное, чем в заявляемом способе, выявленные последствия такого взаимодействия также отличны от заявляемого способа.

1. Способ получения раствора нитрата хрома (III) путем восстановления хромового ангидрида в азотнокислой среде, в котором в качестве восстановителя используют пероксид водорода, отличающийся тем, что на первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10% недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида, последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сахар применяют в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для получения защитного покрытия на металлических поверхностях, например железных, оцинкованных железных, алюминиевых. Состав содержит соединения хрома и кремния, при этом в качестве соединения хрома он содержит водный раствор соли трехвалентного хрома, в качестве которой используют нитрат хрома или кислые фосфаты хрома (моно- и дизамещенные) или их смеси, а в качестве соединения кремния - золь кремниевой кислоты.

Изобретение относится к области получения акрилата хрома (III), который используется в качестве пигмента, добавляемого в лаки, краски и термореактивные клеи для придания окраски, для увеличения стойкости покрытий к действию агрессивных сред, и применяется в автомобильной, текстильной и мебельной промышленности, а также в качестве соагента вулканизации резиновых смесей и в качестве катализатора реакций окисления.

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано при обезвреживании или переработке жидких отходов гальванического производства. Способ восстановления хрома(+6) в отработанных растворах включает смешивание отработанного раствора, содержащего хром(+6), с реагентом-восстановителем и выдерживание полученной реакционной смеси в течение времени, достаточного для превращения хрома(+6) в хром(+3).

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении пигмента для строительных материалов, пластмасс, красок и лаков, стекла и керамики. Осуществляют взаимодействие монохромата натрия с газообразным аммиаком при температуре от 200 до 800°С.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Кобальтовую или кобальтохромовую тиошпинель получают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в атмосфере воздуха.

Изобретение может быть использовано при переработке токсичных отходов производства, содержащих хром(VI). Способ осаждения ионов хрома(VI) из растворов включает взаимодействие ионов хрома(VI) с реагентом-восстановителем в кислой среде и последующее добавление осадителя.

Изобретение относится к области защиты металла от коррозии лакокрасочными покрытиями путем введения ингибитора коррозии в грунтовки по металлу бората хрома состава 2KB5O8·K2CrO4·4H2O и изучено его влияние на коррозионно-электрохимическое поведение стали 3 в 3%-ном растворе NaCl.

Изобретение относится к способу получения оксида хрома (III), включающему стадии: a) взаимодействия хромата щелочного металла или бихромата щелочного металла с газообразным аммиаком, в частности, при температуре от 200 до 800°C, b) гидролиза реакционного продукта, полученного на стадии а), причем pH-значение воды для гидролиза перед гидролизом или щелочного маточного щелока во время или после гидролиза устанавливают равным от 4 до 11, понижая с помощью кислоты, c) выделения продукта гидролиза, выпавшего в осадок на стадии b), d) сушки продукта, полученного на стадии с), и e) кальцинирования продукта гидролиза, полученного на стадии d) при температуре от 700 до 1400°C.
Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения карбида хрома Cr3C2 смесь порошка хрома и сажи механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта : шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин.
Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, при износостойкой наплавке, для получения композиционных электрохимических покрытий и контактного материала, обладающего повышенным сопротивлением эрозионному действию электрической дуги.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения нанодисперсных оксидов металлов включает формирование реакционной смеси путем внесения нитратов металлов и карбамида в водную среду в стехиометрическом соотношении.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению сульфида галлия (II), являющегося перспективным материалом для полупроводниковой оптоэлектронной техники и инфракрасной оптики.

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способу получения технеция-99m для медицины. Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 включает обработку оксида алюминия кислотой до полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия, внесение навески подготовленного оксида алюминия в хроматографическую колонку и нанесение на него раствора молибдена, при этом подачу раствора молибдена в колонку производят в направлении снизу вверх в противоток последующему элюированию технеция-99m.

Изобретение относится к области синтеза оксидных многофункциональных металлов сложного состава в нанодисперсном состоянии. Описан способ получения нанодисперсных оксидных материалов в виде сферических агрегатов, включающий приготовление раствора, в состав которого входят растворимые соли, содержащие катионы или анионы металлов, с последующим погружением в него органической матрицы для захвата ионов металла из раствора, в котором в качестве органической матрицы используют твердую ионообменную смолу, содержащую акрил-дивинилбензольную или стирол-дивинилбензольную матрицу, предварительно выдержанную в дистиллированной воде, которую помещают в раствор при постоянном перемешивании до полной сорбции ионов металлов, полученный образец предшественника оксида металла извлекают из раствора и сушат, после чего удаляют полимерную органическую матрицу путем ступенчатой термической обработки.

Изобретение относится к неорганической химии и касается получения моноиодида индия высокой чистоты. Способ получения моноиодида индия высокой чистоты не требует исходных материалов высокой чистоты.

Изобретение может быть использовано в медицине, фотонике, гетерогенном катализе. Наночастицы сульфида серебра имеют лигандную оболочку, состоящую из цитратных групп.

Изобретение может быть использовано в оптоэлектронике и медицине при получении источников излучения и флуоресцентных меток. Способ получения водного коллоидного раствора наночастиц сульфида серебра включает получение смеси водных растворов нитрата серебра, сульфида натрия и стабилизатора.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к методам синтеза композиционных материалов на основе соединений железа, содержащим его одновременно в различных степенях окисления: (0), (+2), (+3) и выше, и может быть использовано: в технологических решениях кондиционирования поверхностных и грунтовых вод бытового назначения; очистки и дезинфекции сточных вод; изготовления катодных материалов для химических источников электрического тока; ингибирования коррозии изделий из стали и сплавов, содержащих железо; в качестве окислительного реагента; катализатора в органическом синтезе; автономного источника теплоты, выделяющейся в результате образования материала.

Изобретение относится к технологии получения сложных оксидов, обладающих магнитоэлектрическими эффектами. Способ получения сложного оксида иттербия и железа YbFe2O4±δ, включающий приготовление смеси из предварительно просушенных оксидов железа (III) и оксида иттербия (III), и обжиг полученной смеси при температуре 1000°С в газовой смеси, состоящей из инертного газа и кислорода, при поддержании заданного значения давления кислорода в смеси в диапазоне lgPo2=-14-19 атм.

Изобретение относится к области фундаментальной физики и может быть использовано при исследовании теплофизических свойств сверхтекучих квантовых жидкостей. Платина-платинородиевые термопары 1 и 2 погружают в расплав чистого борного ангидрида 5.

Изобретение относится к переработке минеральных отходов химических производств. Для извлечения сульфата натрия и нитратов металлов из водных растворов сульфата натрия, содержащего в качестве примесей нитрат натрия и нитрит натрия, осуществляют взаимодействие растворов с бисульфатом натрия или концентрированной серной кислотой.

Изобретение может быть использовано при производстве катализаторов или составов для обработки металлов. Способ получения раствора нитрата хрома включает восстановление хромового ангидрида в азотнокислой среде. На первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10 недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида. Последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода. Сахар используют в виде раствора с концентрацией 250±5 гл. Изобретение позволяет снизить содержания органических примесей при получении раствора нитрата хрома, снизить интенсивность процесса восстановления хромового ангидрида, обеспечив уменьшение образования газообразных оксидов азота. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Наверх