Способ получения фосфата алюминия,содержащего окись бора

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ ОРС ОМ CIH ИТИЛЬС ВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 170380 (21) 2910075/23-26 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹

С 01 В 25/26

Государственный комитет

СССР

flo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0701,82 Бюллетень N9 1 (53) УДК 661. 635 (088. 8) Дата опубликования описания 070182 (72) Авторы изобретения

Е.В. Габалов, Г.Ф. Пинаев, В.В. Печков и Л.В. Горностаева

Белорусский технологический институт и (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТА АЛЮМИНИЯ

СОДЕРЖАЩЕГО ОКИСЬ БОРА

Изобретение относится к способу получения фосфата алюминия, содержащего окись бора, с высокой удельной поверхностью, который может быть

5 использован в качестве катализатора и адсорбента.

Известен способ (1) получения алюмофосфатного связующего, содержащего окись бора, в результате взаимо- 10 действия гидроокиси алюминия, фос- > форной кислоты плотностью 1,42 г/см и мелкорастертой борной кислоты.

Смесь высушивают, периодически перемешивая при 80 С до постоянного веса и прокаливают при 150"900 С. Приго- !5 товленные композиции имеют молярное соотношение A3)О .P<О> .B,)О = 1:3:

:(0,25-0,6).

Йедостатком данного способа является невысокая удельная поверх- 20 ность получаемых алюмофосфатных связок вследствие перехода последних в конденсированное состояние при нагревании.

Известен также способ получения фосфата алюминия, содержащего окись бора (15 мас.е ВоО от общего содержания М Э + МРО4), заключающийся в том, что активированный гель фосфата алюминия пропитывают метаноль- 30 ным раствором борной кислоты и прокаливают при 1200 F в течение 3 ч, причем гель фосфата алюминия (33 мас.%

АВИЗО, 67 мас.% АтРО4 ) с удельной поверхностью 458 м /г получают путем взаимодействия водного раствора хлористого или азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты с окисью этилена при температуре 0-5ОС с последующей экструкцией осажденного гидрогеля водорастворимым органическим растворителем, сушкой и активацией в течение 48 ч при 1400оF (2).

Недостатком данного способа является невысокая удельная поверхность получаемого продукта (272 м /г) и сложность процесса, обусловленная применением взрывоопасного осадителя — окиси этилена, экстракции геля водорастворимым органическим растворителем, пропитки активированного геля токсичным метанольным раствором борной кислоты.

Пель изобретения — повышение удельной поверхности продукта и упрощение способа.

Поставленная цель достигается способом получения фосфата алюминия, содержащего окись бора, заключающимся во взаимодействии растворов

895924 азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты с введением борной кислоты при мольном соотношении М (М0% )9 .. Н Р »

:H ВОЗ, равном 1: (0,08-0,5): (0,081, 47), осаждении гидрогеля мочевиной при 100-120 С сушке и прокаливании продукта.

Удельную поверхность полученных образцов определяют хроматографическим методом по тепловой десорбции аргона °

Предложенный способ характеризуется растворением борной кислоты, в исходной смеси реагентов при данном соотношении компонентов и осаждением гидрогеля мочевиной при 100-120 С, исключением стадии промывки гидрогеля. Введение борной кислоты в количестве, меньшем 0,08 моль, в смеси реагентов (3, 12 мас.% В 0 g от общего содержания А О + AQP04 не обеспечивает достаточно высокой удельной поверхности. Введение борной кислоты в количестве 1,47 моль в смеси реагентов (44,5 мас.% В 10 от общего содержания Ae o + МР04) приводит к снижению величины удельной поверхности получаемого продукта, а следовательно, увеличение количества вводимой борной кислоты выше этой нормы нецелесообразно. Осаждение гидрогеля осуществляют мочевиной при 100-120 С. При температуре ниже

85 С процесс осаждения практически не идет, при температуре выдерживания раствора менее 100 С процесс гелеобраэования сильно замедляется.

Верхний предел температуры — темпе ратура кипения — в данном случае определяется свойствами раствора и не превышает 120 С.

Время, необходимое для осаждения гидрогеля в зависимости от температуры, для примера 2 приведено ниже.

Температура Время образования осаждения, геля,ч оС

Гель не образуется

90 96

95 48

120 24

Предложенный способ позволяет упростить процесс за счет исключения стадии экстракции гидрогеля водорастворимым органическим растворителем с получением образцов с высокой

Я у удельной поверхностью (516-630 и /r)

Введение окиси бора непосредственно в исходный раствор реагентов позволяет исключить стадию пропитки геля фосфата алюминия токсичным метаноль» ным раствором борной кислоты. Предлагаем»й способ обеспечивает значительное развитие удельной поверхности получаемого продукта, превосдящего по этому показателю не только фосфат алюминия, содержащий окись бора, полученный по известному способу, но и гелеобразные фосфаты алюминия, не содержащие окись бора.

Присутствие борного ангидрида в фосфате алюминия, полученном по предлагаемому способу, усиливает кислотные свойства указанных катализаторов, а возможность изменения тетраэдрической координации бора в треугольную и наоборот позволяет расширить число реакций, каталиэируемых подобным продуктом. © Пример 1. 100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешивают с 8 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 0,99 г борной кислоты (что составляет

15 4,68 мас.% Bn05 от общего содержания АЗ 0 + А1РО и соответствует мольному соотношению A< (NOg)g .Н Р04 .

:НЗВ01, равному 1:0,08:0,08), вводят

19,0 r кристаллической мочевины и о выдерживают при 100 С в течение

16 ч до образования гидрогеля.

Образовавшийся гель сушат при 100110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч. Удельная поверхность полученного образца 550 м /г, а выход

98%.

Пример 2 ° 100 мл 2 M раствора азотнокислого алюминия смешивают с 50 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 0,99 r борной

Ç() кислоты (что составляет 3,12 мас.%

В 10 от общего содержания AO O> +

+ М РО и соответствует мольному соотношению А (t (NO ) 3 . FI Р04 . Н ВО равному 1:0,5: О, 08), вводят 24, О r

35 кристаллической мочевины и выдерживают при 120 С в течение 24 ч до образования гидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч.

Удельная по ерхность полученного образца 516 м /г, выход 98%.

Пример 3. 100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешивают с 18 мл 2 M фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 7,79 r борной кислоты (что составляет 25,58 мас.%

В О% от общего содержания А 3 0 +

+ МР04 и соответствует мольному соотношению A 6 (NO )) g . H qP04 . Н5ВО, равному 1:0,18:0,62), вводят 20,2 г

® кристаллической мочевины и выдерживают в течение 12 ч при 100 С до об0 разования гидрогеля. Гель сушат при

100-110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч. Удельная поверхность

55 полученного образца 630 м /г, выход 96,5%.

Пример 4. 100 мл 2 М раствора азотнокислбго алюминия смешивают с 50 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 7,79 г борис 1 кислоты (что составляет

20, 2 2 мас . % В% 0 от общего содержания AOg0 g + АРР04 и соответствует мольному соотношению AO (NO))q.Hr PO4 ..

:Н ВОь равному 1:0,5:0,63), вводят

895924.24 г кристаллической мочевины и выдерживают при 100 С в течение 9 ч до образования гидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-llO C прокаливают при 500 С в течение 5 ч.

Удельная поверхность полученного образца 524 м /г, выход 96,5%.

Пример 5. 100 мл 2 M раствора азотнокислого алюминия смешивают. с 18 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 18 17 г борной кислоты (что составляет 44,51 мас.%

В О от общего содержания AfgOg+A8POp и соответствует мольному соотношению

А (NOy)y .Н РО, ..НЗВО, равному 1:0,18

Содержание

В О от общего содержания

A 0 qoq+AS Ро„ мас.%

% удельная поверхность образца, м /r

Мольное соотношение Мольное соотношени и (Nog)g . .(н РО4+Н ВО ) л0(ю ) :н РО„:нэв

Пример, Р

1:0,08:0,08

1:0,5!0,08

1:0,18:0,63

1:0 5:0,63

110, 18 !1,47

1:0,05г0,05

1:0,6:1,5

4,68

550

3,12

516

630

25,58

20,22

524

44,51

580

3,10

261

213

Прототип

272

Иэ данных таблицы следует, что предложенные соотношения компонентов 45 позволяют получать продукт с высокой удельной поверхностью, превышающей удельную поверхность образцов, полученных по известному способу, на

90-130%. Получение фосфата алюминия, 5О содержащего окись бора, с высокой удельной поверхностью делает его более предпочтительным материалом в качестве сорбента (сорбционная емкость по парам воды и углекислому газу значительно возрастает для образцов с большей S *) и катализатора, так как для ряда каталитических процессов активность катализатора находится в прямой зависимости от величины удельной поверхности.

Предлагаемый способ проще известного, так как исключает применение взрывоопасного осадителя,а также. промывку водорастворимым органическим растворителем и пропитку токсич-. 65

Формула изобретения

Способ получения фосфата алюминия, содержащего окись бора, путем взаимодействия водного раствора азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты, включающий введение борной кислоты, осаждение гидрогеля, сушку и прокаливание продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения удельной поверхности продукта и упрощения способа, в раствор азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты вводят борную кислоту при мольном соотношении аэотнокислого алюминия, фосфорной кислоты и борной кислоты, равном 1: (0,08-0,5):(0,08-1,47), и осаждают гидрогель мочевиной при

100-120 С.

1:0,16

1:0,58

1:0,81

1:1,13

1:1,65

1:0,10

1:2,1

: 1, 47), вводят 20, 2 г кристаллической мочевины и выдерживают при ,120 С в течение 6 ч до образования гидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-110 С, прокаливают при

500 С в течение 5 ч. Удельная поверхность образца 580 м /r, вы» ход 96 %.

В таблице приведены величины удельной поверхности полученных об« разцов в зависимости от соотношения

АР (NOq) g: Н ЪРО4 . Н АРВО% и A f (БО9 ) 9:

: (Н РО4 +НЕРВО ) и содержания В О от общего содержания М 10 +АРР04 . ным метанольным раствором борной кислоты, 895924

Составитель Л. Горностаева

Редактор К. Волощук Техред Л. Пекарь КОрректор.О. Билак

Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 11608/3

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Тикавый В.Ф. и др. Влияние

В 10а на термические преврацения алю; ° мофосфатного связующего. Известия

AH СССР. Неорганические материалы, T.9, 9 9, 1608, 1973.

2. Патент США Р 3342750,кл.252-437, опублик. 19.09.67 (прототип).