Способ получения кристаллических сорбентов на основе фосфатов или арсенатов ниобия или тантала
Союз Советских ОПИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕН И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Социалистических Республик . (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.01.80 (21) 2876116/23-26 (51) M.К ч В 01 1 20/06 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 Государственный комитет Оо делам изобретений и открытий (53) УДК 661.183.12 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ФОСФАТОВ ИЛИ APCEHATOB НИОБИЯ ИЛИ ТАНТАЛА Изобретение относится к химической технологии, а именно к синтезу неорганических ионообменников и может быть использовано при получении кристаллических сорбентов на осипове арсенатов или фосфатов ниобия или тантала. Известен способ получения кристаллического фосфата ниобия путем обработки готового аморфного сорбента в смеси кон центрированных фосфорной и азотной кислот при 50 — 80 С (1). Недостатками такого способа являются его многостадийность и длительность. Наиболее близким к ктредлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кристаллических сорбентов на основе фосфатов или арсенатов ниобия или тантала, включающий взаимодействие водных растворов ниобатов или танталатов щелочных металлов с фосфат- или арсенатсодержащими реагентами с последуюшим выделением из растворов кристаллических продуктов, их промывку и гранулирование (2). 25 По этому способу синтез кристаллтвческих сорбентов проводят. также в две стадии путем добавления в раствор, содержащий аморфные продукты, концентрированной фосфорной или мышьяковой кислоты и кипячения смеси при 100 — 200 С. Недостатками такого способа являются относительно низкий выход готовых кристаллических сорбентов, а также их малая обменная емкость по поливалентным металлам. Целью изобретения является повышение выхода готового продукта, а также увеличение его емкости по поливалентным металлам. Поставленная цель достигается тем, что прп осуществлении способа получения кристаллических сорбентов на основе фосфатов или арсенатов ниобия или тантала, включающего взаимодействие водных растворов ниобапов или танталатов щелочных .металлов с фосфат- или арсенатсодержащими реагентами с последующим выделением из растворов кристаллических продуктов, их промывку и гранулирование, выделение кристаллических продуктов ведут путем нагревания реакционной смеси прп 30 — 50 С в течение 1 — 2 ч или введением в нее сильной минеральнои кислоты при 20 — 25 С в количестве, необходимом для создания ее концентрации в смеси в пределах 1 — 8 моль/л. Отличительным признаком способа является проведение выделения кристаллп 940830 55 ею ческих продуктов путем нагревания реакционной смеси при 30 — 50 С или введения в нее сильной минеральной кислоты при 20 — 25 С в количестве, необходимом для создания ее концентрации в смеси в пределах 1 — 8 моль/л. Другое отличие способа состоит в том, что нагревание смеси ведут в течение 1 — 2 ч. Технология способа заключается в следующем, Водные растворы ниобий- или тантазсодержащих реагентов (например, ниобатов или танталатов щелочных металлов) с концентрацией по металлу 0,03— 0,3 моль/л смешивают с избытком фосфорной кислоты или арсената натрия с концентрацией 1 — 15 моль/л при 10 — 15 С и отношении P (или As): Ме = 5 — 50: Смешивание ведут путем параллельного слив анин исходных растворов или путем вливания раствора ниобата (танталата) раствор фосфатов или арсенатов для того, чтобы избежать образование первичных осадков. В результате получают растворы, устойчивые в течение длительного времени (до 10 — 15 суток) . Вышеприведенное отношение P (As): Ме является оптимальным, так как лри отношении P (или As): : Ме,менее 5 образуются крайне ие устойчивые во времени растворы или выдадающие осадки не полностью растворяются, а отношение P (или As):Ìå выше 50 нерационально из-за большого объема растворов и лишнего расхора реагентов. Ограничение температуры реакционной смеси (10 — 15 С) также необходимо для приготовления устойчивых во времени растворов фосфатных (или арсенатных) комилексов. Так, повышение температуры до 20 С уменьшает время устойчивого существования раствора соответствующих комплексов более чем в 10 раз, Затем проводят выделение осадков фосфатов или арсенатов из полученного раствора фосфатных (или арсенатных) комплексов либо нагреванием его до температуры 30 — 50 С, либо, введением в реакционную смесь концентрированной минеральной кислоты (5 — 15,моль/л) до концентрации ее в реакционной смеси 1— 8 моль/л, Такие условия являются оптимальными, так как в этом случае осаждеиие происходит в виде геля ао всему объему реакционной массы, что обеспечивает высокий выход готового продукта и однородность его состава и свойств. В качестве минеральной кислоты, вводимой в реакционную смесь, используют такие кислоты, как НС1, НС104, НМО, HBr, HI. Полученный осадок отмывают,от избытка реагентов и побочных продуктов реак5 3D 40 ции и гранулируют любыми известными методами: замораживанием, сушкой, формованием в горячей несмешивающейся органической жидкости и т. д. В результате получают механически прочные частицы пористого сорбционного материала кристаллического строения с высокой величиной удельной поверхности, состава, отвечающего отношению P (или As): Ме = 1, химически устойчивого в растворах минеральных кислот, что лозволяет использовать его в динамических процессах. Пример. Смешивают растворы ниобата (или тантал ата) калия с концентрировакной фосфорной кислотой (или раствором арсената натрия), сохраняя постоянной температуру реакционной смеси не выше 10 — 15 C. Осношение Р(или As): Ме, а также температура реакционной смеси приведены в таблице. В указанных условиях получают устойчивый во времени раствор. Нагреванием этого раствора или введением в него концентрированного раствора сильной минеральной кислоты получаю r равномерный по составу и свойствам осадок, образующийся одновременно во всем объеме реакционной смеси (после нагревания в течение 1 — 2 ч или по истечении ! 5 — 20 мин после введения кислоты). Осадки гранулируют,методом сушки или замораживания. В результате получают гранулированный материал кристаллического строения, ствойства которого приведены в таблице. Как видно из данных таблицы, сорбенты, полученные по предлагаемому спосо-, бу, обладают на порядок большей обменной емкостью по полизалентным металлам в кислых средах. Кроме того, такой способ получения кристаллических сорбентов значительно проще способа-прототипа. Прежде всего, исключается операция длительного нагревания аморфного продукта со смесью концентрированиых фосфорной и серной (азотной) кислот. Следовательно, весь процесс можно проводить в ап|паратуре из нержавеющей стали. По предлагаемому способу весь исходный материал лревр ащается в кристаллический за одну операцию, в то время как по способу-прототипу выход кристалличесКого продукта за одну операцию очень мал (менее 10%). Способ согдасно изобретению может найти применение при синтезе неорпанических сорбентов для концентрирования и разделения радионуклидов и актиноидов в,кислых средах. 940830 2 о 1. г -Сс О, РЪ о v М с» с I о, f о 0О О» (— О 00 О сс сс СО Сч — О сО о о о с с С»»» ( о >,ст 2 о о Ь о с о 00 CO 00 01 Х Г 00 со со С С 00 с 0О lQ»1 С С сО 00 »2 00 СО СЧ сс0 t 00 СС вЂ” с CJ Cd с М с 0t о о f" о 5 а я о. о о m (О (о 3 с C к о С»» С»» о f» » o 0 с» CQ Оъ 1о о о а v (ф оъ с с с 4 cc»1 00 со О сс> о У о .с о с е а о о с >, о хх фо с о с ас :с 00 С С CO IC1 оР «сс 00 оъ OI IQ с1 СО g %39 сО t СО С1 О1 сО»1 00 OI О: lQ б «D 00 I С 4 CII 00 с0 О ) 00 оъ CO о v о с о с О IQ IO lo lo О О О сс O CO IO 00 СЧ С 1 Сс1 1 СЧ СМ 00 00 СЧ С 3 с о 0с со 01 о 2 с o -" v o 2 о < Cd о v (! О О (f О С ) О (О О Q сО сс0 О 03 00» . - IQ t 00 со 00 t cct с f» о сс о с о о О О О сО О О сО сО О О О С О сс lo IQ О с0 О. O0:O с- о с Ж Ч О,C0 V с ос о с:я ал ° сО О сс0 сО О О О О ot »» Сс» IQ сО О O 00 с 4 с0 LO с И III о с ) еnf:t.dgo dation CCI Cd с0 и T ( а о ! Е» CCI 0I а о о о & (о Ф Х о о Т ( (4. л л ъ с X Ь о f» о О с 0 со о о о с и р ъ О и I» а5 01 о 1» к 0 ж с о т >ъ с о с зс Л о Cd о Cd с1 о а с0 cd а у о СС с v о о о о с I» о о о с) 10 Ш Ы »» «ЕЬ с о с т. I»« .а Ъ î о=2:Ь о т о ос « С»» с 0 с В с о со « ! 01.О О й:(1 »3 00 CFI О СЧ СЧ С» 00 » «С 4 о Cd с с о о с с С»»» ы 0 С ) 940830 Формула изобретения Составитель P. Пензии Корректор С. Файн Редактор 3, Бородкина Техред А. Камышникова Заказ 685/532 Изд. № 180 Тираж 577 Подписное НПС1 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» 1. С пособ получения кристаллических сорбентов на основе фосфатов или арсенатов ниобия или тантала, включающий взаимодействие BOlpHbIx растворов ниобатов или танталатов щелочных металлов с фосфат- или арсенатсодержащими реагента ми с последующим выделением из растворов кристаллических продуктов, их промывку и гранулирование, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода готового продукта, а также увеличения его емкости по поливалентным. металлам, выделение кристаллических .продуктов ведут путем нагревания реакционной смеси при 30 — 50 С или введением в нее сильной минеральной кислоты при 20 — 25 С в количестве, необходимом для создания ее концентрации 5 в смеси в пределах 1 — 8 моль/л. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание ведут в течение 1— с Ч. и Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент CIIIA № 3418072, кл. С 01 В 25/26, 1968. 2. Патент Англии ¹ 1070732, кл. С 1 А, 1967 (прототип).
