Способ получения неорганического сорбента на основе гидратированных триполифосфатов трехвалентных металлов

 

О П И С А Н И Е,994001

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Е! ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено05.08.81 {2) ) 3327425/23-26 (51)М. Кл. -. с присоединением заявки №вЂ”

В 01 3 20/06 йкударстввввив квиктвт

СССР дв делам кавбрвтвввк н вткритий (23) П рнорнтет— (53) УДК661.183. .12(088 8) Опубликовано 07.02 83- Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 07 02 83

Научно-исследовательский институт физико-хи пробпем Белорусского ордена Трудового Красного

Знамени государстбенного университета им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА

НА ОСНОВЕ ГИДРАТИРОВАННЫХ ТРИПОЛИФОСФАТОВ

ТРЕХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ га

H rP O„ g g O.

Изобретение относится к химической техиологинв а именно к синтезу неорганических сорбентов, и может быть использовано для получения гидролитическиустойчивого фосфорсодериащего катиона на основе . трехвалевтного ванадия.

Известен способ попучения неорт аиического сорбента. на основе триполифосфата железа, имеющего в структуре гидратную воду и обладаквнего способностью обменивать в слабошслык растворах протон на катионы одно-двухвалентных металaos.

Недостатком этого способа является то, что получаемые по нему сорбенты обладают малой обменной емкостью в слабокислых средах (около 3,5 мг-экв/r сорбента при рН 2-7), а также недостаточной гидролитической устойчивостью s данных растворах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения неорганического сорбента на основе гид2 ратированных трип олнфосфатов трехвалентных металлов, включающий взаимодействие маталла с фосфорной кислотой. при повыпюннОй температуре последующую выдержку образовавшегося расплава в изотермических условиях, отделение, кристаллов готового продукта от расплава водой, их промывку и сушку. Сорбент получают путем изотермического нагрева металлического хрома в среде фосфорной кислоты при 250-270 С и выдержке при этой температуре в течение 3-4 суток с лоследукапим отделением из расплава кристаллов готового продукта водой. После его отмывки и сушки получают кристаллический продукт - дигидрат кнслого триполифосфата хрома (ТФХ}, имеющий следующую структурную формулу

Недостатком способа является то, что получившиеся, по нему сорбенты также

10 !

Н Ч Р О о 2НтО

3 99 обладают относительно малой обменной емкостью в слабокислых растворах и недостаточной гидролитичес кой устойчивостью, то препятствует использованию их в многоцикличных сорбционных процессах. !

Целью изобретения является повышение обменной емкости и гидролитической устойчивости в слабокнслых растворах.

Бель достигается описываемым способом получения неорганического сорбента на основе гидратированных триполифосфатов трехвалентных металлов, включающим взаимодействие металла, в качестве которого используют ванадий, с фосфорной кислотой,при 230-250 С при мольном соотношении ванадий: фосфорная кислота (d=1,674 г/см ), равном 1:5,56,5, и последующую выдержку образовавшегося расплава в изотермических условиях, отделение кристаллов готового продукта от расплава водой, их промывку и сушку.

Технология способа получения сорбента состоит в следукацем.

Проводят взаимодействие маталлического ванадия и фосфорной кислоты (4=

= 1,674 г/см ) при их мольном соотношении 1: 5,5-6,5 при 160-200 С.

После полного растворения металла полученный расплав помешают в печь и вью держивают при 240-10 С в течение

3-4 дней. Данные условия являются оптимальными, так как приводят к кристал-лизации в pacwaae максимально близкого к теоритеческому количества конечного продукта, которое в данных условиях составляет около 89 %.

Полученные кристаллы отделяют от расплава водой путем фильтрации, промывают и высушивают на воздухе.

Полученное в результате данного синтеза соединение представляет собой по результатам химического, рентгенофазового и термического анализов, а также по данным ИК-спектроскопии, дигидрат кислого триполифосфата ванадия (11l ) (ТФВ) формулы

Пример 1. К 1 г металлического ванадия приливают 8,2 мт Н РО+ (В= 1,674). Растворение металла ведут при 160-200 С. Затем полученный расплав помешают в сушильный шкаф и выдерживают при 240-10 С в течение 3-4 дней. Полученные кристаллы отделяют от расплава водой, промывают на фильтре

4001 4 и высушивают промывкой спиртом, ацетоном или на воздухе. В итоге получают

5,9 г вещества, представляющего собой бледно-зеленые призматической формы кристаллы с размерами 0,05-0,03 мм.

Теоритически возможная величина получения ТФВ составляет для данного соотношения компонентов 6,693 г в расчете на дигидрат (т. е. реальный выход= 88, 75 %).

Пример 2. Проводят сравнительное определение величины обменной емкости (OE) и гйдролитический устойчивости ТФВ и сорбента (ТФХ), полученного по способу-прототипу. Для этого изучают ионный обмен в системе NaCPЙаОН на данных с ор бент ах при о

2 5 С в статических условиях. Одновременно в растворе определяют количество фосфора и по нему рассчитывают степень гидролиза (А, %) сорбентов при различных рН равновесного раствора.

Полученные результаты приведены в таблице.

Как видно из таблицы, величина теоретической обменной емкости для ТФВ (ТОЕ = 5,85 мт экв/г достигается при рН 3,05; при этом А составляет всего лишь 0,32 %. В точке с рН-2,13, предшествующей точке эквивалентности, А = 0,13 %, что меньше, чем для соответствующего значения А ТФХ в 21 раз.

Во всем интервале рН 1,77-8,55 ТФВ гидролитически значительно более устойчив, чем ТФХ. В слабокисльп, средах прн рН 1,77-2,43 величина ОЕ для ТФВ на

1,1-0,7 мт экв/г больше, чем для ТФХ.

ТФВ пригоден также для многоцикли40 ческого использования, Так, после 5 циклов замещения H&a и Na+H за етпого изменения величины ОЕ по натрию не наблюдается. Ионы натрия элюируют 0,10 н. раствором НСВ в динамическом режиме.

Степень гидролиза обменника в водных растворах не превышает 0,30 % за 6 суток. После контактирования ТФВ с бидистилированной водой в течение двух месяцев величина А составила 0,21 %, тогда как для ТФХ 0,6 %.

Таким образом, полученный сорбент обладает ярко выраженными катионообменными свойствами в слабокислых растворах и по своей гидролитической устойчи5,вости превосходят другие сорбенты на основе триполифосфатов металлов.

Технико-экономические преимушества данного сорбента состоят в том, что в

5 -. -994001 6 слабокислых средах с его помощью маж- Способ может найти применени«при но проводить дополнительное- обессолива- синтезе гидролитически устойчнэых ис ние растворов в количестве 0,7 мг-зкв нообменников для сорбции различпыхионов метапла / г сорбента. из слабокислыхи нейтральныхрастворов.

20 1,77 2,05

0,23

18 1,86 2,90

0,23 2,00 1,98 ° 2,3

2,7

0,22 2,1 1 2,68

16 1,94 3,55

14 201 440

3,2

3,61

4,26

4,96

0,21 2,20

3,0

12 2,1 5 5,13 0,18 2,31

2,7

0,13 2,64

0,32

5,60 1,4

0,58 7,55

1,36

6 9,62 6,68 2,61 11,5 .5,60

2,2

3,70

2,7

5,50

4,29 12,1

6,20 12,3

1025 12 5

2,9

5,46

5,41

Составитель P. Пензин

Редактор О. Юркова Техред А.Бабинец Корректор Е. Рошко

Заказ 697/4

Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 10 2,43 5,70

9 305 582

8 706 580

7 8,55 5,76

5 10,12 5,60

4 10,62 5,57

2 1 1,40 5,45

0 12 11 522 формула изобретения

1. Способ получения неорганического сорбента на основе-гидратированных триполнфосфатов трехвалентных металлов, включакиций взаимодействие металла с фосфорной кислотой при повышенной темпеi5 ратуре, последующую выдержку образовавшегося расплава в изотермических усповях, отделение кристаллов -готового продукта от расплава водой, их промывку и сушку, отличающийся тем, 50 что, с целью повышения обменной емкости сорбента в слабокислых растворах и его гидропнтическэй устойчивости, в качестве маталла использукл ванадий, а взаимодействие осуществляют при 230250 С.

2. Способпоп. 1, отли чаюшийся тем, что взаимодействие ведут при мольном соотношении ванадиВ фосфорнаякислота (Д = 1,674 г/см j равном 1:5,5-6,5.