Способ получения гидрата фосфата меди-аммония

Способ получения гидрата фосфата меди-аммония

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способу получения двойного фосфата меди-аммония, используемого в различных областях техники . Целью изобретения является повышение качества и выхода продукта. Гидрат фосфата меди-аммония получают введением в раствор сульфата меди с концентрацией 1 г-ион меди/л раствора гидрофосфата аммония с концентрацией 2 г-атома фосфора/л в количестве 350-400% от стехиометрии , процесс ведут при 60-80°С в течение 1 ч, осадок продукта отделяют, промывают органическим растворителем и сушат. Целесообразно в качестве органического растворителя использовать ацетон или метилэтилкетон. Указанные отличия позволяют повысить содержание основного вещества в продукте и его вывод до 92,6-100%. 1 з.п. ф-лы,5табл. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 k) (sl)s С 01 В 25/45

ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840874/26 (22) 07.05,90 (46) 23.06.92, Бюл, ¹ 23 (71) Украинская сельскохозяйственная академия (72) B.À.Êîïèëåâè÷, Л.Н.Шегров, Т,К.Панчук и В.В.Фоменко (53) 631.89(088.8) (56) Тураев 3., Хакимова В.К„Тухтаев С.

Взаимодействие оксида меди с фосфатом аммония. — Узбекский химический журнал, 1985, N 4,,43-45.

Патент Японии ¹ 48 — 12777, кл. С 05 В

7/00, опублик, 1973, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ФОСФАТА МЕДИ-АММОНИЯ

Изобретение относится к технологии реактивных соединений ортофосфорной кислоты, а именно к способам получения фосфата меди состава CuNH4P04 НгО, который может применяться в качестве микроудобрений, составных частей люминофоров, катализаторов, антикоррозионных термостойких пигментов и других материалов современной техники, где необходимым требованием является индивидуальность состава соединения.

Известен способ получения

CuNH4PO4 НгО путем обработки барботажа аммиака в раствор, содержащий 200 г термической НзРО4 (30% по Р205) и 10 г

СиО, до достижения рН 6,8 — 7,0 с последующей многократной отмывкой примесей фосфатов аммония горячей водой.

i57) Изобретение относится к способу получения двойного фосфата меди-аммония, используемого в различных областях техники. Целью изобретения является повышение качества и выхода продукта. Гидрат фосфата меди — аммония получают введением в раствор сульфата меди с концентрацией 1 r-ион меди/л раствора гидрофосфата аммония с концентрацией 2 г-атома фосфора/л в количестве 350-400% от стехиометрии, процесс ведут при 60 — 80 С в течение 1 ч, осадок продукта отделяют, промывают органическим растворителем и сушат. Целесообразно в качестве органического растворителя использовать ацетон или метилэтилкетон. Указанные отличия позволяют повысить содержание основного вещества в продукте и его вывод до

92,6 100%, 1 з.п. ф-лы, 5 табл, Недостатками способа являются загрязнение целевого продукта примесями

NH4H2P04, (N H4)2HPO4, С и Н Р О4 и С нз (РО4)г, являющимися основными компонентами в данной технологии, сложность выделения CuNH4PO4 ° Н20 из смеси и низкий его выход, не превышающий 14% от стехиометрии. Повысить выход целевого продукта нельзя из-эа низкой растворимости СиО в НзРО4. Содержание основного вещества в продукте 94,2%, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения удобрения, содержащего аммонийметаллофосфат. Сущность способа получения удобрения, содержащего фосфат меди-аммония, заключается в том, что смешивают 15 ч сульфата меди с 15,8 ч диаммонийфосфата с

1742207 добавлением 5 ч воды с последующей сушкой продукта (с подмешиванием 10 -ной аммиачной воды). В результате осуществления способа получают 28,5 ч готового продукта (удобрен ия), содержащего по расчетным данным (за основу взяты результаты химического анализа продуктов смеси на СиО и PzOg) 36,4 и NH4PO4 . HzO.

Недостатки способа заключаются в следующем: низкий выход (даже теоретический) Си NH4P04 . Н О, не превышающий

364 а также получение в смеси вместо индивидуального фосфата меди-аммония (брутто-состава 2,0 СнО PzOg 2,0 МНз 3,0

HzO) аммачно-аммонийного фосфата меди, имеющего брутто-состав 1,99 CuO PzOs . 5,7 ЙНз 4,2 HzO, При этом содержание целевого продукта в нем не превышает

82,3

Цель изобретения — повышение качества и выхода продукта.

Поставленная цель достигается согласно способу получения Си NH4PO4 НгО путем добавления к нагретому до 80 С раствору сульфата меди, содержащему 1 г-ион

Си на 1 л, горячего раствора (ЙН4)гНРО4, содержащего 2 г-атома P на 1 л, взятого в количестве 350 — 400 от стехиометрии, Реагенты перемешивают 1 ч, затем отделяют осадок, промывают его ацетоном или метилэтилкетоном и выдерживают на воздухе до постоянной массы. Фильтрат, содержащий избыток (КН4)2НРО4, корректируют по концентрации и используют для получения целевого продукта в следующей серии опытов, поэтому выход Си NH4P04 . HzO no PzOg составляет 95-98, Для обеспечения образования гидрата фосфата меди-аммония в однородном кристаллическом состоянии необходимо смешивать реагенты путем введения раствора (NH4)zHPO4 в раствор Св$04.

Влияние температуры и порядка смешивания реагентов на степень кристалличности осадка представлено в табл.1.

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что при изменении порядка смешивания реагентов, а также при понижении температуры могут вместо кристаллических осадков целевого продукта образовываться аморфные мел кокристалл ические осадки, отделение которых от маточного раствора, очистка и сушка затруднены, Установлено (табл.2), что наиболее кочпные кристаллы состава CuNH4PO

80 С. При понижении температуры до 40 С качество продукта ухудшается за счет обра5

55 зования примеси аморфного компонента, а при 98 С вЂ” в составе целевого продукта уменьшается содержание аммиака, т.е. происходит его разложение. Одновременно по сравнению с известным способом выход целевого продукта повышается с 48,8 до 99,7 — 99,8, а содержание основного вещества — с 36,1 до 99,6, Качество целевого продукта по его составу зависит от концентрации исходных реагентов (табл.3). Установлено, что продукт стехиометрического состава, в целом соответствующий формуле CuNH4PO4 НгО о6Daayexcs при взаимодействии концентрированных растворов CuSO4 (1 гион Си на 1 л) и (NH4)z НРО4 (2 г-атома P на

1 л).

Содержание основного вещества в продукте синтеза заметно возрастает при повышении дозы (МН )г НРО4 до 350 — 400 от стехиометрии (табл,4), Дальнейшее повышение дозы раствора (ЙН4)2 НРО4 нецелесообразно из-за непроизводительных временных и энергетических затрат при фильтровании смеси и отделении осадка целевого продукта.

Установлено также, что состав продуктов синтеза изменяется (понижается содержание основного вещества) при увеличении продолжительности перемешивания реагентов. Оптимальной продолжительностью синтеза является 1 ч (табл.5), Оптимальной температурой сушки целевого продукта является 20-25 С. При повышении температуры до 40 С продукт начинает разлагаться с удалением аммиака. Поэтому предлагается проводить обезвоживание продукта при комнатной температуре путем обработки органическими растворителями, например промывкой его ацетоном или метилэтилкетоном. В данном случае состав целевого продукта не изменяется в процессе обезвоживания. Оптимальной дозой ацетона или метилэтилкетона является 10 — 20 мас. ч на 1 мас.ч. влажного продукта, Кратность использования органических растворителей

3-5 раз.

Пример 1. В термостатированный при 80 С реактор вносят 50 об.ч. раствора

CuS04, содержащего 1 г-ион Си на л, при перемешивании добавляют 100 об, ч. нагретого до 80 С раствора (NH4)zHP04, содержащего 32 г-атом P на 1 л. Компоненты перемешивают 1 ч., затем охлаждают смесь и отделяют осадок фильтрованием от маточного раствора. Осадок на фильтре промывают 1 — 2 раза ацетоном из расчета 1 мас. ч. осадка к 20 мас. ч. ацетона. Получают индивидуальное соединение CuNH4PO< Н О

1742207

Таблица 1

Исхо ный аство

Тит ант

Вид оса ка (NH4 )2HPO4 (NH4)2HPO4

Одновременное смешивание реагентов

Одновременное смешивание реагентов

СиЯО4

CuSO4

CuS04

Аморфный

20 (КН4)2НРО4

Мелкокристаллический неоднородный продукт

Поликристаллический однородный п одкт (ЙН4)2HPО4

CuSO4

Известный способ

20 (смешивание) (й Н4)2Н Р04 твердый (15,8 мас.ч;) + 5 мас.ч.HzO

Кристаллический аддукт, содержащий целевой продукт и п имеси

Сульфат меди твердый (15 мас, ч,) 80 с шка брутто-состава 2,0 СиО РгОь 2,01 ИНз 2,9

Н О, выход продукта 99,8, содержание основного вещества 100 .

Пример 2. В термостатированный при

60 С реактор вносят 50 об.ч. раствора

CuSO4 (1 г-ион Cu/ë). При перемешивании добавляют 100 об.ч. нагретого до 60 С раствора (NH4)2 НРО4 (2 г-атома Р/л). Перемешивают смесь 1 ч, охлаждают и отделяют осадок фильтрованием от маточного раствора. Осадок на фильтре промывают 1 — 2 раза метилэтилкетоном из расчета 1:20 мас.ч.

Получают соединение брутто-состава

1,99 СиО P20g 2,02 ИНз 3,0 Н20, что соответствует 99,6 -ному содержанию

CuNH4P04 Н Опри выходе продукта 99,7ф .

Пример 3. В термостатированный при

80 С реактор вносят 50 об,ч. раствора

CuS04 (1 г-ион Cu!n). При перемешивании добавляют 87,5 об.ч. нагретого до 80 С раствора (NH4)2 НРО4 (2 г-атома Р/л). Перемешивают смесь 1 ч, охлаждают и отделяют осадок фильтрованием. Осадок на фильтре промывают 1 — 2 раза ацетоном из расчета 1

:(10 — 20) мас.ч.

Получают соединение брутто-состава

2,00 СиО Р20ь . 2,0 МНз 3,0 Н20, что соответствует 100 -ному содержанию Си

NH4P04 НгО при выходе продукта 99,8 .

Использование предлагаемого способа получения гидрата фосфата меди-аммония обеспечивает по сравнению с известным повышение выхода целевого продукта с 48,8

5 до 99,7 — 99,8, повышение качества продукта, т.е. увеличение содержания в нем основного вещества с 36,1 до 99,6 — 100, а также уменьшение трудо- и энергозатрат в осуществлении способа получения целево10 го продукта за счет сокращения продолжительности технологических циклов и уменьшения количества отходов производства.

Формула изобретения

15 1. Способ получения гидрата фосфата меди-аммония, включающий взаимодействие растворов сульфата меди и гидрофосфата аммония с последующим отделением и сушкой продукта, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения качества и выхода продукта, в раствор сульфата меди с концентрацией 1 r-ион меди/л вводят раствор гидрофосфата аммония с концентрацией 2 г-атома фосфора/л в количестве 350 — 400

25 от стехиометрии, процесс ведут при 60—

80 С в течение 1 ч, после отделения осадок промывают органическим растворителем.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, что в качестве органического раствори30 теля берут ацетон или метилэтилкетон.

1742207

Т а бл и ц а 2

Состав продукта

c, С

Содержание основного

Выход

Агрегатное состояние осадка продукта,4 вещества, Неоднородная смесь аморфной и кристаллической фаз

0,98(2(CuNII4P04 IlgU)g + 0>04(NH4)ZIIPO 1. 99>3 " 99>8

Однородный мелкокристаллический осадок

0>99(2(CuNH4YO4 Н О) + 0,02(NH4)ZIIP04

99,6 99,7

Однородный поликристаллический осадок

1,00(2(CuNII4P04 HzO)$

Соединение переменного состава

0,50(2(CuNII4104 П О) + 2> 0(МН4). Р04 1> 38 0

100 99> 8

Пояикристаллический осадок

Из вестный соПоликристаллический ардукт

36,1 48,8 став

П р и м е ч а н и е. Концентрация растворов реагентов: CuS04 1,09 г"ион Cu/n; (NH4)zHP042,02 г-атом Р/л; доза (ИП ) еНРО4 4004 от стехионетрии, продолжительность реакции 1 ч .

Т а б л и ц а 3

Концентрация раствора

Состав продукта

Содержание основного вещества, Выход продукта, (ПН ),НРО4, г-атом Р/л

Сц804 > г-ион

Cu/ë

О, 62(Си(ПЗ1«04)З 14, IH407

О, 09(гс (»1) PO!43+

О> 095

0,10

31,80 69, 1

9,45

0,50

57,7

97,9

О, 04 (Си (П Р04)2 It zO

0 > 0 I (NI l 4 Il zP 04 7

1, 09

1, 01

97,1

99,8

I 00

1> 97

99,70 99,6

Известный способ

0,50)2(CuNlI4P04 П,о)) + 2,0(ИН4),1«04 1,31><0

48,8

36, и р и м е ч а н и е. Доза (NH4)zHP04 4004 от стехиометрии, t = 20 с, продолжительность реакции 1 ч.

Т а б л и ц а 4

Состав продукта

Содержание целевого продукта, ф Выход продукта, Ф

Доза раствор (ИН4) НРО

2 от стехиометрии

40,9

100

83,2

66,2

99,8

200

94,1

98,5

100

250

99,8

275

99,8

350

99,8

400

100

99,8

+ О, 0GCu (l:8PO4) Z G, 2llZO

94,2

14,2

450

31,6

48,8

Известный состав

0>50 (2(CuNH4PO4 НЕО)1 + 2>0(NO4)ЗР04 1,ЗНАЛО

П р и м е ч а н и е. Концентрация раствора СиВг4 1,09 г-ион Cu/ë:, (N114)ZHP041>97 г-атом Р/л;

= 80 С; продолжительность реакции 1 ч

О, 38 (2 (CuNH41 0, О, 83 С2 (CuNI14 Р04

+ 0,1! I Cu(011« 1

О, 96 (2 (CuN114 РО4

О, 99 (2(CuNH4P04

О> 39(2(CuNH4P04 IIzO))

0 > 66 (2 (СцЛП4Р04 ° П зО)

О, 94 (2 (CuNII4 P04 ° Н zO))

0>98(2(CuNlI4PO4 ПтОД

1, 00 (2 (CuNH4P04 ° П40)

1, 00(2 (CuNH4 У04 HZO)7

0> 94 (2(cuNH4YO4 ПзО)) Н.О)7

l1 О)) +

1,3П OJ

П20)3 +

hzO)j +

+ 0, 61 (2CuHPO4 ° 2, 20 0 (+ 0> 35 (2CuHPO4 ° 3, I II ZO)

+ О, 06(2CulIP04 3, 7Пв03

+ 0«02Cu1(P04)z

1742207

Таблица 5

15

25

35

Составитель В,Копилевич

Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Н.Яцола

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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