Способ получения иодата циркония

Способ получения иодата циркония

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»i833474 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.11.79 (21) 2839016/23-26 (51) М.К .

С 01 В 11/22

С 01 G 25/04 с присоединением заявки №вЂ”

Гееударетееииьй канитет

СССР де делан юебратеиий и еткрмтий (23) Приоритет— (53) УДК 661.831.

352.5 (088.8) Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования. описания 06.06.81 (72) Лвторы изобретем ия

С. М. Архипов и P. М. Шкловская (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ, ИОДАТА ЦИРКОНИЯ

Изобретение относится к способам получения иодата циркония, который может применяться в лабораторной практике, а также при выращивании монокристаллов иодата лития в качестве добавки, ускоряющей рост кристаллов.

Известен способ получения иодата циркония путем взаимодействия растворов иодноватой кислоты и азотнокислого циркония. Реакцию осуществляют в среде азотной кислоты с концентрацией 0,5 — 1,75N.

Полученный при этом аморфный гидрооксииодат циркония переводят в средний иодат путем выстаивания осадка с маточным раствором в течение 1 — 2мес. Соотношение иодат-иона на атом циркония в полученном продукте составляет 3,94 — 4,1 (1).

Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса (1 — 2 мес).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения иодата циркония, включающий обработку гидроокиси циркония 10 — 15%-ным раствором иодноватой кислоты при 20 — 30 С. Полученный раствор, содержащий 1 — 2% ZrO, отфильтровывают от нерастворимого остат2 ка и нагревают до 45 — 55 С для осаждения кислого иодата циркония, который переходит в средний иодат при нагревании реакционной суспензии до 80 †1 С, Кристаллы иодата циркония отфильтровывают и сушат (2).

Недостатком данного способа является низкий выход продукта (44%) и большая продолжительность процесса (50 ч).

Цель изобретения — повышение выхода О продукта и сокращение продолжительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения иодата циркония, заключающемся в обработке гидроокиси циркония раствором иодноватой кислоты при

1а 20 — 30 С, нагревании реакционной массы и отделении продукта от раствора, иодноватую кислоту берут с концентрацией 60 — 70% а перед нагреванием реакционной массы ее разбавляют водой до концентрации иодноао ватой кислоты 2 — 4%.

Кроме того, нагревание реакционной массы ведут до 60 — 80 С.

Способ осуществляется следующим образом.

833474

При концентрации иодноватой кислоты в реакционной массе после разбавления водой менее 2% уменьшается выход готового продукта за счет растворимости иодата циркония в большом объеме раствора и за счет гидролиза среднего иодата с образованием более растворимых продуктов. При концентрации иодноватой кислоты в реакционной массе выше 4% осадок представляет смесь среднего и кислого иодата циркония и для получения продукта стехиометрического состава требуется нагревать реакционную смесь выше 60 — 80 С, что также приводит к частичному гидролизу иодата циркония и снижению выхода продукта.

Пример. Готовят 66%-ный раствор иодноватой кислоты путем растворения продаж45

Готовят свежеосажденную гидроокись циркония путем обработки аммиачной водой раствора хлорокиси циркония и отмывают полученный осадок от хлора. В 60 †70%ный раствор иодноватой кислоты, взятой с 50%-нм избытком по отношению к теоретически необходимому количеству для образования иодата циркония, при 20 — 30 С небольшими порциями добавляют гидроокись циркония. Общее время добавления гидроокиси циркония и перемешивания пульпы составляет 1 — 2ч. Содержание 3@Op в растворе после этого должно быть 20%. Пульпу разбавляют дистиллированной водой в 5 раз и быстро нагревают до 60 — 80 С и при перемешивании выдерживают в течение часа.

Концентрацию иодноватой кислоты в раство- 15 ре поддерживают равной 2 — 4%. Кристаллы иодата циркония отделяют от маточного раствора и сушат при 70 — 80 С до постоянного веса.

Выход иодата циркония (относительно взятой для синтеза гидроокиси циркония)

20 составляет 98 — 99%. Общая продолжительность процесса 3,5 ч.

Содержание в препарате циркония и иодат-иона отвечает формуле среднего иодата циркония Zt(3 )g. Обработка гидроокиси циркония 60 — 70О/ -ный иодноватой кислотой при 20 — 30 С обеспечивает быстрое и количественное образование в твердой фале кислого иодата циркония без перевода гидроокиси циркония в раствор, а последующее разбавление пульпы водой до остаточного содержания в растворе иодноватой кислоты 2 — 4% и нагревании до 60 — 80 С приводит к образованию среднего иодата циркония.

При концентрации иодноватой кислоты ниже 60% полученный продукт имеет отношение ZrPO — 3,0 и для получения среднего иодата циркония требуется длительное выстаивание осадка с раствором, что приводит к увеличению продолжительности процесса. Верхний же предел концентрации иодно- 4в ватой кислоты ограничен растворимостью иодноватой кислоты в воде. ного препарата в воде. Всего берут 225 г кислоты (в пересчете на 100%) из расчета

50% против теоритечески необходимого для получения иодата циркония. В полученный раствор при перемешивании небольшими порциями добавляют свежеосажденную гидроокись циркония, следя, чтобы реакционная масса не нагревалась выше 30 С, Затем пульпу перемешивают при 20 — 30 С. Общее время обработки гидроокиси циркония кислотой составляет 2 ч. Пульпу разбавляют водой в 5 раз по объему, нагревают до 75 С и выдерживают при этой температуре 1ч.

Анализ маточного раствора показывает конечную концейтрацию иодноватой кислоTbl 3%. Кристаллы иодата циркония отфильт ровавывают и сушат при 70 — 80 С. в течение Зч. Получают 169 г иодата циркония, выход продукта (относительно взятого для синтеза циркония в виде гидроокиси) составляет 98,5%.

Содержание в продукте, %: Zr 11,50;

3Oq 89,1. Мольное отношение 30з/Zr =

= 4,01. Вычислено для Хг(ЗО ) . %: Zr

11,53;ФЗОЯ 88,47.

В табл. 1 приведена зависимость выхода продукта и продолжительности процесса от исходной концентрации Н30у и от концентрации H30g в реакционной массе после разбавления водой.

Так как продолжительность опытов была во всех примерах одинаковой, то о действительно необходимом времени процесса, судят по мольному отношению 30g/Zr в конечном продукте. Видно, что при исходной концентрации кислоты менее 60% (опыт 3) мольное отношение меньше 4, что указывает на образование оксииодатов циркония.

Для получения продукта с мольным отношением 4 в условиях этого примера необходима выдержка осадка с раствором в течение нескольких суток.

Опыты 5 — 8 показывают влияние конечной концентрации иодноватой кислоты на выход продукта и его качество. При конечном содержании кислоты менее 2% (опыт 7) выход уменьшается, а отношение ЭОу/Zr менее 4. В этом случае даже длительное выстаивание осадка с раствором не приводит к получению иодата циркония. При конечном содержании кислоты более 4%. (опыт 8) почученный продукт представляет смесь среднего и кислого иодата циркония. Опыты 9 — 10 показывают влияние температуры нагревания реакционной массы после разбавления. При температуре выше 80 С проходит гидролиз иодата циркония и мольное отношение 30 /Zr меньше 4.

Для проведения сравнительного анализа воспроизводят известный способ. Для этого к 100мл 15%-ного раствора иодноватой кислоты добавляют свежеосажденную гидроокись циркония в количестве 3 г. Растворение гидроокиси циркония проводят в

833474

Таблица 1

Мольное отношецета, 03/Бг в конечном процукте

Г) %

98,5

4,01

3 5

3,0

98,5

3,92

3,5

3,5

3,25

3,93

3,89

4,0

97,3

99,0

97,5

25

6,4

3,5

70

2,7

2,0

3,5

4,10

25

98,5

3,5

65

4,0

90,2

98,5

3,5

1,5

75.65

4,5

3,5

98,5

3,5

3,0

25

98,0

3,5

3,5

10 течение 50ч при 25 С. Раствор отфильтровывают от нерастворив шейся гидроокиси циркония и анализируют: он содержит свободной иодноватой кислоты — 10% и 1,1%

ZrOa. Прозрачный раствор нагревают до 5

50 С и выдерживают при этой температуре в течение 5 ч для полноты осаждения кислого иодата циркония. Затем температуру реакционной массы повышают до кипения раство ра и выдерживают в течение Зч. Осадок иодата циркония отфильтровывают. отмывают от маточного раствора и сушат при

80 С. Из взятой для синтеза Zr(OH)y получают 6,5 r иодата циркония. что отвечает выходу циркония в целевой продукт 44%.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по продолжительности процесса и выходу иодата циркония по предлагаемому н известному способам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход иодата циркония в

2,раза (с 44% до 98 — 99%) и сократить продолжительность процесса более чем в

15 раз (с 50 — 58,5 ч до 3,5 ч).

3,20

4,30

4,15

3,75

833474

Таблица 2

Прецлага гаемый 2

1,5 3,5 98,5

Известный

0,5

3 58,5 44

Формула изобретения

Составитель Л, Ситнова

Редактор С. Тараненко. Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 3879/15 Тираж 505 Подписное

ВНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения иодата циркония, включающий обработку гидроокиси циркония раствором йодноватой кислоты при 20—

30 С, нагревание реакционной массы и отделение продукта от раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и сокращения продолжительности процесса, иодноватую кислоту берут с концентрацией 60 — 70%, а перед нагреванием реакционной массы ее разбавляют водой до концентрации иодноватой кислоты 2 — 4%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на грев ание реакционной массы ведут до

60 — 80 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. «Журнал общей химии», 1954, № 24, с 1901.

2. Deasviges, R Rohmer. —... Bull. Soc.

Chim. France. 1968, № 2, р. 521 (прототип).