Способ получения аморфного фосфата циркония

Способ получения аморфного фосфата циркония

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

9еспубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 28 ° 01. 81 (21) 3279818/23-26 с присрелинением заявки _#_t (23) Приоритет" (5l)N. Кл.

В 01 J 20/06

С 01 В 25/26

3Ьоударственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытнй

Опубликовано 23 . 10. 82 ° Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 23 (53) УДК 661.183..12(088.8) Г

В. О. хабловский, В. А. Корпусь и В. Ф. 3 икавый-..=, I

-!

1 (72) Авторы изобретения ( белорусский ордена Трудового Красного 3 амени государственный университет им. В. И. Ленина „ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОГО ФОСФАТА ЦИРКОНИЯ

Изобретение относится к синтезам неорганических ионообменных материалов, конкретно к аморфному фосфату циркония (ФЦ ), которые могут быть использованы в качестве термо- и радиационностойких сорбентов для концентрирования и разделения различных ионов, например Cs l37 или Rb 87.

Одним из свойств, характеризующих неорганические ионообменные материалы, является гидролитическая стабильность.

Известен способ получения гидролитически устойчивого ФЦ, обладающего кристаллическим строением t 1).

Недостаток способа заключается s том, что синтезируемые по нему ибнообменники вследствие ионситового эффекта практически не сорбируют ионы тяжелых щелочных металлов из кислых и нейтральных растворов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения аморфного фосфата циркония, включающий взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом щелочного металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания с последующей отмывкойи сушкой полученного ксерогеля. Получившиеся по данному способу сорбенты селективно поглощают ионы Cs i< Rb+ из растворов с рН + 8 (2J.

Недостаток данного способа состоит в том, что синтезируемые по нему сорбенты обладают малой гидролитической устойчивостью в нейтральных и слабощелочных средах. Контактирование их с растворами, имеющими рН 8-9, приводит к необратимой потере сорбентом фосфат-ионов.

Целью изобретения является создание способа получения .аморфного ФЦ, обладающего повышенной гидролитической стабильностью.

96754

Поставленная цель достигается согласно способу получения,аморфного (ФЦ, включающему взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом щелочного металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания, последующую отмывку и сушку полученного продукта, гидрогель подвергаЮт гидротермальной обработке в во- 1я де при 100-150 С в течение 5-7 ч.

Технология способа состоит в следующем.

Смешивают азотно- или солянокислые сОли циркОния с форсфОрнОЙ кислОТОЙ 15 или фосфатами щелочных металлов. После образования осадка в вРде геля его выдерживают для созревания 2-3 ч, затем полученный гидрогель промывают до слабокислой реакции промывных вод щ и подвергают гидротермальной обработке в воде при 100-150 С в течение

5-7 ч. Данную операцйю проводят в тефлоневой ампуле, в которую помещают гидрогель ФЦ, заливают неболь- 25 шим слоем воды и затем помещают ампулу в автоклав. Температурные и временные интервалы обработки подбирают экспериментально, при меньшем времени и температуре не происходит Зо достаточного увеличения гидролитической устойчивости, при больших происходит частичная перестройка структуры сорбента, сопровождающаяся потерей его селективности по отноше. нию к тяжелым щелочным ионам.

Обработка в выбранных температурных интервалах сорбентов более 7 ч не приводит к улучшению Физико-химических характеристик готового продукта.

П р и и е р 1. К 2 л .0,2 М раствора ЕгО(ИО ) по каплям при постоянном перемешивании прибавляют 2 л 0,4 М раствора Фосфорной кислоты. После смешения гель выдерживают для созревания под маточным раствором в течение 2 ч, а затем его промывают до рН 4 и фильтруют на воронке Бюхнера, 10 г полученного гидрогеля помещают в тефлоновую ампулу и заливают слоем воды так, чтобы вода лишь покрывала гранулы. Ампулу помещают в ав= токлав и выдерживают при 150 С 5-, 7 ч.

После автоклавирования получают гра55 нулированный продукт с более высокой гидролитической стабильностью и с такой же механической прочностью

8 4

Обменная емкость практически не уменьшается. Выход фосфат-ионов в раствор в результате автоклавирования меньше 13. Отношение Р/Zr в твердой фазе составляет 1,57. Обменная емкость по иону калия при рН 8 составляет

4,5 мг экв/г, по иону цезия

5,1 мг экв/г, по иону лития

4,2 мг экв/г. По данным рентгенофазового анализа полученный образец является рентгеноаморфным.

Пример 2. К 1 л 0,2 М раствора оксихлорида циркония приливают

0,4 М раствор однозамещенного фосфата натрия. Гель отмывают методом декантации до рН 3, отсасывают на воронке Бюхнера и помещают в тефлоновый стакан. Стакан помещают в автоклав и обрабатывают гель при

100 С 7 ч. Обработанный продукт высушивают и заливают водой. Полученный образец по свойствам аналогичен: приведенному в примере 1.

В таблице приведены сравнительные данные концентраций фосфат-ионов в равновесном контактирующем растворе при потенциометоическом титровании

ФЦ в системе КС С-КОН (объем раствора 20 мл, навеска сорбента 0,2 r) полученные по предлагаемому и известному способам.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет получать аморфный фосфат циркония с повышенной гидролитической стабильностью, а также механической прочностью, Вместе с тем, предлагаемый способ прост в исполнении, не требует больших энергетических затрат и дополнительного расхода реактивов. Уменьшение количества растворимых фосфатов в равновесном растворе по сравнению с полученным по известному способу, достигается образцом для автоклавированных материалов как в кислой, так и в щелочной области. Причем значение рН катастрофической деструкции ионита сдвигается приблизительно на единицу в сторону увеличения для модифицированного материала по сравне" нию с исходным, что для эффективной работы сорбента в этой области имеет особо важное значение.

Предлагаемый способ может найти применение при получении гидролитически устойчивого ФЦ для извлечения тяжелых щелочных металлов из слабокислых и слабощелочных растворов.

967548

Концентрация фосфат-ионов, ммоль/л, в способе предлагаемом рн известном

0,10

0,02

0,01

0,07

0,06

0,01

0,10

0,02

0,20

0,05

0 30

0,07

0,10

9,5

0 33

10,5

00 Катастрофическая деструкция образца. формула изобретения

Составитель P. Пензин

Редактор Н. Гунько Техред N. Гергель Корректор С ° .Ie« P

Заказ 7951/14 1ираж 583 Подписно

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Ъ»

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

36

1. Способ получения аморфного фосфата циркония, включающий взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом щелочного металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания с последующей отмывкой и сушкой полученного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения гидролитической стабильности готового продукта, гидрогель перед сушкой подвергают гидротермальной обработке в воде при

100-150 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что гидротермальную обработку ведут в течение 5-7 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 3 . 3,norg. Nuc l,. СЬев, 1964, 26, р.117-i19.

2. Патент США Н 3056647, кл. С О1 В 25/26, 1962 (прототип)