Способ получения фосфата олова

Способ получения фосфата олова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.Ы .

В. Н. Пядчайнова и Г. Д. Харлампович / "-" : - "" .. :!

А

Уральский ордена Трудового Красного Знамени по итехинче кий.., институт им. С. М. Кирова * (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (S4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТА ОЛОВА

Изобретение относится к способам получения адсорбентов и может быть иопользовано и газовой хроматографии для разделения постоянных и углеводородных газов.

Известен способ получения неорганического сорбента на основе фосфата олова путем смешивания солянокислых растворов 5п СВ< и фосфорной кислоты Pl) Однако сорбенты, синтезированные по такому способу обладают неоднородной

1 пористой структурой, поэтому они не могут быть использованы для газохромато-. 1s графических разделений.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и доотигаемому результату является способ получения фосфата олова, включающий го смешивание растворов четыреххлористого олова и фосфорной кислоты с образованием осадка, его последуюшую промывку, гранулирование, сушку и термообработку при повышенной температуре (2)

По такому способу фосфат олова осаж дают сливанием концентрированных растворов фосфата натрия (1N) и четырех хлористого олова (0,5 М), затем образовавшийся гель промывают дистиллированной водбй, сушат и гранулируют путем замачпвания в воде. Готовый продукт подвергают термообработке сначала при 150 С 2 ч, а затем при

250С2ч.

По этому способу получается грубьдисперсный гель, после высушивания которого образуется адсорбент с низкой удельной поверхностью и неоднородной структурой. Такая структура образуется в результате получения осадка при переменной концентрации реагента и уиень» шаюшейся кислотности смеси. Кроме того, фосфат олова является среднекислотным катионитом, и гель при осаждении захватывает ионы натрия, что приводит

3 986481 к неоднородности поверхности .и, как следствие, к аси ь етричным хроматографическим пикам. Полученные сорбенты являются неоднородно-пористыми с низкой удельной поверхностью (5ц р, 10:м 2/г) и размером пор несколько сотен ангстрем, вследствие чего они не пригодны для разделения любых газовых веществ.

Целью изобретения является получение продукта для гаэохроматографичес- 10 кого раэделения с однородным строением и пористой структурой

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа получения фосфата олова, включающего смешивание растворов четыреххлористого олова и фосфорной кислоты с образованием осадка, его последующую промывку, гранулирование, сушкуг и термообработку при повышенной температуре, смешивание 2О ведут при мольном соотнршении олово: фосфор, равном 1 2-2,5, гранулирование осуществляют путем замораживания геля, а термообработку - при 350-550 С.

Целесообразно смешиванию подвергать у5

0,02-0,1 и 0,2-1 М растворы четыреххлористого олова и фосфорной кислоты соответственно, замораживание вести при (-8)-(-20) С в течение 30-36 ч, а а термообработку - в течение 4-6 ч.

Технология способа заклкнается в следукяьем.

Проводят осаждение геля фосфата олова путем интенсивного смешивания разбавленных водных растворов четырелхлористого олова (0,02-0,1 преиму35 щественно 0,025-0,05 моль/л) и фосфорной кислоты (0,2-1 моль/л) при мольном соотношении Sn . Р04 1:2-2,5. Затем гель выцерживают для созревания 40-60 мин и промывают дено- ( нированной водой. Промытый гель сгущают на фильтре в 2,5-3 раза и заморажи- ( вают при (-8)-(-20)с С, после чего оттаивают. Стекловидный гранулированный продукт отделяют от воды, высушивают при комнатной температуре и прокаливают при 350-700 С.

Конкретные условия получения сорбента выбираются исходя иэ того, что при исходной концентрации раствора

5nCfg 5Нфменьше 0,02 моль/л образование гелеобраэного осадка задерживается на несколько десятков минут, а также уменьшается выход готового продукта, При концентрации 5NCE4. Б g<() более 0,1 моль/л получаются грубодиоперсные осадки, иэ которых гранулируются среднепереходнопористые продукты с пониженной удельной поверхностью и, неоднородной структурой. Из-за высоких местных пересыщений и невозможности гомогенизации смеси в течение короткого времени то же самое наблюдается при испбльзовании раствора фосфорной кислоты с концентрацией больше

1,0 моль/л.

Наиболее качественные продукты с воспроизводимыми свойствами получаются при использовании растворов

5 1И4. g Н Ос концентрацией 0,0250,05 моль/л и раствора 8 P04c концентрацией 0,2-0,5 моль/л. В этом случае гели выпадают в течение 2-8 мин с одинаковым размером первичных коло лоидных частиц 30-50 А. При замораживании гели уплотняются в прочные стеклообразные гранулы с координационным числом упаковки первичных коллоидных частиц 7-8 преимущественного зернения 0,05-0,3 мм.

Хольное соотношение 5tl Р04 ф . 3=1:2-2,5 в исходной реакционной смеси позволяет получать адсорбенты постоя ного и воспроизводимого состава с мольным соотношением РО . 5n4

=0,7 0,06.

Однородность химической структуры достигается в этом случае вследствие того, что фасфатные группы выполняют функцию только мостиксзых связей между атомами олова, а поверхность полученного образца фосфата олова оказывается покрытой только ОН-группами, связанными. с атомами олова.

При более высоком мольном соотношении при синтезе, а также при осах денни фосфатами, шелочных металлов получаются продукты с повышенным содержанием фосфора, в которых фосфатные группы находятся в положении мостиковых связей и привиты к поверхности. В результате этого поверхность фосфата олова становится неоднородной, что приводит к асимметричному размыванию хроматографических пиков цри проведении газохроматографических разделений.

Рекомендуемый интервал температуры замораживания обусловлен тем, что при температуре выше - 8 С образуются

О механически непрочные продукты с меньшей плотностью упаковки первичных коллоидных частиц в сетке геля (координационное число 5-6 и ниже), вследствие чего продукты получаются более крупнопористыми и непригодными для

5 986 разделения легких газов. При температуре ниже - .20 С плотность упаковки о

7-8 не изменяется но возрастают затраты на холод, а также сорбент получается в основном мелкого зернения (менее

0,2 мм).

Образующаяся в результате замораживания высокая плотность упаковки первичных частиц в скелете гранул делает его устойчивым против деструк-, 30 тирующих процессов, протекающих при нагревании аморфных осадков (зарастания и спекалия микропор, укрупнения частиц).

При следующем нагревании продукта 15 протекают глубокие процессы обезвоживания и кристаллизации, поэтому оптимальный интервал температурной обработки выбирают на основании дериватографического анализа сорбента в интервале г0

100-700 С. Анализ показывает, что а для получения продукта с радиусом пор

8-13 А, удельной поверхностью 120-.

2SO м /r необходимо проводить термообработку адсорбента нри 350-500 С г5 а в течение 4-6 ч.За это время в образцах успевают пройти структурные измене ния, характерные для данной температуры

I - 30

Пример 1. 10 л раствора, содержащего 2 моль Н РО, приливают при интенсивном перемешивании к 40 л раствора, который содержит 1 моль

,юС 58 0. После осаждения гель m стаивают до 25 л в течение 45 мин.

Осветленный маточный раствор сливают, а гель разводят деионированной водой до 50 л. После его отстаивания в течение 4 ч осветленную часть снова сли-

40 вают Отмытый гель переносят на.

I фильтр с перегородкой из лавсановой;, .ткани, где он сгущается до 9 л. Затем его переносят в холодильйую камеру и заморажнвают при - 15 С в течение, ц о

Зб ч.

Замороженные слитки оттаивают в ваннах с теплой водой при 40-60 С.

Гфанулы отделяют от маточного раствора;. и сушат на воздухе при комнатной температуре 5 суток. Продукт делят на серии и обрабатывают при различных температурах. В таблице приведены характеристики пористой структуры полу55 ченных сорбентов..

Пример 2. Проводят хроматографические испытания готовых. продуктов на.

481 6 хроматографе JlXN-8МД второй модифи»капли колонка из нержавеюич и стали (1 м к 3 мм), газ-носителы..гелий).

При разделении смеси Н>, С0, 0, N, CH СО на колонке, заполненной образцом фосфата олова, прокаленного при 400 С, фракции 0,1-0,2. мм (скорость гелия 12 млlмин программироваийе температуры колонки от - 60 до +фО С со скоростью 10 град/мин) получа Ьт полное разделение смеси по компонентам, Порядок выхода компонентов 1- Я ;

2 -СО; 3 -О ; 4 -й; 5 -СЯ у

6- O,I..

Пример 3. Проводят разделение природного газа, содержащего воздуХ метан, этан, двуокись углерода, продан, . изобутан, н-бутан, изопентан, н-тентад, изогексан, н-гексан, на колонке, запод» пенной образцом фосфата олова, прокаленного при 500 С, фракции 0,1-0,2 мм; скорость гелия 21 мл/мин, программирование температуры колонки от 50 до

130 С со скоростью 4 град/мин. В таких условиях достигается полное раз деление компонентов и инородного газа.

Порядок выхода компонент<ни lвоздух; 2 - метан, 3 - этан, 4 - двуо» кись углерода, 5 — нропан, 6 - изобутаи, 7 — н-бутан, 8 - 2-диметилпропан, 9 метилбутан, 10 — н-нентан, 11 изогексан, 12 — н-гексан, При разделении в идентичных условн ях такой смеси на колонке, заполнен ной отечественным промышленным сали

- кагелем, полное разделение но комиоиен . там не достигается.

Техноке-экономический эффект пред» лагаемого способа обусловлен эффеитив

HbIM разделением газов (Hg e O H g ° . 0, СН), СО, ЙО ) в более узком ин тервале температур; эффективным раз» делением углеводородов на колонках длиной 1 M ffpoTHB 3-6 для изВестных адсорбентав, что значительно сокращает расход адсорбента и время анализа; механической прочностью и негигрОскопич постыл продукта, что обеспечивает большой срок стабильной работы хроматогра» фической колонки; исключением дойол» . нительной термообработки .и модвфиаи. рования адсорбента перед наполнением колонки, что значительно сокращает затреты на приготовление последней.

Ожидаемый технико-экономический эффект от реализации 1 кг готового продукта ориентировочно составит 300 руб.

1,42

232

350

197

1,42

35О

1,47

400 г1г

1,54

123.4

500

1,60

63

700

1,65 воо

Составитель А. Пензии

Редактор 3, Бородкина Техред А.Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 10374/9 Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Способ получения фосфата олова, включающий смешивание растворов четыреххлористого олова,и фосфорной кислоты с образованием осадка, его последующую промывку, гранулирование, сушку зо и термообработку, при повышенной температуре, отличающийся тем что, с целью получения продукта для газохроматографического разделения с однородным строением и пористой структурой, смешивание ведут при мольном соотношении олово: фосфор, равном l: 2-2, 5, гранулирование осуществляют путем замораживания геля, и термообработку— при 350-500 С.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— ао шийся тем, что, смешиванию подвер0,149

0,157

0,140

0,112

0,075

0,о6г гают 0,02-0 1 и 0,2-1 М растворы четыреххлористого олова и фосфорной кислоты соответственно.

3 Способ по пп.l и 2, о т л и ч а— ю шийся тем, что замораживание ведут при (-S)-(-20) С и течение о

30-36 ч.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю шийся тем, что термообработку ведут в течение 4-6 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.D,Vasuchi,ЭЛпогф. йцс Р, С ещ,, 1964, 26 № 12, р. 2241-2253, 2. оп1ьЬ k, kana Ч. Japan.МаРцй, 1964, ¹ 13, р. 299-302 (прототип).