ДВОЙНЫЕ ФОСФАТЫ CaFe(PO) (0<x≅1 В КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ВОДОРОДА Российский патент 1997 года по МПК C01B25/32 C01B25/37 B01D53/81 B01D171/40 

Описание патента на изобретение RU2081820C1

Предлагаемое изобретение относится к неорганической химии, а именно, к новому производному витлокитоподобных фосфатов, которые могут быть использованы в качестве материалов для очистки газовых смесей от водорода, общей формулы:
Ca10.5-1.5xFex(PO4)7 •(O<x≅1) I.

Задачей изобретения является создание нового материала, применяемого для очистки газовых смесей от водорода при более широком интервале температур, без изменения его структуры при неоднократном использовании, т.е. при возможной его регенерации. Предлагаемый материал двойной фосфат Ca10.5-1.5xFex(PO4)7, где (0<x≅1) I. Патентный поиск показал, что двойной фосфат I синтезирован впервые.

Соединение I получено твердофазным синтезом по известному способу [1] Синтез соединения 1 проходит по следующей реакции, например, для x=1
3Ca3(PO4)2+FePO4= Ca9Fe(PO4)7.

Пример 1. В алундовый тигель помещали смесь 9,3 г (0,03 моль) Ca3(PO4)2 и 1,5 (0,01 моль) FePO4. Реакционную смесь отжигали в муфельной печи при 900-950oC в течение 48 часов. Состав образующегося материала контролировали при помощи рентгенофазного анализа. При этом в рентгенограмме обнаружены линии, характеризующие витлокитоподобную структуру. Индицирование линий рентгенограммы проведено в предположении тригональной сингонии. Параметры элементарной ячейки уточнены методом наименьших квадратов, c= 37•10(2) федоровская группа R3c. Выход продукта 96% Элементарный состав, вес.

Найдено,
CaO 46,68
Fe2O3 7,37
P2O5 45,95.

Известен двойной фосфат Cu0.5Zr 2(PO4)3 II, который может поглощать водород из газовых смесей [2] Недостатком этого соединения является его способность поглощать водород в узком температурном интервале (400-800oC).

Эффективность поглощения водорода соединением I определяли методом мессбауэровской спектроскопии и по количеству поглощенного водорода на специально созданной установке при температуре 600-1500oC и разных концентрациях водорода в газовой смеси (c1=3,33 об. H2, c2=6,67 об. H2, c3=10,0 об. H2). Активизируемая газовая смесь состояла из двух компонентов: аргон (азот) и водород, а также CO(CO2) и водород.

Пример 2. Приготовление образцов. Соединение 1, тщательно перетертое в агатовой ступке, помещали в кварцевую лодочку в виде порошка или предварительно спрессованной и отложенной при 900oC в течение 3 часов таблетки (ρ= 90-95% от теоретической).

Пример 3. Изучение условий поглощения водорода соединением I проводили на специально созданной установке, основной частью которой является кварцевый реактор; в него был помещен образец известной массы и монометр. Образец нагревали в токе аргона (азота) при определенной температуре в течение 30 мин. Затем в реактор вводили рассчитанное количество водорода в герметичной системе и при помощи манометра контролировали изменение объема в зависимости от температуры. Результаты кинетических исследований представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, при переходе от начальной концентрации водорода (c1= 3,33 об.) к начальной концентрации (c3=10,0 об. H2), количество поглощенного водорода за 15 мин увеличилось в 2,8 раза. Кроме того, поглощение водорода, независимо от начальной концентрации, прекращалось после 12-минутной выдержки при данной температуре. В таблице 2 представлены экспериментальные данные по изменению объема поглощенного водорода при 800oC.

Как видно из таблицы 2 за 12 мин при начальной концентрации водорода c2= 6,67 об. H2 поглощено в 1,6 раза больше, чем при c1=3,33 об. H2. При этом необходимо отметить, что при 800oC поглощенного воздуха в 1,3-1,8 раза больше, чем при 600oC для соответствующих начальных концентрациях водорода. Причем, независимо от начальной концентрации водорода и температуры, равновесие между водородом, поглощенным образцом и оставшимся в газовой смеси, устанавливается в течение 12 мин эксперимента. Аналогичная закономерность соблюдается в интервале температур 900-1500oC.

Пример 4. Изучение реакции восстановления Fe(III+) до Fe(II+) в исследуемом образце методом мессбауэровской спектроскопии. Восстановленный образец соединения I изучали методом мессбауэровской спектроскопии. Поскольку в результате восстановления соединения I образуется Ca9Fe3+1-x

Fe2+x
Hx(PO4)7, то содержание водорода в восстановленном образце контролировали с помощью мессбауэровской спектроскопии по содержанию двухвалентного железа в образце. Установлено, что при концентрации водорода в газовой смеси, равной ≅100% в образце обнаружено 10%Fe3+ и 90%Fe2+. Таким образом, экспериментальные результаты, полученные при изменении объема поглощенного водорода, полностью совпадают с данными, рассчитанными при помощи мессбауэровской спектроскопии.

Получено новое соединение, которое проявляет высокую эффективность при очистке газовых смесей от водорода при температурах 600-1500oC без изменения структуры. При этом в газовой смеси, содержащей 100% водорода, остается 5-10% водорода, в зависимости от температуры: с увеличением температуры очистка газовой смеси проходит более полно.

Похожие патенты RU2081820C1

название год авторы номер документа
ДВОЙНОЙ ФОСФАТ CaCu(PO) В КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ВОДОРОДА 1998
  • Лазоряк Б.И.
  • Жданова А.Н.
  • Морозов В.А.
  • Кхан Насрин
RU2129983C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА 1996
  • Грановский М.С.
  • Сафонов М.С.
RU2097314C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОТОНСОДЕРЖАЩИХ ДВОЙНЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ С ЖЕЛЕЗОМ CaFeH(PO) И МЕДЬЮ СаCuH(PO) 2001
  • Лазоряк Б.И.
  • Белик А.А.
  • Морозов В.А.
  • Жданова А.Н.
  • Котов Р.Н.
  • Малахо А.П.
  • Янов О.В.
RU2229436C2
АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 1995
  • Лазорян Б.И.
  • Васильев Е.В.
  • Голубев В.Н.
  • Струненкова Т.В.
  • Жданова А.Н.
RU2086063C1
КОМБИНИРОВАННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 1993
  • Грановский М.С.
  • Сафонов М.С.
RU2050443C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА (III) И АЛЮМИНИЯ (III) В КИСЛЫХ РАСТВОРАХ 1993
  • Жалованная С.В.
  • Моросанова Е.И.
RU2043629C1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРОФОРМА И ХЛОРИРОВАННОГО В БОКОВУЮ ЦЕПЬ АРОМАТИЧЕСКОГО УГЛЕВОДОРОДА 1995
  • Смирнов В.В.
  • Барковский Г.Б.
  • Ростовщикова Т.Н.
RU2076855C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ (III) И МАРГАНЦА (II) В РАСТВОРАХ 1993
  • Моросанова Е.И.
  • Жалованная С.В.
RU2096764C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИХЛОРАНГИДРИДОВ АДАМАНТИЛ-, АДАМАНТИЛАЛКИЛ- ИЛИ ГОМОАДАМАНТИЛФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ 1992
  • Ерохина Е.В.
  • Ковалев В.В.
  • Шокова Э.А.
RU2057134C1
СОСТАВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ В РАСТВОРАХ 1997
  • Марченко Д.Ю.
  • Моросанова Е.И.
RU2141115C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 081 820 C1

Реферат патента 1997 года ДВОЙНЫЕ ФОСФАТЫ CaFe(PO) (0<x≅1 В КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ВОДОРОДА

Изобретение относится к производству фосфатов, которые могут быть использованы в качестве материалов для очистки газовых смесей от водорода, общей формулы, приведенной в описании. Соединение получено твердофазным синтезом. Новое соединение проявляет высокую эффективность при очистке газовых смесей от водорода при 600-1500oC. Регенерация отработанного образца при окислении воздуха при 700oC позволяет многократно использовать новое соединение для очистки газовых смесей. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 081 820 C1

Двойной фосфат кальция общей формулы Ca<Mv>10,5- 1,5x<D>Fex(PO4)7, где 0 <x <$E=> 1 в качестве материала для очистки газовых смесей от водорода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2081820C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Лазоряк Б.И
и др
Журнал неорганической химии
Механизм для сообщения поршню рабочего цилиндра возвратно-поступательного движения 1918
  • Р.К. Каблиц
SU1989A1
Нивелир для отсчетов без перемещения наблюдателя при нивелировании из средины 1921
  • Орлов П.М.
SU34A1
Типографская шрифт-касса 1917
  • Поволоцкий С.А.
SU1714A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
G
Le Polles, A
El Zazouli, R
Olacuaga, J.M
Dance, G
Le Flem, P
Hagenmuller, Mat
Ress
Bull
Кузнечная нефтяная печь с форсункой 1917
  • Антонов В.Е.
SU1987A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
Вращающийся искровой разрядник с неодинаковым числом подвижных и неподвижных зубцов 1924
  • Макаров И.И.
SU1171A1

RU 2 081 820 C1

Авторы

Лазоряк Б.И.

Жданова А.Н.

Морозов В.А.

Даты

1997-06-20Публикация

1995-01-12Подача