СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОАКТИВНОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C01G49/08 H01F1/00 

Изобретение относится к получению магнитоактивных соединений.

Частицы магнитоактивных соединений могут образовываться благодаря конденсации отдельных молекул. На размер образующихся частиц существенно влияют условия, при которых происходит конденсация отдельных молекул в частицы, поэтому для получения коллоидных частиц магнитных материалов используют различные варианты метода.

Одним из вариантов метода конденсации является реакция химической конденсации высокодисперсного магнетита:

2 FeCl₃+FeCl₂+8 NaOH→Fe₃O₄↓+8 NaCl+4 H₂O.

10%-ные растворы FeCl₂·4H₂O и FeCl₃·6H₂O смешивают при 70°C и при постоянном перемешивании к ним добавляют избыток 10%-ного раствора NaOH. Для ограничения роста частиц использовалось интенсивное перемешивание растворов. Для получения магнетита требуемого состава соотношение солей Fe³⁺/Fe²⁺ должно быть 2 к 1 [Elmore W.С.// Phys. Rew., 1938, V. 54, P. 309].

Существуют способы получения магнитных жидкостей и рентгеноконтрастных средств на основе органических соединений. В качестве магнитного компонента использован магнетит, осажденный из смеси солей железа (II) и железа (III) 25%-ным раствором аммония гидроксида. Замена гидроксида натрия на гидроксид аммония позволяет проводить соосаждение солей при 25…40°C [АС СССР №568598 МКл², С01G 49/08. 1977; АС СССР №861321, МКл² C01G 49/08. 1981; АС СССР №966015, МКл² C01G 49/08. 1982; АС СССР №978860, МКл² А61К 33/26. 1982].

Известен способ, в соответствии с которым первоначально из раствора соли железа (II) осаждается карбонат железа (II), который при температуре 55…60°C в течение 1 ч превращается в магнитоактивный магнетит, отделяемый от жидкости путем декантации до pH 7 [Патент РФ №2230705, МПК⁷ C01G 49/08. 2004]. Недостатком указанного способа является низкая относительная магнитная восприимчивость образующегося магнитоактивного соединения.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, по которому магнитоактивное соединение образуется в результате осаждения из подкисленного раствора соли железа(II), которое проводится в присутствии соли азотистой кислоты. К подкисленному раствору соли железа(II) добавляется расчетное количество соли азотистой кислоты, и полученный раствор подщелачивается. Выделяющийся бирюзовый осадок быстро уплотняется и через некоторое время превращается в магнитоактивное соединение с высокой относительной магнитной восприимчивостью [Патент РФ 2476382, МКИ C01G 49/08 (2006.01), 2013]. Недостатком указанного способа является выделение токсичных оксидов азота.

Задачей изобретения является повышение экологической безопасности, т.е. получение магнитоактивного соединения без выделения токсичных оксидов азота.

Это достигается тем, что магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют водно-аммиачный раствор нитрата серебра.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. К раствору сульфата или хлорида железа (II) добавляется расчетный объем аммиачного раствора нитрата серебра. Сразу же образуется осадок, обладающий магнитной активностью.

Пример 1. Для осаждения магнитоактивного соединения смешивали 1 мл концентрированного водного раствора аммиака и 0,2 мл 0,2 М водного раствора нитрата серебра. Затем добавляли 1 мл 0,1 М раствора сульфата железа (II). Реакцию проводили при 23°C. Сразу же выделился осадок, окрашенный в черный цвет. Относительная магнитная восприимчивость (ОМВ), измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 4,6 г/г железа.

Пример 2. Осаждение магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 7,7 г/г железа.

Пример 3. Осаждение магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 14,4 г/г железа.

Пример 4. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 0,25 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 14,0 г/г железа.

Пример 5. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 4, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 17,9 г/г железа.

Пример 6. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 4, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 20,9 г/г железа.

Пример 7. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 0,3 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 16,4 г/г железа.

Пример 8. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 7, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 21,5 г/г железа.

Пример 9. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 7, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 24,4 г/г железа.

Пример 10. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 0,4 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 19,2 г/г железа.

Пример 11. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 10, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 21,7 г/г железа.

Пример 12. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 10, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 24,2 г/г железа.

Пример 13. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 0,5 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 19,9 г/г железа.

Пример 14. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 24,1 г/г железа.

Пример 15. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 20,9 г/г железа.

Пример 16. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 0,75 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 18,2 г/г железа.

Пример 17. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 16, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 19,4 г/г железа.

Пример 18. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 16, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 21,0 г/г железа.

Пример 19. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 1, отличающихся тем, что объем водного раствора нитрата серебра составил 1,0 мл. Относительная магнитная восприимчивость, измеренная через 5 мин после смешения реактивов, составила 12,2 г/г железа.

Пример 20. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 19, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 60 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 12,2 г/г железа.

Пример 21. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 19, отличающихся тем, что измерение относительной магнитной восприимчивости проводят через 120 мин после смешения реактивов. Относительная магнитная восприимчивость составила 13,4 г/г железа.

Пример 22. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что объем раствора сульфата железа (II) составил 0,9 мл. Относительная магнитная восприимчивость составила 13,4 г/г железа.

Пример 23. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 22, отличающихся тем, что объем раствора аммиака составил 1,1 мл. Относительная магнитная восприимчивость составила 15,7 г/г железа.

Пример 24. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 10, отличающихся тем, что объем раствора аммиака составил 2 мл. Относительная магнитная восприимчивость составила 0,4 г/г железа.

Пример 25. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что конденсацию магнитоактивного соединения проводили при 100°C. Относительная магнитная восприимчивость составила 13,3 г/г железа.

Пример 26. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что добавляли 1 мл 0,1 Μ раствора хлорида железа (II), а продолжительность выдержки реакционной смеси составила 15 минут. Относительная магнитная восприимчивость составила 8,4 г/г железа.

Пример 27. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 13, отличающихся тем, что добавляли 0,9 мл 0,1 Μ раствора сульфата железа (II). Относительная магнитная восприимчивость составила 10,1 г/г железа.

Пример 28. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 27, отличающихся тем, что продолжительность выдержки реакционной смеси составила 40 минут. Относительная магнитная восприимчивость составила 16,0 г/г железа.

Пример 29. Конденсацию магнитоактивного соединения проводили в условиях примера 27, отличающихся тем, что добавляли 1,1 мл 0,1 Μ раствора сульфата железа (II), а продолжительность выдержки реакционной смеси составила 25 минут. Относительная магнитная восприимчивость составила 17,0 г/г железа.

Результаты, полученные при синтезе магнитоактивного соединения, сведены в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемое решение позволяет получать магнитоактивное соединение без выделения токсичных оксидов азота.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении. В качестве окислителя используют водно-аммиачный раствор нитрата серебра. Изобретение позволяет получить магнитоактивное соединение без выделения токсичных оксидов азота. 1 табл., 29 пр.

Способ получения магнитоактивного соединения путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют водно-аммиачный раствор нитрата серебра.