Способ получения диоксида титана Советский патент 1991 года по МПК C01G23/53 B01J37/02 

Изобретение относится к способам получения диоксида титана с бимодальной пористой структурой и высоким обьемом пор, который может быть использован в качестве носителя в катализаторах, непосредственно как катализатор, а также в качестве ионооб- менникэ.

Цель изобретения состоит в повышении качества конечного продукта за счет образования бимодальной пористой структуры с высоким объемом пор.

Пример 1. Для приготовления 50 г диоксида титана 70 мл четыреххлористого титана марки О.С.Ч. растворяют в 150 мл смеси соляной кислоты и воды, взятых в соотношении 1:1. Из полученного раствора осаждают гидроокись титана 10%-ным водным раствором NaOH при постоянной температуре 70°С и постоянном рН, равном 3. Для этого в стакан наливают 200 мл дистиллированной воды, нагревают до 70°С и при

интенсивном перемешивании механической мешалкой и постоянной температуре, равной 70°С, одновременно прикапывают растворы четыреххлористого титана и 10%- ный водный раствор NaOH. Скорость прикапывания растворов четыреххлористого титана и NaOH выбирают такой, что рН образующейся суспензии составляет 3. В данном случае прикапывание раствора четыреххлористого титана проводят со скоростью 10 мл/мин, a NaOH - со скоростью 12,5 мл/мин, рН образующейся суспензии на протяжении всего опыта контролируют ионометром ЭВ-74, а температуру - термометром. Образовавшийся осадок отфильтровывают на нутч-фильтре и промывают дистиллированной водой в количестве 5 л, формуют в гранулы диаметром 4 мм через металлический шприц, сушат на воздухе до воздушно сухого состояния, а затем в сушильном шкафу при 110°С.

м

Ј

О

Јь

ON

чэ о

ю

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 осаждение раствора четыреххлористого титана проводят при рН 2.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 1 и температуре 85°С.

П р и м е р 4. Для приготовления 50 г диоксида титана 70 мл ПСМ растворяют в 250 мл смеси HCI и Н20 в соотношении 1:1. Из полученного раствора осаждают гидроокись титана 30%-ным водным раствором МаОН при 50°С и постоянном рН, равном 3,5, аналогично примеру 1. Затем осадок отфильтровывают и промывают водой в количестве 5 л. Формуют гранулы диаметром 4 мм, сушат на воздухе, а затем в сушильном шкафу при 110°С.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при 85°С.

П р и м е р 6. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 4,5 и температуре 85°Г а осадок промывают 10 л воды.

Пример. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 5 и температуре 85°С.

П р и м е р 8. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при 20°С и рН 3,5.

П р и м е р 9. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 5 и температуре 20°С.

ПримерЮ. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при 20°С.

Пример 11. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 2 и температуре 40°С,

П р и м е р 12. Аналогично примеру 1 осаждение проводят 30%-ным раствором NaOH при рН 4,5 и температуре 85°С.

П р и м е р 13. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 2 и температуре 85°С, а осадок промывают 10 л воды,

П р и м е р 14. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 2 и температуре 50°С.

Пример 15. Аналогично примеру 1 осаждение проводят при рН 3 и температу- реЮ°С.

П р и м е р 16. Для приготовления 50 г диоксида титана 70 мл ПСЦ растворяют в 150 мл смеси HCI и Н20 (1:1). Полученный раствор осаждают 10%-ным водным раствором КОН при 85°С и постоянном рН, равном 3, аналогично примеру 1. Осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой в количестве 5 л. Формуют в гранулы диаметром 4 мм, сушат на воздухе и в сушильном шкафу при 110°С.

П р и м е р 17. Аналогично примеру 16 осаждение проводят ,при рН 4,5 и температуре 85°С.

П р и м е р 18. Аналогично примеру 16 осаждение проводят при 20°С.

П р и м е р 19. Аналогично примеру 16 осаждение проводят при 20°С и рН 4,5.

П р и м е р 20, Для приготовления 50 г

диоксида титана 70 мл четыреххлористого титана марки О.С.Ч. растворяют о 150 мл смеси HCI и Н20 (1:1). Полученный раствор осаждают 10%-ным раствором LIOH при

85°С и рН 3. Процесс осаждения проводят аналогично примеру 1. Осадок отфильтровывают и промывают водой в количестве 3 л, затем формуют через шприц, сушат на воздухе и в сушильном шкафу при 110°С.

П р и м е р 21. Аналогично примеру 20 осаждение проводят при рН 4,5, а осадок промывают tO л воды.

Пример 22. Аналогично примеру 20 осаждение проводят при рН 3 и температуре20°С.

П р и м е р 23. Аналогично примеру 1 образец после сушки подвергают термообработке при 300°С в течение 4 ч.

Пример 24. Аналогично примеру 1

образец после сушки подвергают термообработке при 350°С в течение 4 ч.

П р и м е р 25. Аналогично примеру 20 образец после сушки подвергают термообработке при 300°С.

Характеристика получаемого диоксида титана в зависимости от условий его осаждения (примеры 1-19) и также от температуры прокаливания(примеры 20-22)приведена в таблице (для сравнения приведена характеристика продукта, полученного по известному способу),

В полученном по предлагаемому способу диоксида титана распределение пор по размерам измеряют в адсорбционной установке DigiSorb-2600, общий объем пор VЈ рассчитывают из значений насыпной (А, г/см j и истинной р, г/см ) плотностей по соотношению1

45

v 0,6 1

Истинную плотность измеряют по гелию на приборе AutoPycnometer-1320. Удельную поверхность образцов определяют экспрессным методом по тепловой десорбции аргона

Выбор осадителя NaOH, КОН, IJOH обусловлен тем, что при использовании дру- того осадителя, например NH/jOH, при рН в интервале 1-10 не формируется диоксид титана с ярко выраженной биомодальной пористой структурой.

Выбор интервала рН осаждения 2-4,5 и температуры 20-85°С или рН 3-4,5 и температуры 20-85°С ограничивает область значений рН и температуры, в которой формируется бимодальная пористая структура. При температуре 20-85°С в области рН 4,5 осаждается диоксид титана с однородно-пористой структурой и средним даметром пор

о

500 А. При рН 2 при 50-85°С и при РА 3 и температуре 20°С формируется диоксид титана, необладающий бимодальной структурой. Проведение процесса при температуре выше 85°С затруднительно из-за сильного исдарения жидкости. Бимодальная пористая структура образцов сохраняется и после термообработки при 300°С. При увеличении температуры прокаливания бимодальная пористая структура разрушается.

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество конечного продукта за счет образования бимодальной пористой структуры с высоким объемом пор, что позволяет при его использовании в каталитических процессах, протекающих в области

внутренней диффузии, увеличить активность катализатора в 3-7 раз, а также внести большие количества активного компонента при его использовании в качестве носителя.

Формула изобретения

Способ получения диоксида титана, включающий одновременное сливание в во

ду солянокислого раствора четыреххлори- стого титана и раствора осадителя при постоянных рН и температуре и интенсивном перемешивании, осаждение, промывку, сушку и термообработку образовавшегося

осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества конечного продукта путем образования бимодальной пористой структуры с высоким объемом пор, в качестве осадитеяя используют гидроксиды щелочных металлов и осажение ведут при рН 2,0-4,5 и температуре 50-85°С или при рН 3,0-4,5 и температуре 20-85°С.

Изобретение относится к способу получения диоксида титана и позволяет повысить качество конечного продукта за счет образования бимодальной пористой структуры с высоким обьемом пор. Солянокислый раствор четыреххлористого титана и раствор гидроксида щелочного металла (NaOH, КОН, L ЮН) одновременно сливают в воду при поддержании постоянного рН 2,0-4,5 и температуры 20-85°С и интенсивном перемешивании. Полученный осадок промывают, сушат, термообрабатывают и анализируют. Получают диоксид титана с бимодальной структурой (порами с преимущественным оо диаметром d 80 А и d 800 А) и высоким обьемом nop(Vj 1 см /г). Полученный продукт эффективно может использоваться в качестве носителя катализатора, собственно катализатора и ионообменника. 1 табл.

Продолжение таблицы

Примечание. S06m удельная поверхность; V.- общий объем пор; V пор во А

о

объем перового пространства с диаметром пор 80 А;

S пор во,о А удельная поверхность пор с диаметром 80 А;

V пор 800 А объем порового пространства с диаметром

о пор 800 А.

Продолжение таблицы