Способ получения кристаллов водорастворимых соединений Советский патент 1991 года по МПК C30B7/00 

Изобретение относится к выращиванию кристаллов путем кристаллизации и может быть использовано для получения визуально однородных нерасщепленных монокристаллов.

Цель изобретения - повышение выхода кристаллов без макродефектов за счет снижения частоты образования разщепленных кристаллов.

Пример 1. Готовят раствор бифталата калия (БФК), насыщенный при температуре 30°С, для чего 125 г БФК растворяют в 1 л перегретой воды. В качестве растворителя используют чистую воду, примеси специально в раствор не вводят. Раствор разливают в 10 кристаллизаторов объемом 100 мл

каждый при комнатной температуре до полного охлаждения.

Контроль за содержанием расщепленных кристаллов осущестзляют путем тотального подсчета.

Процентное содержание расщепленных кристаллов - доля расщепленных кристаллов (ДРК) составляет около 70%.

Пример 2. В качестве растворителя используют воду и смесь растворов примесей, наборы которых представлены в табл.1. Берут набор № 1 в такой пропорции, чтобы концентрация каждой примеси в растворе составляла порядка - г/л, т.е. 990 мл воды и 2 мл растворов примесей. Раствор охлаждают до комнатной температуры, поО

v

С

с

еле чего начинается выпадание кристаллов БФК.

Доля расщепленных кристаллов составляет около 65%.

Пример 3. В качестве растворителя используют смесь воды и растворов примесей набора № 1 в количествах соответственно 980 мл и 20 мл (концентрация каждой из примесей лежит в интервале 10 -10 г/л). Раствор охлаждают до температуры кристаллизации.

Пример 4. В качестве растворителя используют смесь 800 мл воды и 200 мл раствора примесей набора 1. Содержание примесей в рястворе при этом составляет - 10 дня каждого иона. Раствор охлаждают до комнатной температуры. Доля расщепленных кристаллов в осадке около 44%.

В табл. 2 представлены результаты выращивания кристаллов без добавки примесей и при их добавке с различной концентрацией.

Пример 5. В табл. 3 показано воздействие отдельных примесей на частоту пас- щепления кристаллов бифталата калия.

Для приготовления растворов берут нагретые смеси из 980 мл воды и 20 мл рясгво- ра каждого из реакторов, перечисленных в табл. 3, приготовленного из расчета 1 г реактива на 1 л воды; в этих смесях растворяют БФК в таком количестве, чтобы растворы оказались насыщенными при температуре 30°С (125 г БФК на 1 л воды). Концентрация каждого из ионов, индивидуальное плияние которых на расщепленность, проверяется, составляет порядка - г/л. Перегретые растворы заливают в кристаллизаторы и охлаждают до комнатной температуры, в результате чего растворы становятся пересыщенными и из них начинается выпадгние кристаллов БФК.

Величины ДРК в полученных такчм способом кристаллических осадках приведены в табл. 3.

Пример 6. В качестве раствори юля используют смесь 998 мл воды и 2 мл раствора примесей набора № 2 (см. табл. 1). Концентрация каждой отдельной мримеси при этом 10 - 10 г/л. Раствор охлаждают до комнатной температуры.

Доля,расщепленных кристаллов в осадке около 67%.

Пример 7. В качестве растворителя используют смесь воды и раствора приме- сей набора N 2 в количествах 980 мл и 20 мл соответственно (концентрация каждой из примесей лежит в интервале ). Раствор охлаждают до температуры кристаллизации. Среднее значение ДРК в осадке составляет около 48%.

Пример 8. В качестве растворителя используют смесь 800 мл воды и 200 мл

раствора примесей набора Мг 2. Содержание каждой из примесей в растворе составляет при этом 10 - 10 г/л. Раствор охлаждают до комнатной температуры. ДРК в осадке - около 45%.

0Пример 9. Готовят раствор дигидрата

хлорида бария, насыщенный при температуре 30ПС, для чего 500 г реактива засыпают в 1 л воды при температуре около 40°С и перемешивают до полного растворения ре5 актива В ка естве растворителя использу- ю г дистиллированную воду, примеси специально в раствор не вводят. Раствор охлаждают до комнатной температуры, когда начинается кристаллизация Процентное

0 содержание расщепленных кристаллов в осадке составляет около 73%.

Пример 10. Раствор дигидрата хлорида бария готовят так же, как в примере 9. В качестве растворителя используют смесь

5 в.ды и раствора примесей набора № 1 в количествах 998 мл и 2 мл соответственно, при этом концентрация каждого из примесных ионов составляет 10 -10 г/л. Раствс/р охлаждают до температуры кристаллиза0 ции.

ДРК в осадке - около 63%. Пример 11. Раствор дигидрата хлорида бария готовят, как в примере 9. В каче- ст ве раст ворителя используют смесь воды и

5 раствора примесей набора № 1 в количествах 980 мл и 0 мл соответственно (концентрация каждой из примесей лежит в интервале 10 J - 10 г/л) .Раствор охлажда- юг до температуры кристаллизации

0ДРК в осадке - около 47%.

Пример 12. Раствор дигидрата хлорида бария i отовят, как в примере 9. В качестве растворителя используют смесь воды и раствора примесей набора № 1 в количест5 вах 800 мл и 200 мл соответственно. Содержание кахдой из примесей при этом составляет 10 -- 10 г/л. Раствор охлаждают до комнатной температуры. ДРК в осадке - около 46%.

0 . П р и м е р 13. Раствор дигидрата хлорида бария готовят, как в примере 9. В каче- стпе растворителя используют смесь 980 мл и 20 мл раствора примесей набора № 2 (концентрация каждой из примесей лежит в ин5 тервале 10 ° - г/л). Раствор охлаждают до температуры кристаллизации. ДРК Е осадке - около 45%. Пример 14. Раствор дигидрата хлорида бария готовят, как в примере 9, В каче- ст ве раст ворителя используют смесь 980 мл

воды м 20 мл раствора примесей набора № 2 (концентрация каждой из примесей лежит в интервала, Ю г/л). Раствор охлаждают до температуры кристаллизации

ДРК в осадке - около 45%.

Пример 15. Раствор дигидоата хлорида бария готовят, как в примере 9. В качестве растворителя используют смесь 800 мл воды и 200 мл раствора примесей набора №2.

ДРК в осадки - около 45%.

Пример 1G. Готовят раствор винной кислоты, насыщенный при тпмпературо , для чего 1500 г винной кислоты растворяют в 1 л воды, нагретой примерно цо 10°С. В качестве растворителя используют дистиллированную воду, примеси в пае I вер не вводят. Раствор охлаждают до комна; ной температуры, при которой начинается интенсивное выпадание кристаллоп пиннои кислоты.

ДРК в осадке, составляет около 81 % .

Пример 17. Раствор винной кислоты готовят, как в примере 16. В качество ряс- творчюля используют смесь воды и раствора примесей набора № 1 в количества/. 998 мл и 2 мл соответственно, при этом концентрация каждого из примесных иочос состлр ляет 10 - 10 ° г/л Растпор охпаждают до температуры кристаллизации.

ДРК в осадке - около 78%.

Пример 18. Рас i вор винной кислоты готовят, как в примере 16. В качестве растворителя используют смесь воды и растоо- ра примесей набора № 1 в количествах 980 мл и 20 мл соответственно (концентрация каждой из примесей лежит в интервале 10 - 10 г/л). Раствор охлаждают до комнатной температуры.

ДРК в осадке - около 55%.

Пример 19 Раствор винной кисло1ы готовят. как в примеое 16. В качестве ра - творителя испол зуюг смесь 800 мл воды и 200 мл раствора примесей набора N 1. Содержание каждой из примесей при этом составляет 10 - 10 J г/л. Раствор охлаждают до комнатной температуры.

ДРК в осадке - около 57%.

Пример 20. Раствор винной кислой готовят, как в примере 16. В качестве растворителя используют смесь 998 мл воды и 2 мл раствора примесей набора ish 2. Концентрация каждой из примесей при этом 10 Q г/л. Раствор охлаждают до комнат, юй температуры.

ДРК в осадке - Около 74%.

Пример 21. Раствор винной кислоты готовят, как в примере 16. В качестве растворителя используют смесь 980 мл воды и

20 мл раствора примесей набора № 1. Концентрация каждой из примесей лежит в интервале 10 5 - 10 л г/л. Раствор охлаждают до температуры кристаллизации.

ДРК и осадке - около 57%.

Пример 22. Раствор винной кислоты готовят, в примере 16. В качества рас- (рорител.я используют смесь 800 мл воды и 200 мл оаствора примесей набооа № 2. Содержание каждой примеси при этом чяет 10 4 - 10 г/л. Раствор охлаждают до комнатной температуры.

ДРК в осадке - около 5J%.

| ехнико-экономическоя эффективность

предлагаемого способа по сравнению с про- ioTHtioM заключается прежде всего в повышении выхода бездефектных кристаллов различных водорастворимых соединении з-ч С -ет снижения выхода из расщепленных

кристаллов, обусловленного теп. что рлс- еор, из которого производится кристаллизация, специально л a i р я з н я с- т с я примесями. Учитывая широкую рагпростра ценность процесса расщ-мтлония, создающего одну из основных помех получению ехничг ки ценных бездефектных монокристаллов, выращиваемых из водных раство- р о Р м о х. н о ожидать экономического 1ФФГ-КГЯ, определяемого обьектпм игппльзования, за счет отказа от применения гверхчистых дорогостоящих реактивов (по- скол ,( / реактив псе равно искусственно подвергается загрязнению), а также за счет экономии исходных реактивов, электроэн- пгии и времени, расходуемых иа получение од юг 1 6езде(})ектного кристалла.

Фп р м у л а изобретения

1 Способ получения кристаллов водораг, г нпрпмых соединении, включающий р,т тнорение исходного вещества о воде и нагрев до получения пересыщенного рас- гвора содержащего примеси, с гюследующим охлаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода кристаллов без мчкродеф-ектов за счет снижения частоты образования расщепленных кристаллов, перед растворением исходного вещества в

воду нпидят примеси в виде водных растворов не менее десяти неорганических соединении, при концентрации каждой ионной компоненты примеси 1010 г на 1 л

расггопа исходного вещества.

2. Способ по п. 1,отличающийся

тем, что для введения примесей используют водные растворы следующих соединений: CoSo MgSCM, FeF3, CuSO/i, ZnSCM. КА(5Сф, КЗОз, КСгСМ. КзРе(СЫ)б, КСЮ4. KCr(.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что для введения примесей используют водные растворы следующих соединений:

Bad2, SrCl2, KCNS, RbJOa, CaJ2, NHoBr, CdBra. CsNOa, ШОз, KJCM. КВгОз.

Таблица 1

Изобретение относится к выращиванию кристаллов водорастворимых соединений, может быть использовано для получения визуально однородных нерасщепленных кристаллов и обеспечивает повышение выхода кристаллов без макродефектов за счет снижения частоты образования расщепленных кристаллов. Способ включает растворение исходного вещества в воде и нагрев до получения пересыщенного раствора с последующим охлаждением. Перед растворением в воду вводят примеси в виде не менее десяти неорганических соединений при концентрации каждой ионной компоненты примеси 10^-4 - 10^-5 г на 1 л раствора исходного вещества. Для введения примесей используют водные растворы следующих соединений: COSO₄, MGSO₄, MNSO₄, FEF₃, CUSO₄, ZNSO₄, KAL(SO₄)₂, KSO₃, KCRO₄, K₃FE(CN)₆, KCLO₄, KCR(SO₄)₂ или BACL₂, SRCL₂, KCNS, RBJO₃, CAJ₂, NH₄BR, CDBR₂, CSNO₃, LIJO₄, KBRO₃. Доля расщепленных кристаллов уменьшена с 87 - 73 до 42 - 57%. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Ионы, входящие в набор примесей

2+

.2 +

Ва , Srz , K+, Kb, Caz+, МНЈ, Cs+, Cd2, Li, Юз, 10, BrOj, NOj, Br-, СГ ,1 , CNS

Cof,Mg, Mn, F,

Cui+,Zn2, &. , Cr ,

SOJ,F- A13 CrO«;

ClO, , CN

Реактивы, используемые для приготовления набора примесей

ВаС1а, SrCl2, KCNS, RbI03, CaI2, , CaN03, ,CdBr2, LilOj, KBrO,, KIO

CoSO+, MgSO, MnS04, FeF3, CuSO, ZnSO+, KAI(SO+)2 , KCr(SO)z , KS05, KCrO, (CN)6 KC10+

Таблица 2

Таблица 3