Способ получения неорганических ионитов Советский патент 1988 года по МПК B01J20/30 

Од

аь

Изобретение относится к области синтеза неорганических сорбентов, главным образом, на оснозе фосфатов или арсенатов металлов IV группы и может быть использовано для получения ионитов, обладающих хорошими эксплуатационными характерист1жами. Известен способ получения неорганических сорбентов на основе фосфатов олова или циркония, по KOTdpOMy с целью повьшеиия механической прочности сорбентов, гранулированных методом замораживания, гранулы после размораживания обрабатывают полярной органической жидкостью, преимущест-г венно спиртом или ацетоном. Недостатком способа является то, что увеличения механической прочности гранул по этому способу можно ДОСтигнуть только в случае гранулирования сорбентов методом замораживания, в то время как его использование для образцов, гранулированных высушиванием при повышенной температуре, не при носит какого-либо положительного эффекта. . Наиболее .близким по описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента на основе фосфата или арсената циркония, в соответствии с которым смешивание соли циркония с фосфат-или арсенатсодержа щим реагентом проводят в присутствии 0,4 М раствора цитрата натрия. Затем гелеобразный осадок промывают водой и гранулируют высушиванием при повышенной температуре. К недостаткам указанного способа относятся: малый выход продукта и ра бочей (крупнее 0,25 мм) фракции сорбента, а также недостаточно высокая механическая прочность гранул сорбен гзЦелью изобретения является повышение выхода готового продукта и дол крупной фракции ( 0,25 мм), а также механической прочности сорбентов на основе фосфатов или арсенитов металлов IV группы. Поставленная цель достигается опи сьшаемь1м способом получения неорга нических ионитов путем взаимодействи соли металла IV группы с раствором фосфат или арсенат-содержащего реагента в присутствии органического со единения, в качестве которого исполь зуют кислоту (или ее соли), выбранны из ряда пиридинкарбоновых кислот, например с -пиколиновую кислоту или ее соль, с последующей грануляцией продукта высушиванием при повышенной температуре. Предпочтительным является введение в реакционную смесь пиридинкарбоновой кислоты или ее соли при мольном соотношении фосфор или мышьяк: металл IV пиридинкарбоновая кислота, равном (О,5-6):1:(О,3-5). Отличительным признаком способа является проведение взаимодействия исхбдных реагентов в присутствии органической кислоты (или ее соли), выбранной из ряда пиридинкарбоновых кислот. При этом в качестве последней берут о( -пиколиновую кислоту или её соли. Другое отличие способа состоит в том, что пиридинкарбоновую кислоту или ее соль вводят в реакционную смесь при мольном соотношении фосфор или мьш1ьяк: металл IV группы: пиридинкарбоновая кислота, равном (0,5-6):1: :(0,3-5). Технология способа состоит в следующем. При интенсивном перемешивании сливают вместе раствор соли металла IV группы и раствор, содержащий фосфат (или арсенат) или пиридинкарбоновую кислоту, например о -пиколиновую кислоту. Фосфат (или арсенат) вводят в реакционную смесь в виде соответс твующей кислоты (ортофосфорной или ортомьш1ьяковой) или растворимой соли. Вместо о -пиколиновой кислоты также можно использовать ее растворимые соли, пиколинаты щелочных металлов. Мольное соотношение основных компонентов при синтезе должно находиться в пределах А:Ме:ПК (О,5-6):1:(0,3-5), где А - фосфор или , Me металл IV группы, ПК - пиколиновая кислота или ее.соль. Полученный осадок отмьшают водой до рН 3 и отделяют от маточного раствора фильтрацией с отсосом, после чего гранулируют высушиванием при повышенной температуре, . Введение о -пиколиновой кислоты в реакционную смесь позволяет получать сорбент со значительно большей долей рабочей фракции. Кроме того, увеличивается общий выход продукта, а также механическая прочность гранул сорбента. Об этом

3669692

свидетельствуют данные нижеследующих примеров, приведенные в таблице,

Продолжение таблицы

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ИОНИТОВ путем взаимодействия соли металла IV группы с раствором фосфат- или арсенатсодержащего реагента в присутствии органических соединений с последующей грануляцией высушиванием при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повьшёния выхода готового продукта и доли крупной фракции(>& 0,25 мм), а также механической прочности сорбентов, взаимодействие осуществляют в присутствии органиче- . ской кислоты (или ее соли), выбранной из ряда пиридинзсарбоновых кислот.2.Способ по П.1 и 2,~ о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что пиридинкарбоно*' вую кислоту (или ее соль) вводят в реакционную смесь при мольном соотношении фосфор или мьшгьяк : металл IV группы : пиридинкарбоновая кислота, равном

Пример 1.1л. 0,25 М раствора TiCl в 0,1 М НС1 смешивают при интенсивном перемешивании с 1 лО,2М HjPO, содержащей 0,025 моль/с ci пиколиновой кислоты. Осадок промьтают водой, отделяют от раствора и высушивают при 60°С. Свойства сорбента приведены в таблице 1 (образец 2). Для сравнения приведен синтез в отсутствии 0 -пиколиновой кислоты в реакционной смеси (образец 1) и по способупрототипу (образец 3).

Пример 2. 2М раствор мьшгьяковой кислоты, содержащей 0,5 М -пиколиновой кислоты, смешивают при энергичном перемешивании с равньм объемом 1 М раствора TiCl4 в О,1 М НС1 -(образец 5). Дальнейшие операции выполнились как в примере 1, . Образец 4 был синтезирован без введения 0 -пиколиновой кислоты, а образец 6 - по способу - прототипу.

Пример 3. Проводят паралп- лельный (одновременный) слив 0,5 М раствора однозамещеиного фосфата натрия, содержащего 0,16 М пиколината натрия, с раствором, содержащим 0 0,5 моль/л оксихлорида циркония. Смесь интенсивно перемешивают. Соотношение объемов растворов 3:1 (образец 8). В отсутствии пиколината получен образец 7, а по способу прототипу - зец 9. Дальнейшие операции, как в примере 1.

И р и М е р 4. Проводят параллельный слив 0,5 М раствора оксихлорида циркония с 0,5 М раствором арсената натрия, содержащего О (образец 10) или О,1 моль/л (образец 11).пиколината натрия. Соотношение объемов растворов 1:2. Дальнейшие операции - как в примере 1. По способу - прототипу синтезировался образец 12.

Пример 5. К10лО,5М , содержащей О (образец 3 ) или 0,4 моль/л (образец 14) -пиколиновой кислоты при перемешивании добавляют 2 л, 0,5 М раствора оксибромида гафния. Дальнейшие операции - как в примере 1, Образец 15 получен по способу-прототипу. Пример 6. К10лО,ЗМ раст вора арсената натрия, содержащего О (образец 16) или 0,25 моль/л (образец 17) пиколината натрия, добавляют при перемешивании 1 л 0,5 М раствора оксибромида гафния. Дальше - как в примере 1. Образец 18 получен по спо собу - прототипу. Пример. К2лО,05М раствора при перемешивании добавляют 1 л 0,4 М фосфорной кислоты, содержащей О (образец 1) или 0,3 (образец 20 ) моль/л «/-пиколиновой кислоты. Полученные осадки отмьгоают водой до рН 2,5-3 и гранулируют ме тодом замора живания геля. Образец 21 получен по способу прототипу. Примере. К2лО,05М раствора SnCli4 при перемешивании добавляют 1 л 0,4 М мьш1ьяковой кислоты, содержащей О (образец 22) или 0,3 моль/л (образец 23) о(-пиколиновой кислоты. Далее - как в примере 7. Образец 24 получен по способу - прототипу. Характеристики сорбентов, полученных предложенным и известным способами, приведены в таблице. Сопоставление данных, приведенных в таблице, показьшают, что предлагаемый способ синтеза позволяет получать образцы сорбентов, механическая прочность гранул которых в 2-3 раза вьппе, чем у сорбента, синтезированного по способу-прототипу. Повышается также существенно общий выход продукта и доля крупной (рабочей) фракции. то-есть значительно уменьшаются потери сорбционного материала. Вводимую в синтез о(-пиколиновую кислоту можно использовать неоднократно, так как она легко выделяется из маточного раствора и первых промывных вод; о(-пиколиновую кислотулеглегко выделить, например упаркой. , Таким образом,предложенный способ может найти применение в области синтеза неорганических сорбентов, применя-: емь1х в жестких режимах зксплуатации, например при очистке сточных вод от примесей тяжелых металлов.