Способ получения аморфного фосфата циркония Советский патент 1982 года по МПК B01J20/06 C01B25/26 

(S) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОГО ФОСФАТА ЦИРКОНИЯ

Изобретение относится к синтезам неорганических ионообменных материалов, конкретно к аморфному фосфату циркония ) которые могут быть использованы в качестве термо- и радиационностойких сорбентов для концентрирования и разделения различных ионов, например Cs 137 или Rb 87.

Одним из свойств, характеризующих неорганические ионообменные материалы, является гидролитическая стабильность.

Известен способ получения гидролитически устойчивого ФЦ, обладающего кристаллическим строением 1J.

Недостаток способа заключается в том, что синтезируемые по нему иЬнообменники вследствие ионситового эффекта практически не сорбируют ионы тяжелых щелочных металлов из кислых и нейтральных растворов.

Наиболее близким к .изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения аморфного фосфата циркония, включающий взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом щелочног металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания с последующей отмывкой и сушкой полученного ксерогеля. Получившиеся по данному способу сорбенты

10 селективно поглощают ионы Cs и Rb из растворов с .

Недостаток данного способа состоит в том, что синтезируемые по нему сорбенты обладают малой гидролити15ческой устойчивостью в нейтральных, и слабощелочных средах. Контактирование их с растворами, имеющими рН 8-9, приводит к необратимой потере сорбентом фосфат-ионов.

20

Целью изобретения является создание способа получения -аморфного ФЦ, обладающего повышенной гидролитической стабильностью. Поставленная цель достигается еог ласно способу получения аморфного; ФЦ включающему взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом щелочного металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания, последующую отмывку и сушку полученного продукта,гидрогель подвергают гидротермальной обработке в воде при lOO-lSO C в течение 5-7 ч. Технология способа состоит в следующем . Смешивают азотно- или солянокислы соли циркония с форсфориой кислртой или фосфатами щелочных металлов. Пос ле образования осадка в виде геля ег выдерживают для созревания 2-3 ч, за тем полученный гидрогель промывают до слабокислой реакции промывных вод и подвергают гидротермальной обработ ке в воде при 100-150 С в течение 5-7 ч. Данную операцию проводят в тефлоневой ампуле, в которую помещают гидрогель ФЦ, заливают небольшим слоем воды и затем помещают ампулу в автоклав. Температурные и временные интервалы обработки подбирают экспериментально, при меньшем времени и температурё не происходит достаточного увеличения гидролитической устойчивости, при больших происходит частичная перестройка структуры сорбента, сопровождающаяся потерей его селективности по отношению к тяжелым щелочным ионам. Обработка в выбранных температурных интервалах сорбентов более 7 ч не приводит к улучшению физико-химических характеристик готового продукта. П р и М е р 1. К 2 л .0,2 И раство ра ZrO(NOi)- по каплям при постоянно перемешивании прибавляют 2 л 0, И раствора фосфорной кислоты. После смешения гель выдерживают для созревания под маточным раствором в течение 2 ч, а затем его промывают до рН k и фильтруют на воронке Бюхне ра, 10 г полученного гидрогеля .помещают в тефлоновую ампулу и заливают слоем воды так, чтобы вода лишь покрывала гранулы. Ампулу помещают в ав токлав и выдерживают при 150С 5-7 ч После автоклавирования получают гранулированный продукт с более высокой гидролитической стабильностью и с такой же ме(1анической прочностью Обменная емкость практически не уменьшается. Выход фосфат-ионЬв в раствор в результате автоклавирования меньше %, Отношение P/Zr в твердой фазе составляет 1,57. Обменная емкость по иону калия при рН 8 составляет k,S мгэкв/г, по иону цезия 5,1 мГЭкв/г, по иону лития k,2 МГЭКВ/Г. По данным рентгенофазового. анализа полученный образец является рентгеноаморфным. Пример 2. К1л 0,2 М раствора оксихлорида циркония приливают 0, М раствор однозамещенного фосфата натрия. Гель отмывают методом декантации до рН 3, отсасывают на воронке Бюхнера и помещают в тефлоновый стакан. Стакан помещают в автоклав и обрабатывают гель при 7 ч. Обработанный продукт высушивают и заливают водой. Полученный образец по свойствам аналогичен, приведенному в примере 1. В таблице приведены сравнительные данные концентраций фосфат-ионов в равновесном контактирующем растворе при потенциометрическом титровании ФЦ в cиcteмe КС2.-КОН (объем раствора 20 мл, навеска сорбента 0,2 г), полученные по предлагаемому и известному способам. Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет получать аморфный фосфат циркония С повышенной гидролитической стабильностью, а также механической прочностью. Вместе с тем, предлагаемый способ прост в исполнении, не требует больших энергетических затрат и дополнительного расхода реактивов. Уменьшение количества растворимых фосфатов в равновесном растворе по сравнению с .полученным по известному способу, достигается образцом для автоклавированных материалов как в кислой, так и в щелочной области. Причем значение рН катастрофической деструкции ионита сдвигается приблизительно на единицу в сторону увеличения для модифицированного материала по сравнению с исходным, что для эффективной работы сорбента в этой области имеет особо важное значение. Предлагаемый способ может найти применение при получении гидролитически устойчивого ФЦ для извлечения тяжелых щелочных металлов из слабокислых и слабощелочных раство.ров.

ОО Катастрофическая деструкция образца. Формула изобретения 1. Способ получения аморфного фос фата циркония, включающий взаимодействие водорастворимой соли циркония с фосфорной кислотой или фосфатом ще лочного металла с образованием осадка в виде гидрогеля, его выдержку для созревания с последующей отмывкой и сушкой полученного продукта, отличающийся тем,, что, с целью повышения гидролитической стабильности готового продукта, гидрогель перед сушкой подвергают гидротермальной обработке в воде при 100-150°С. 2, Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что гидротермальную обработку ведут в течение ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.3. Jnorg. Nuct. Cham, 1964, 26, p.117-119. 2. Патент США N 305661 7, кл. С 01 В 25/26, 1962 (прототип)