Способ получения неорганического сорбента на основе гидратированных триполифосфатов трехвалентных металлов Советский патент 1983 года по МПК B01J20/06 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО НА ОСНОВЕ ГИДРАТИРСЖАННЫХ ТРИПОЛИФОСФАТС® ТРЕХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ

. - V -; .

Иэофетенве ОТНОСИТСЯ к химической техиояогвя а именно к синтезу неорганических сорбентов, и может быть паслопьзоваво дяя пояучеуеа гифолвтически устоБчивого фосфорсодержащего: квтнонв на основе трехваяевтного ванадия.

Известен способ получения неоргаш ческого сорбента на основе трштолифосфв та железа, вмеющего в структуре гидратнута воду и обладакипего спосоС остыо обменивать в слабоввслых растворах протон на катионы од1ао-двухвалентных металлов.

Недостатком этого способа является то, что получаемые по нему сорбенты ,5 обладают малой обменной емкостью в слабокислых средах {около 3,5 мг-зкв/г сорбента при рН 2-7), а также недостаточной гидролитической устойчивостью в данных растворах.20

Наиболее близким к изобретению до технической сушности и достигаемому результату является способ получения неорганического сорбента на основе гидратированных триполифосфатов трехвалентных металлов, включающий взаимодействие маталла с фосфорной кислотой при п(Жышеш1Ой температуре, поспедук щую выдержку образовавшегося расплава в изотермических условиях, отделение ; кристаллов готсжсяо продукта от расплава водой, их промывку и сушку. Сорбент получают путем изотермического нагрева металлического хрома в среде фосфорной кислоты при 25О-27О°С ивыдержке при этой температуре в течение 3-4 суток с последухшшм отделением из расплава кристаллов готового продукта водой. После его отмывки и сушки получают кристаллический продукт - дигидрат кислого триполифосфата хрома (ТФХ), имеющий следующую структурную формулу:

HaCfp,,0 oaV4a.O.

Недостатком способа является то, что получившиеся.по нему сорбенты также обладают относительно малой обменной емкостью в слабокислых растворах и недостаточной гидролитической устойчивостью, что препятствует использованию их в многоцикличньк сорбционных процессах. Целью Ичзобретения является повышение o&v etraoft емкости и гидролитической устойчивости в слабокислых растворах. Цель достигается описываемым спосо бом получения неорганического сорбента на основе гидратированных триполифосфатов трехвалентных металлов, включаю щим взаимодействие металла, в качест ве которого используют ванадий, с фосфорнойкислотой .при 230-25О°С при мольном соотношении ванадий: фосфорная кислота ,674r/CM), равном 1:5,56,5, и последуклцуто выдержку образовав шегося расплава в изотермических уелоВИЯХ, отделение кристаллов готового про дукта от расплава водой, их промывку и сушку. Технология спсюоба получения сорбент состоит в следующем. Проводят взаимодействие маталлического ванадия и фосфорной хислоты (с| 1,674 г/см ) при их мольном соотношении 1 : 5,5-6,5 при 160-200С. После полного растворения металла полученный расплав помещают в печь и вы держивают при 24О-1О°С в течение 3-4 дней. Данные условия являются опт мальными, так как приводят к кристаллизации в расплаве максимально близкого к творите чес кому количества конечно го продукта, которое в данных условиях составляет около 89 %. Полученные кристаллы отделяют от расплава водой путем фильтрации, промывают и высушивают на воздухе. Полученное в результате данного син теза соединение представляет собой по результатам химического, рентгенофазового и термического анализов, а также пр данньпи ИК-спектроскопии, дигидрат кислого триполифосфата ванадия ( 1И ) (ТФВ) формулы HiVP,,Oio-2HiO. Пример. Kir металлического ванадия приливают 8,2 мг H:jPOA (6 1,674). Растворение металла ведут при 16О-2ОО С. Затем полученный рас плав помещают в сушильный шкаф и выдерживают при 240-10 С в течение 3дней. Полученные кристаллы отделяют от расплава водой, промывают на фильтр и высушивают промывкой спиртогу, ацетоном или на воздухе. В итоге получают 5,9 г вещества, представляющего собой бледно-зеленые призматической формы кристаллы с размерами 0,05-0,03 мм. Теоритически возможная величина получения ТФВ составляет для данного соотношения компонентов 6,693 г в расчете на яигидрат (т. е. реальный выход 88, 75 %). П р и м е р 2. Проводят сравнительное определение величины обменной емкости (ОЕ) и гидролитический устойчивости ТФВ и сорбента (ТФХ), полученного по способу-прототипу. Для этого изучают ионный обмен в системе NaCCNaOH на данных сорбентах при 25 С в статических условиях. Одновременно в растворе определяют ко-личество фосфора и по нему рассчитывают степень гидролиза (А, %) сорбентов при различных рН равновесного раствора. Полученные результаты приведены в таблице. Как видно из таблицы, величина теоретической обменной емкости для ТФВ (TOE 5,85 мг-экв/г достигается при рН 3,05; при этом А составляет всего лишь 0,32 %. В точке с рН-2,13, предшествукщей точке эквивалентности, А 0,13 %, что меньше, чем для соответствукщего значения А ТФХ в 21 раз. Во всем интервале рН 1,77-8,55 ТФВ гидролитически значительно более устойчив, чем ТФХ. В слабокисльп средах при рН 1,77-2,43 величина ОЕ для ТФВ на 1,1-0,7 мг-экв/г больше, чем для ТФХ. ТФВ пригоден также для многоциклического использования. Тг.к, после 5 циклов замещения Н-НЧа и за етиого изменения величины ОЕ по натрию не наблюдается. Ионы натрия элюируют 0,10 н. раствором нес в дина гаческом режиме. Степень гидролиза обменника в водных растворах не превьпиает О,30 % за 6 суток. После контактирования ТФВ с бкдистилированной водой в течение двух кдасяцев величина А составила 0,21 %, тогда как для ТФХ 0,6 %. Таким образом, полученный сорбент обладает ярко выраженными катионообменными свойствами в слабокислых растворах и по своей гидролитической устойчивости превосходят другие сорбенты на основе триполифосфатов металлов. Технико-экономические преимущества данного сорбента состоят в том, что в

5J:Sl940016

слабокислых средеос с его помощью мсек-Способ может найти применение при

но проводить допогапггепьное обессолива синтезе гидролитически устойчивых ноние растворов & количестве 0,7 мг эквноо& юиииков для сорбции различных ионоп

металла / г сорбента.из слабокислыхи нейтральных растворов.