Способ получения оксидалюмофосфатного пористого материала

СОЮЗ СОВЕТСКИсоцидлистичРЕСПУБЛИК х 19 1)5 В 01 Л 20/08,В 25 3 ОСУДАРСТВЕННЫО ИЗОБРЕТЕНИЯМРи пют сссР КОМИТЕТОтнРытиям НИЕ ИЗОБРЕ ЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1-26(46) 15.03.9 (71) Инститхимии АН БС(54) СПОС ФАТНОГО П (57) Изоб гии получ могут быт ЭМО ПОЛУЧЕНИЯ ОКССТОГО МАТЕРИАЛ ло относится к те люмофосфатов, к льзованы в качес тени орь ния е чсп Изоб технологииторые могуте носитеол ов, ние сорб" радиуса п р еП р и м е р 1, К раствору, содер жащему 28,13 г нонагидрата нитрата алюминия в 500 мл дистиллированной воды, добавляли 6,46 мл ортофосфорной кислоты плотностью 1,723 г/см, Отношение А 1:Р в растворе 0,75:1, В емкость, снабженную электрической мешалкой и электродами иономера универсального ЭВ, вливали 150 мл дистил лированной воды, К этой воде с помощью шланга дозировочного насоса ЭР 2-2 добавляли кислый раствор со скоростью, 1,0 мп/мин. Скорость подачи раствора мывной жидкости. Расход водного раствора гидрата аммиака составлял 105 мл. Порции промытого гидрогеля массой 20 г помешали в колбы с притертыми пробками и вносили в каждую 50 мл водных растворов, содержащих 0,3, 0,7, 1,5, 3,0 мас,7 цетилпиридинийхлорида соответственно. Гидрогели в колбах разбивали до состояния равретение относится к п учения алюмофосфатов, к быть использованы в качест лей катализаторов и сорбенЦель изобретения - повыш ционного объема и среднего 2носителей для катализаторов и сорбентов, и позволяет увеличить сорбционны объем и средний радиус пор, а также повысить качество продукта. Способ включает гелеобразование смеси соли алюминия с фосфорной кислотой в присутствии гидрата алюминия при постоянном рН с последуюшим отделением, промывкой, высушиванием при комнатной температуре и термообработкой продукта, при этом суспензию промытого гидрогеля перед высушиванием выдерживают в растворе катионного поверхностно-активного вещества - цетилпиридинийхлорида в течение 16-24 ч, 1 з,п ф-лы, 2 табл. гидрата аммиака, приготовленного растворением 150 мл концентрированногогидрата аммиака в 150 мл дистиллированной воды, регулировали таким образом, чтобы поддерживать рН энергичноперемешиваемой реакционной смеси постоянным и равным 8,0. После добавления всего объема кислого раствора .осадок вьдерживали 0,5 ч и промывалина фильтре дистиллированной водой дополного отсутствия ИО -анионов в про 1549582номерной кашицеобразной массы, выдерживали в течение 16 ч, отделяли фильтрацией, Формовали в экструдаты диаметром 1 мм, высушивали до состояния5 ксерогеля при комнатной температуре в течение 4-х сут и прокаливали на воздухе при 700 С в течение 4-х ч. Образцы после прокаливания были рентгеноаморфны, Сорбционный объем и 1 О средний радиус пор полученных окидалюмофосфатов: 0,0 см (г и 113 А;0 36 см /г и 103 А; 04 см /г и 101 А; 0,39 см /г и 87 А.П р и м е р 2, К раствору, со держащему 75,03 г нонагидрата нитрата алюминия в 500 мл дистиллированной воды, добавляли 6,46 мл ортофосфорной кислоты плотностью 1,723 г/см . Отноэ шение А 1:Р в растворе 2:1. В емкость, снабженную электрической мешалкой и электродами иономера универсального ЭВ, вливали 150 мл дистиллированной воды. К этой воде с помощью шланга дозировочного насоса ЭР 2-2 добав ляли кислый раствор со скоростью 10 мл/мин, Скорость подачи раствора гидрата аммиака, приготовленного растворением 150 мл концентрированного гидрата аммиака в 150 мл дистиллированной воды, регулировали таким образом, чтобы поддерживать рН перемешиваемой реакционной смеси постоянным и равным 8,0, После добавления всего объема кислого раствора осадок выдерживали 0,5 ч и промывали на фильтре дистиллированной водой до полного отсутствия ИО-анионов в промывной жидкости. Расход водного раствора гидрата аммиака составлял 190 мл Порции промытого гидрогеля массой 20 г помешали в колбы с притертыми пробками и вносили в каждую 50 мл водных растворов, содержащих 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 1,0, 1,5, 2,0, 3,0, 4,0, 5,0 мас.7. цетилпиридинийхлорида соответственно, Гидрогели в колбах разбивали до состояния равномерной кашицеобразной массы, выдерживали в течение 16 ч, отделяли Фильтрацией, формовали в экструдаты диаметром 1 мм, высушивали до состояния ксеро- геля при комнатной температуре в течение 4-х сут и прокаливали на возодухе при 700 С в течение 4-х ч, Образцы после прокаливания были рентгеноаморфны. Сорбционный объем и сред-, ний радиус пор полученных оксидалюмофосфатов: 0,90 см /г и 175 А;5 0,95 смф/г и 184 1; 1,17 см/г и 193 А; 1,43 см/г и 222 А; 1,60 см/г и 246 А; 1,17 см /г и 207 Л; 1,20 см/г и 200 А; 0,70 см /г и 147 А;0,42 см/г и 88 А; 0,39 см /г и 81 А,П р и м е р 3. К раствору, содержащему 150,05 г нонагидрата нит-. рата алюминия в 500 мл дистиллированной воды, добавляли 6,46 мл ортофосфорной кислоты плотностью 1,723 г/см, Отношение А 1:Р в растворе 4:1. Б емкость, снабженную электрической мешалкой и электродами иономера универсального ЭВ, вливали 150 мл дистиллированной воды. К этой воде с помощью шланга дозировочного насоса ЮР 2-2 добавляли кислый раствор со скоростью 1 О мл/мин, Скорость подачи раствора гидрата аммиака, приготовленного растворением 150 мл концентрированного гидрата аммиака в 150 мл дистиллированной воды, регулировали таким образом, чтобы поддерживать рН перемешиваемой реакционной смеси постоянным и равным 8,0. После добавления всего объема кислого раствора осадок выдерживали 0,5 ч и промывали на фильтре дистиллированной водой до полного отсутствия БО-анионов в промывной жидкости. Расход водного раствора гидрата аммиака составлял 316 мл. Порции промытого гидрогеля массой 20 г помешали в колбы с притертыми пробками и вносили в каждую 50 мл водных растворов, содержащих 0,3, 0,7, 1,5, 3,0 мас,7 цетиппиридинийхлорида соответственно, Гидрогели в колбах разбивали до состояния равномерной кашице- образной массы, выдерживали в течение 16 ч, отделяли Фильтрацией, Формовали в экструдаты диаметром 1 мм, высушивали до состояния ксерогеля при комнатной температуре в течение 4-х сут и прокаливали на воздухе при 700 С в течение 4-х ч. Образцы после прокаливания были рентгеноаморфны. Сорбционный объем и средний радиус пор полученных оксидалюмофосФатов: 1,20 см/г и 220 1; 1,70 см /г и 250 А; 1,35 см /г и 227 А; 0,90 см /г и 180 А.П р и м е р 4, К раствору, содержащему 75,03 г нонагидрата нитрата алюминия в 500 мл дистиллированной воды, добавляли 6,46 мл ортофосфорной кислоты плотностью 1,.723 г/см . Отноэ шение А 1:Р в растворе 2:1. В емкость, снабженную электрической мешалкой и15495 электродами иономера универсального ЭВ, вливали 150 мл дистиллированной воды. К этой воде с помощью шланга дозировочного насоса РР 2-2 добав 5 ляли кислыи раствор со скоростью 10 мл/мин, Скорость подачи раствора гидрата аммиака, приготовленного растворением 150 мл концентрированного гидрата аммиака в 150 мл дистиллированной воды, регулировали таким образом, чтобы поддерживать рН перемешиваемой реакционной смеси постоянным и равным 8,0, После добавления всего объема кислого раствора осадок выдерживали 0,5 ч и промывали на Фильтре дистиллированной водой до полного отсутствия Юз-анионов в про мывной жидкости. Расход водного раствора гидрата аммиака составлял 190 мл. 20 Порции промытого гидрогеля массой 20 г помешали в колбы с притертыми пробками и вносили в каждую 50 мл водных растворов, содержащих 0,3, 0,7, 1,5, 3,0 мас,цетилпиридинийхлорида соответственно. Гидрогели в колбах разбивали до состояния равномерной кашицеобразной массы, выдерживали в течение 25 ч, отдепяли Фильтрацией, формовали в экструдаты диаметром 1 мм, высушивали до состояния ксерогеля при комнатной температуре в течение 4-х сут и прокаливали наавоздухе при 700 С в течение 4-х ч. Образцы после прокаливания были рентгеноаморфны, Сорбционный объем и средний радиус пор полученных оксидЭо алюмофосфатов: 0,94 см /г и 184 А;1,45 см /г и 223 А; 1,17 см /г и 209 А; 0,67 см Э/г и 149 А,:Ниже в табл. 1 приводятся условия выполнения способа и свойства полученного оксидалюмофосфата, а также данные прототипа. 45В табл. 2 приводятся данные по влиянию времени контактирования суспенэии промытого гидрогеля с водным раствором цетилпиридинийхлорида на адсорбционно-структурные свойства полу 50 чаемого продукта. Иэ табл. 1 видно, что путем вариации концентрации ПАВ от 0,1 до 0,5 мас.и отношения А 1:Р от 0,75:155 до 4:1 можно изменять сорбционный объем пор оксидалюмофосфатов от 0,36 см /г до 1,70 см /г и среднийЭрадиус пор от 81 А до 250 А. Структу 826ра чистого алюмофосфата (А 1:Р = 1:)аналогична структуре силикагеля исостоит, подобно тетраэдрам 801, изсоединенных вершинами конденсированных тетраэдров с регулярно чередующимися в их сетке атомами А 1 и Р. Выделение фазы оксида алюминия в образцахс недостатком фосФора приводит к некоторому увеличению удельной поверхности и пористости образцов с увеличением отношения А 1:Р, Принимается,что с увеличением отношения А 1;Р, вотсутствие ПАВ, по мере выделенияФазы оксида алюминия нельзя ожидатьзначительного увеличения объема сорбирующих пор и удельной поверхноститабл. 1, образцы 22, 21), так какчастички оксида алюминия, осаждаюшиеся произвольным образом в процессевысушивания на поверхности сферообразных агломератов алюмофосфатного геля,приводят к их радиальному росту, несопровождающемуся заметным увеличением конечной пористости образца. Осаждаюшийся оксид алюминия может блокировать более мелкие поры, нивелируятаким образом .увеличение удельной поверхности аморфного осадка за счетобразования новой фазы. Влияние поверхностно-активного вещества в данном случае заключается в контролеспособа упаковки частиц алюмофосфатоксидного геля, смешанного в жидкомсостоянии с водорастворимым поверхностно-активным веществом, а затем состаренного и высушенного в его присутствии. Роль добавки цетилпиридинийхлорида заключается в стабилизацииколлоидной суспенэии алюмофосфата игидроксида алюминия, а также в предохранении структуры геля от сжатияв процессе высушивания,Образец, приготовленный по предлагаемому способу, обладает по сравнению с образцом прототипа большими величинами сорбционного объема и среднего радиуса пор, Повышение адсорбционной способности, в области высокихконцентраций адсорбента в 1,7-2,0 раза открывает возможность проведенияадсорбционных процессов с более высокой эффективностью при меньшем расходе адсорбента, а увеличение среднего размера пор в 2,2 - 2,5 раза позволяет получить катализаторы, селективные к размеру и форме реагирующих молекул, и свести к минимуму диффузионные ограничения при проведении быст1549582 рых реакций с участием больших молекул или в жидкой Фазе. ю ш и й с л тем, что, с целью повышения сорбционного объема и среднегорадиуса пор, перед сушкой гидрогельвыдерживают в течение 16-24 ч в растворе цетилпиридинийхлорида с концентрацией 0,1-3 мас.%, а сушку ведутпри комнатной температуре. Формула изобретения5 1. Способ получения оксидалюмофосФатного пористого материала, включакший смешение раствора соли алюминия с Фосфорной кислотой при заданном мо-10 лчрном отношении А 1:Р и гидратом аммиака при постоянном рН 8,0, отделение образовавшегося геля, промывку,сушку и прокаливание, о т л и ч а 2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что раствор соли алюминия с фосфорной кислотой смешивают при молярном огнощении А 1:Р 0,75-4.Т а блица 1.о 8) м /гг, А м, Обра 1 АВ зец о ог, А 7, г, А 1 г) /гсн /г м /г 7,см / г) Аи /г 85 0,94 18420 1,45. 22310 1)7 20944 0,67 149 0,85 68 0,95 184 0,94 186 0,96 1,2) 202 1,43 222 1,42 217 1,44 1,00 182 1,17 207 1,19 207 1,20 0)52 130 0)70 147 0)70 149 0)69 7 0,3 2: 9, 0,7 2;1 , 11 1,5 2:113 3,0 2:1 Составитель Т, Чиликинаедактор М, БандураТехред А.Кравчук Корре 1 то вцова Подписное 0 Заказ 227 ТиражВНИИПИ Государственного коми113035, Моск а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Ж, Раушская наб., д, 4/5 оизводственно"издательский комбинат "Патент", г.ужгород, у гарина, 10 1 2 Э 4 5 6 7 8 9 10 11 2 13 14 15 16 17 8 19 20 0,1 0,30,7 1,5 3,0 О, 0,3 0,5 0,7 1,01,5 2,0 3,0 4,0 5,0 0,1 0,3 0,7 1,5 3,0 0,75:1 0,75;1 0,75:1 0,75:1 О, 75:12,1 2;1 2:1 2:1 2: 2;1 2:1 2: 2:1 2:1 4:1 4;1 4;1 4:1 4: 0,30 0,40 0,36 0,41 0,39.0,95 1,17 1,43 1,60 1,17 1,20 0,70 0,42 0,39 1,06 1,20 1,70 1,35 0,90 Прототип 0,81 0,98 70 71 70 81 90 103 103 121 129 130 113 120 95 95 96 107 109 136 119 100 86 113 103 101 87 75 84 193 222 246 207 200 147 88 81 198 220 250 227 180