Способ получения сульфида цинка

(5 ко-технОлОГи нОва тные материалы 71, вып,4, с.68 -Авторскоейг 709541, кл, С(71) Днепропетровский хический институт(56) Сборник "Люминесцени особо чистые вещества, 1985,видетельство СССР01 6 9/08, 1980,ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИД е относится к способам по да цинка, используемого птической керамики, пол Изобретение относится к способам получения сульфида цинка, который может быть использоВан для изГОТОВления люминесци" рующих устройств, поликристаллических материалов, оптической керамики.Цель изобретения - интенсификации процесса осаждения и получение осадка с регулируемым размером частиц сульфида цинка в диапазоне 1,5 - 2,75 мкм,Поставленная цель достигается тем, что н известном способе, включающем осаждение сульфида цинка из кислого раствора сульфата цинка газообразным сероводоро. дом при интенсивном перемешивании, при числе Рейнольдса 40000 - 100000, согласно изобретению, осаждение ведут из змульсии обратного типасодержащей 40 - 45 дисперсной фазыстабилизированной 4,8 - 6,3% поверхностно-активного вещества. кристаллических материалов, для изготовления люминесцирующих устройств, Сущность спосОба заключается в том, что сульфид цинка Осамдают из раствора сульфзта цинка Газообоазным сероводородом, причем, исходный раствор используют в виде эмульсии обратного типа с дисперсной средой из растворителл ряда бензола, содержащей 40 - 45 мас,0 дисперсной фазы, стабилизированной поверхностно-активным веществом в количестве 4,8 - 6,3 мас. -, При зтом В качестве ПАВ берут олеат или пальмитат цинка, Б результате получают осадок ЕПЯ узкого монодисперсного состава с размером частиц 1,5 - 2,75 мкм, 1 з,п, ф-лы, 2 табл,Предлагаемый способ обеспечивает получение сульфида цинка в ниде однородных монодисперсных осадков с регулируемым размером частиц 1,5 - 2,75 мкм, который может быть использован длл изготовления поликристаллических материалов, оптической керамики, прозрачной в ИК-области спектра.Процесс интенсификации благодари уменьшению потерь полученного продукта за счет ведения сероводородного осаждения н определенном замкнутом обьеме, тем самым исключал недостаточность сероводорода в реакционном обьеме, что в свою очередь уменьшает наранномерность реакции осаждения, .Олучение сульфида цинка уз- КОГО монодисперснОГО состава та"же спо" собствует повышению выхода продукта с единицы заданного обьема.Испг)льзование )ь)центриг)аванной эмульсии обратнога типа с содержанием 40 - 45 Д Дисперснай фазы Для веДРния серо- водородного осаж,цения позволяет получить сульфид цинка В Виде кр)лсталлав и)1 И паликрист)ллОВ за счРт Возможности управ ления процессом образования и роста кристаллов начиная со стадии осаждения, так как появляется возмокность управления количества 4 Образовавгвихся зароды(18 Й и процесс в капле идет главным образом в направлении роста уке ОбразоваВ 1 иуся кристаллоВ и тем самым Обеспечива 8 т стаблльность прод)укта по дисперсности.Проведение процесса с концентрированной эмульсией обратного типа с садер(знием 30;4 дисерсной фазы длЯ Ведеия сероводароднага осаждения не позволяет получить 7 П 5 заданного дисперснаго сасг"- ва, Г 10 лучэя Оалее мек)48 частицы, 14 ы н 8- прерывна увеличиваем ео суммарну)о пОВерхность, сОхраняя неизменным суммарный Объем и массу, В случае уВеличения садер(ания дисперсности увеличивается и удельная поверхность( приходящаяся на единицу массы, чта также не позволяет получить 7 ПЯ зацаннога дисперсного состава,дЗ;Ч,ЯГ 1401 )11.8 ВВЛЕ С(З)80 Кани( гс 8 Г) НОЙ фазы цэ ка)181 Г, ;р 4 рава)1)ай э)4 ульси при серовадороднам Оса(дании пал/ча 10 т манадисГерсну 0 суспензиО, в кО" тоааи Все образ,)вавиес)В НЦЫульида цигка движутся с ООинакав 0 скорость)о и мэх(дя( Оседа)0)ц)ет) у)сг)ензией и чистой средой Возникает четкая граница,При Выборе уславиЙ Осаждения у)ть 1- валось их влияние как на рост микракристаллов, образующих я,цра первичны)( частиц, так и на процесс каагуляцил с образованием более крупных агрегатов. С этих позиций МОкна обьяснить весьма резкое влияние состзвз среды на дисперсность и химический состав Осадка.Агрегативная )Вустойчиость концентрированных эмульсий проявляется в самопроизвольном слиянии отдельных капелек дисперсной фазы, в результате чего происходит расслаивание эмульсии на два несмец)ива)ощ)лхся слоя, Так)48 системы не могут быть устойчивы без стабилизации, Для обеспечения агрегативной устолчивости концентриоованной эмульсии обратного типа необхоцима стабилизация, связанная с образованием адСорбционно-сольватного или адГеэионнОГО слОя на межфазнОЙ Границе. Добавляя поверхностно-активные вещества, уВеличива)от продолж)итРльность существования эмульсии до расслоения), а также времени жизни отдель 1 ой капли. В качестве ПА)5 использу)от 4,8 - 8,3 мас,оьОлеаг) цинка или пальмитата цинка, так как Они Обладэ 0 Г Вьсакаи эмуль)ир)/)ощеи способностью эа счет длины цепи (с 15 и 18 атмами )(ГЛВОада), 1 ри этОГ 4 не праисхОдит загрчзнсч)ие образую)цегася Вещества за счет введения в водный раствор одноименного иана, Пальмитат цинка или алеат цинка адсобируется на межфазной границе и образует Вследств)48 сильной боковой когези)л неполяаны 4 цен 8 й структуираванные Ориентированные слои, Эти слои обращень) ИаногеНЫМИ Гг)УППЗ)4 Л ( ВОЦЕ, а НЕПОЛЯР- ными цепя)4 и к маслу,Пинято 8 садер(ание кацеьтаэЦия) эмульгатора абеспечивае Г необхоцимую и оадолжител ьн Ость суВ (еств(ва 1 и)1 эмл ьсии и вр 8 мЯ жи 311 и ОДнай кап)и, стабилизируя определенное количества дисперсной (азы, тем самь)м обеспечивая погг ение ча 20 сгиц сульфида цинка заданного гранулометрическаго состава.При К 81)ьпем садеркании эмульгатара В результате потери устойчивости вазника)от когзГ)/лЯты, преД;:тзвляОЩие сОбОЙ ОСВД- ки различной структуры платные, Тва)ЗОХ(ИСТ Ыа(ЛОПЬ 8 гзИДНЬ)8).В )зед 8118 бал);его садер(аия эмуль:т 01 а ецелес 000 разна, та 1; как изаыток ПАВ приводит к абразасанию капли размерам 148 ььце мЛкрона з диаметре, а также йэ-э)з химичес);)лх свойств Выбааннага ПАВВаэ)40 к)аст химичРскОГО БзаимОдейст" 25 ВИЯ),.гд)а из ззкл 10"1 ительных технОлОГич 8- ских Операций в праизвацстве сульфица 1Г 1 ка - промывка ега ат абоазуюгвлхся в Г)рацессе Осажвения остатков серной кислоты и Остатков сульфида цинка, С)снавным и ока 3 ател ем степени и рОм ы в к и служит. Остат(янов содержание сцльфат-ионов, удаЦИНка ПУТем ПРОМЫВКИ СОРОВОЖДЗЕТСЯ Внесе)ием В полученный продукт нежелательньх примесей, В частности железа, для Ослаб)зениЯ эта 0 эфф 8 кта нами исГОль завали прОтивотачная мноГоступенчатая 50 55 аеп 1/льпаЦионнзЯ Отмывка с камбинирОВзн най схемой двих(ения канта(тиру)ощих фаз и отмыьо )ной жидкости в сочетании с промежуточным пряматоком на стадии репульпации каждой ступени, 8 промытой пасте сульфат"иань) сад 8 ржатся В ОсноВнам Внутри частиц в количестве 1,2;4, в отличие от суль(идз цинка, Г)алученнОГО па прототипу, с содержанием сульфат-ионов 1,8 - 2,0 ОД.Даль)ейшая обработка суспензии сульфида цинка этилавыг 1 спир Гам при массовом саотна)вен ии сул ьфида ци н ка к этиловому спирту 1; 2,5 и температуре 35 - 40 С позволяет перевести сульфаты в слож 510153540ление маточного раствора из сульфидзные эфиры и тем самым 1 снизить содержание их до 0,9 - 1,0% за счет вытеснения сульфат-иона изнутри пор.Полученный авторами сульфид цинка по предлагаемому способу промывается быстрее, имеет повышенное содержание основного вещества до 87,5 - 93,1, узкогомонодисперсного состава, пригоден дллполучсния оптической керамики.Длл лучшего понимания предлагаемогоизобретения приведены примеры конкретного вь полнения,П р и м е р 1 (прототип), В реактор с 10 раствора сернокислого цинка, име 1 ощего кислотность по свободной серной кислоте 4.4 г(л. Раствор подвергают интенсивному 20 25 35 40 45 50 55 перемешивани о со скоростью 1400обмин, при числе Рейнольдса 40000 и пропуска 1 от через него равномерно газообразный сероводород, содержащий 5%инертных примесей, Последующий процессосаждения сульфида цинка ведут при рабочем давлении 0,7 атм, температуре 50 ОС,концентрации Н 2 Я 85% в течение 20 минг 1 ри непрерывном выводе из рабочегообьема ицертных газов с помощь 1 о внешнегоциркуляциоцного контура, включающего горизонтальный сепаратор и переточные трубы,В результате такого процесса осаждения получа 1 от однородный мелкодисперсный порошок с размером частиц 3 - 6 мкм,выход порядка 80 - 90% от теоретическирассчитанного.П р и м е р 2, К 1 л 20%-ного растворасернокислого цинка добавляют 4,73 г (4,8%)олеата цинка при перемешивании, Полученный раствор постепенно вводят в емкость,содеажащую 1,5 л толуола, не прекращалперемешивания. Полученную эмульсию заливают в аппарат с мешалкой и пропускаютгазообразный сероводород при перемешивании со скоростью 1050 об/мин при числеРейнольдса 80000, Последующий процессосаждения сульфида цинка ведут при рабочем давлении 0,7 атм, при температуре20 С, кочцентрации Н 25 85%-ной в течение 20 мин.В результате такого процесса осаждения получается осадок сульфида цинка узкого моцодисперсного состава с размеромчастиц 1,5 - 2,75 мкм,П р и м е р 3, ( 1 л 20%-ного растворасерцокислого Цинка добавляют 5,51 (5,6%)олеата цинка при перемешивации, Полученгерметическим приводом типа Р-А 5-24 емкастЕО 0,074 мзаливают 0,065 м 10%-ного ный раствор постеп 1 "1 О ле 1 одл 1 в емкость, содержащую 1,5 толуола, и црекра 1 цэя перемешивация, Получал 1 у 1 о коки"- грира- ваццу 1 О эг 1 ульсию эаливл 1 О 1 в аппарат с мешалкой и пропускают газообразный сероводород при перемсшивации со скорость 10 1050 Об/м 11 е 1 при числе Рейнальдса 80000, Последу 1 ощий процесс ссаждсния сульфида цинка ведут при рабочсм давлении 0,7 атм, при температуре 20 С, концентрации Н 25 85%-ц 11 й в течеЕие 20 миц.В результате такого процесса осажденил получается осадок сульфида цинка у экого монодисцерсного состава с размером частиц 1,5 - 2,75 мкм, Вь 1 ход продукта 90 - 91,3% от теорети еского рлссчитаццаео.В табл.1 поиведецы данные по дисперснасти сульфида цинка в зависимости ат режима ведения процесса, г 1 ри стаб 11 лизации эмульсии олеатом цинка.В табл.2 приведены данные ца дисперсности сульфида цинка в зависимости от режима ведения процесса осажде 1 ц 1 л при стабилизации эмульсии пальмита 1 ом цинка. Предлагаемый способ получения сульфида цинка, позволлющий по.1 учить продук узкого монодисперсцого состава, опробован на лабораторной установке. Наработанные эксперимецтальнь 1 е партии передацы для изготовления промышленных абоазцов оптической керамики,Сульфид цинка, получе 1 ОЕый па заявляемой технологии, пригоден для изготовления оптической керамики с высокой г 1 разрачнасть 1 О в Ие-област 11 спек гра,формула изобретения 1, Способ полученил сульфида цинка, включающий осаждеие сго цз кисло 1 о раствора сульфата цинка газообразным сероводородом при персмешивлии при числе Рейнольдса 40000 - 100000, о т л и ч а .ощ и й с я тем, д 1 то, с целью повышения выхода продукта с размерам частиц 1,5 - 2,75 мкм и обеспечения воэможности использования его для получения оптической керамики, раствор сульфата цинка используют в виде эмульсии обратного типа с дисперсцой средой из растворителя ряда бенэола, содержащей 40 - 45 мас,% дисперснай фазы, стабилизированной поверхностно-активным веществом в количестве 4,8 - 6,3 мас.%,2, Способ по п,1, О т л и ч а ю щ и й с л тем, что, в качестве поверхностно-акт 11 вцого вещества испольэу,от олеат или пальмитат цинка,Соавнительные данные о размере частиц и процентном содержании сульфида цинка в зависимости от условий ведения процессаТаблица ительные данные о размере частиц и процентном содержаниильфида цинка в зависимости от условий ведения процесса Составитель Е,Балан Техред М,Моргентал Редактор тор А,Обручар Заказ 2005 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушскан наб 4/5 Производственно-издательский кОмбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101