Способ получения фосфата алюминия, содержащего окись бора

Союз Советскик Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 170380 21) 2910075/23-26 РЦм, кл,з с присоединением заявки Н 9 С 01 В 25/26 Государственный комнтет СССР но делам нзобретенвй н открытиЯДата опубликования описания 070182(72) Авторы изобретен Е.В. Габалов, Г.Ф. Пинаев, В.В. Печков и Л.В. Горностаева 71 Заявмтел орусский технологический институт и(54 ОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТААЛЮМИНИ СОДЕРЖАЩЕГО ОКИСЬ БОРА носится к способуалюминия, содержас высокой удельной орый может быть естве катализатора Изобретение отполучения фосфатащего окись бора,поверхностью, кот5использован в качи адсорбента.Известен способ 1 полученияалюмофосфатного связующего, содержа.щего окись бора, в результате взаимодействия гидроокиси алюминия, Фос-форной кислоты плотностью 1,42 г/сми мелкорастертой борной кислоты.Смесь высушивают, периодически перемешивая при 80 С до постоянного весаи прокаливают при 150"900 С. Приготовленные композиции имеют молярноесоотношение АЗО.Р О .В)О = 1:3::(0,25-0,6).Йедостатком данного способа является невысокая удельная поверхность получаемых алюмофосфатных связок вследствие перехода последних вконденсированное состояние при нагревании,Известен также способ полученияфосфата алюминия, содержащего окисьбора (15 мас.е ВО от общего содержания МЭ + АГРОС), заключающийсяв том, чт 3 активированный гель фосфата алюминия пропитывают метаноль ным раствором борной кислоты и прокаливают при 1200 Г в течение 3 ч,причем гель Фосфата алюминия (33 мас.АЙ 10, 67 мас.% АтРО 4 ) с удельнойповерхностью 458 м /г получают путем взаимодействия водного растворахлористого или азотнокислого алюминии Фосфорной кислоты с окисью этиленпри температуре 0-5 С с последующейэкструкцией осажденного гидрогеляводорастворимым органическим растворителем, сушкой и активацией в те"кение 48 ч при 1400 о Г 2,Недостатком данного способа является невысокая удельная поверхностполучаемого продукта (272 м/г) исложность процесса, обусловленнаяприменением взрывоопасного осадителя - окиси этилена, экстракции геляводорастворимым органическим растворителем, пропитки активированногогеля токсичным метанольным растворомборной кислоты.1Цель изобретения - повышение уделй поверхности продукта и упрощениеособа.Поставленная цель достигаетсяспособом получения фосфата алюминиясодержащего окись бора, заключающимся во взаимодействии растворовазотнокислого алюминия и фосфорной кислоты с введением борной кислоты при мольном соотношении М ( МО )9 . Н РГ 1 г Н В 01, равном 1: (0,08-0,5): (0,08- 1, 37), осаждении гидрогеля мочевиной при 100-120 С, сушке и прокаливании продукта.Удельную поверхность полученных образцов определяют хроматографическим методом по тепловой десорбции аргонаПредложенный способ характеризуется растворением борной кислоты, в исходной смеси реагентов при данном соотношении компонентов и осаждением гидрогеля мочевиной при 100-120 С, исключением стадии промывки гидрогеля. Введение борной кислоты в количестве, меньшем 0,08 моль, в смеси реагентов (3,12 мас. ВОО 9 от общего содержания АО + АцР 04 не обеспечивает достаточно высокой удельной поверхности. Введение борной кислоты в количестве 1,47 моль в смеси реагентов (44,5 мас, В 10 от общего содержания АРО + ИРОЙ) приводит к снижению величины удельной поверхности получаемого продукта, а следовательно, увеличение количества вводимой борной кислоты выше этой нормы нецелесообразно. Осаждение гидрогеля осуществляют мочевиной при 100-120 С, При температуре ниже 85 С процесс осаждения практически не идет, при температуре выдерживания раствора менее 100 С процесс гелеобраэования сильно замедляется. Верхний предел температуры - температура кипения - в данном случае определяется свойствами раствора и не превышает 120 С.Время, необходимое для осаждения гидрогеля в зависимости от температуры, для примера 2 приведено ниже.Температура Время образованияосаждения, геля,чоС85Гель не образуется90 9695 48120 24Предложенный способ позволяет упростить процесс за счет исключения стадии экстракции гидрогеля водо- растворимым органическим растворителем с получением образцов с высокойу удельной поверхностью (516-630 м /г) Введение окиси бора непосредственно в исходный раствор реагентов позволяет исключить стадию пропитки геля фосфата алюминия токсичным метаноль. ным раствором борной кислоты. Предлагаежй способ обеспечивает значи" тельное развитие удельной поверхности получаемого продукта, превосдящего по этому показателю не только фосфат алюминия, содержащий окись бора полученный по известному споора,собу, но и гелеобразные фосфатыалюминия, не содержащие окись бора.Присутствие борного ангидрида в фосфате алюминия, полученном по предлагаемому способу, усиливает кислотные свойства указанных катализаторов,а возможность изменения тетраэдрической координации бора в треугольную и наоборот позволяет расширитьчисло реакций, каталиэируемых подобным продуктом.ф П р и м е р 1. 100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешивают с 8 мл 2 М фосфорной кислоты,растворяют при нагревании 0,99 гборной кислоты (что составляет15 4,68 мас. В 05 от общего содержания АЗ 0 + А 1 Р 04 и соответствуетмольному соотношению М (ИО):НР 04 .:НЗВО 1, равному 10,08;0,08), вводят19,0 г кристаллической мочевины иовыдерживают при 100 С в течение16 ч до образования гидрогеля.Образовавшийся гель сушат при 100110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч. Удельная поверхность полученного образца 550 м /г, а выход98,П р и м е р 2100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешиваютс 50 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 0,99 г борнойЗО кислоты (что составляет 3,12 мас.В 10 от общего содержания М 0 ++ М Р 04 и соответствует мольномусоотношению А 6 (МО ) 3 . Н Р 04 . Н ВОравному 1:0,5:0,08), вводят 24,0 г35 кристаллической мочевины и выдерживают при 120 С в течение 24 ч дообразования гидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч.Удельная поерхность полученного образца 516 м /г, выход 98.П р и м е р 3. 100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешиваютс 18 мл 2 М фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 7,79 г борной45 кислоты (что составляет 25,58 мас.ВО от общего содержания А 30 ++ МР 04 и соответствует мольномусоотношению А 3(ИО):НР 04 .Н 5 В 09,равному 1:0,18:0,62), вводят 20,2 гкристаллической мочевины и выдерживают в течение 12 ч при 100 С до обОразования гидрогеля. Гель сушат при100-110 С, прокаливают при 500 Св течение 5 ч. Удельная поверхность55 полученного образца 630 м/г, выход 96,5.П р и м е р 4. 100 мл 2 М раствора азотнокислбго алюминия смешивают с 50 мл 2 М фосфорной кислоты,60 растворяют при нагревании 7,79 гборис 1 кислоты (что составляет20,22 мас. ВОот общего содержания АЗ 0+ АРР 04 и соответствуетмольному соотношению А 0(ИО),НР 04,65 :.НфО равному 1:0,5;0,63), вводят895924 Пример, Р Сод Мольное соотнош А Е ( ИО). Н РО, . жанке Удельная п от об- ность бра содер- м /г и В ер а,В,О щего жани АЕ 1 О мас АЕР 1:О,0,08:0,0.24 г кристаллической мочевины и выдерживают при 100 С в течение 9 чдо образования гидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-110 С, прокаливают при 500 С в течение 5 ч.Удельная поверхность полученногообразца 524 м /г, выход 96,5,П р и м е р 5. 100 мл 2 М раствора азотнокислого алюминия смешивают,с 18 мл 2 М Фосфорной кислоты, растворяют при нагревании 18,17 г борнойкислоты (что составляет 44,51 мас.В 0 от общего содержания АЕО+АЕР 04и соответствует мольному соотношениюА (БО):НРО,.НЗВО, равному 1:0,18 ольное соотношениее (во) . (НРО 4+нерво) Иэ данных таблицы следует, чтопредложенные соотношения компонентов 45позволяют получать продукт с высокойудельной поверхностью, превышающейудельную поверхность образцов, полученных по известному способу, на90-130. Получение фосфата алюминия, 5 Осодержащего окись бора, с высокойудельной поверхностью делает егоболее предпочтительным материаломв качестве сорбента (сорбционная емкость по парам воды и углекисломугазу значительно возрастает для об"раэцов с большей Я ) и катализатора,так как для ряда каталитических процессов активность катализатора нахо"дится в прямой зависимости от величины удельной поверхности.Предлагаемый способ проще известного, так как исключает применениевзрывоопасного осадителя,а также,промывку водорастворимым органическим растворителем и пропитку токсич", 65,120 С в течение б ч до образованиягидрогеля. Образовавшийся гель сушат при 100-110 С, прокаливают при500 С в течение 5 ч. Удельная поверхность образца 580 м/г, выход 96 . В таблице приведены величиныудельной поверхности полученных образцов в зависимости от соотношенияАЕ (И 0):НЪР 04.НВ 0 и АЕ (009)9;: (НР 04+НВО) и содержания В 09 отобщего содержания АЕ 10+АРР 04 . Способ получения фосфата алюминия, содержащего окись бора, путем взаимодействия водного раствора азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты, включающий введение борной кислоты, осаждение гидрогеля, сушку и прокаливание продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения удельной поверхности продукта и упрощения способа, в раствор азотнокислого алюминия и фосфорной кислоты вводят борную кислоту при мольном соотношении аэотнокислого алюминия, фосфорной кислоты и борной кислоты, равном 1: (0,08-0,5)ф(0,08-1,47), и осаждают гидрогель мочевиной при 100-120 С.lТираж 513ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 11608/3 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тикавый В.Ф. и др. Влияние В 10 а на термические преврацения алю;мофосфатного связующего. Известия