Способ получения фосфата олова

(72) Авторы изобретен м,41хЕщекю,.,Уральский ордена Трудового Красного Знамени поинститут им. С. М. Кирова Заявите(5 Б ПОЛУЧЕНИЯ фОСфАТА ОЛО Изобретение относлучения адсорбентов ипользовано и газовойразделения постоянныгазов. гранулирование, сушку и тпри повышенной температурПо такому способу фосдают спиванием концентрворов фосфата натрия (1 Мхлористого олова (0,5 М)разовавшийся гель промырованной водбй, сушат и гпутем замачпвания в водепродукт подвергают термоочала при 150 С 2 ч, а за250 С 2 ч. я к способам п ожет быть исхроматографии для и углеводородны тс м езированные понеоднороднойому они не моПо этому способу получается грубодисперсный гель, после высушивания которого образуется адсорбент с низкой удельной поверхностью и неоднороднойструктурой. Такая структура образуется в результате получения осадка при переменной концентрации реагента и уиень шающейся кислотности смеси. Кроме того, фосфат олова является среднекислотным катионитом, и гель при осаждении захватывает ионы натрия, что приводит 15 Известен способ получения неорганического сорбента на основе фосфата олова путем смешивания солянокислых растворов бп С 3 и фосфорной кислоты 1Однако сорбенты, синттакому способу обладаютпористой структурой, поэтгут быть использованы для газохроматографических разделений,Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и доотигаемому результату является способ получения фосфата олова, включающий смешивание растворов четыреххлористого олова и фосфорной кислоты с образованием осадка, его последующую промывку ермообработкуе 21фат олова осажированных раст) и четыреьзатем обвают дистилли ранулируютГотовыйбработке снатем при.3 986481 к неоднородности поверхности .и, как следствие, к аси метричным хрсматографическим пикам, Полученные сорбенты являются неоднородно-пористыми с низкой удельной поверхностью (510:м /г) и размером пор несколько сотен ангстрем, вследствие чего они не пригодны для разделения любых газовых веществ.Целью изобретения является получение продукта для гаэохроматографичес кого раэделения с однородным строением и пористой структуройПоставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа получения фосфата олова, включающего смешивание растворов четыреххлористого олова и фосфорной кислоты с образованием осадка, его последующую промывку, гранулирование, сушкуг и термообработку при повышенной температуре, смешивание 2 О ведут при мольном соотнршении олово: фосфор, равном 12-2,5, гранулирование осуществляют путем замораживания геля, а термообработку - при 350-550 С.Целесообразно смешиванию подвергать д 0,02-0,1 и 0,2-1 М растворы четырех- хлористого олова и фосфорной кислоты соответственно, замораживание вести при (-8)-(-20) С в течение 30-36 ч, аатермообработку - в течение 4-6 ч.Технология способа заклкнается в следующем.Проводят осаждение геля фосфата олова путем интенсивного смешивания разбавленных водных растворов четырелхлористого олова (0,02-0,1 преиму 3 щественно 0,025-0,05 моль/л) и фосфорной кислоты (0,2-1 моль/л) при мольном соотношении 5 ь . Р 04 -1:2- -2,5. Затем гель выцерживают для созревания 40-60 мин и промывают дено- . нированной водой. Промытый гель сгущают на фильтре в 2,5-3 раза и замораживают при (-8)-(-20)сС, после чего оттаивают Стекловидный гранулированный 45 продукт отделяют от воды, высушивают при комнатной температуре и прокалива 1 от при 350-700 С. Конкретные условия получения сорбента выбираются исходя иэ того, что при исходной концентрации раствора БОС 3 5 НОменьше 0,02 моль/л образование гелеобраэного осадка задерживается на несколько десятков минут, а также уменьшается выход готового продукта, При концентрации бйСГ 4 Б ЦО более 0,1 моль/л получаются грубодиоперсные осадки, иэ которых гранулируются среднепереходнопористые продуктыс пониженной удельной поверхностью и,неоднородной структурой, Иэ-за высокихместных пересыщений и невозможностигомогенизации смеси в течение короткого времени то же самое наблюдаетсяпри испбльзовании раствооа Фосфорнойкислоты с концентрацией больше1,0 моль/л,Наиболее качественные продукты своспроизводимыми свойствами получаются при использовании растворов5 НС 04, 5 НОс концентрацией 0,0250,05 моль/л и раствора НР 04 с концентрацией 0,2-0,5 моль/л. В этом случаегели выпадают в течение 2-8 мин содинаковым размером первичных кололоидных частиц 30-50 А. При замораживании гели уплотняются в прочныестеклообразные гранулы с координационным числом упаковки первичныхколлоидных частиц 7-8 преимущественного эернения 0,05-0,3 мм.Хольное соотношение 50; Р 04ф, 3=1;2-2,5 в исходной реакционной смесипозволяет получать адсорбенты постояного и воспроизводимого состава смольным соотношением РО . 5 п=0,7 0,06.Однородность химической структурыдостигается в этом случае вследствиетого, что фосфатные группы выполняютфункцию только мостиксзых связей междуатомами олова, а поверхность полученного образца фосфата олова оказываетсяпокрытой только ОН-группами, связанными. с атомами олова. При более высоком мольном соотношении при синтезе, а также при осах- денни фосфатами, щелочных металлов получаются продукты с повышенным содержанием фосфора, в которых фосфатные группы находятся в положении мостиковых связей и привиты к поверхности. В результате этого поверхность фосфата олова становится неоднородной, что приводит к асимметричному размыванию хроматографических пиков цри проведении газохроматографических разделений.Рекомендуемый интервал температуры замораживания обусловлен тем, что при температуре выше - 8 С образуютсяомеханически непрочные продукты с меньшей плотностью упаковки первичных коллоидных частиц в сетке геля (,координационное число 5-6 и ниже), вследствие чего продукты получаются более крупнопористыми и непригодными для5 986разделения легких газов. При температуре ниже - 20 С плотность упаковкио7-8 не изменяется но возрастают затраты на холод, а также сорбент получается в основном мелкого зерневия (менее0,2 мм),Образующаяся в результате замораживания высокая плотность упаковкипервичных частиц в скелете гранулделает его устойчивым против деструк-, 0тирующих процессов, протекающих принагревании аморфных осадков (зарастания и спекалия микропор, укрупнениячастиц).При следующем нагревании продукта, ипротекают глубокие процессы обезвоживания и кристаллизации, поэтому оптимальный интервал температурной обработкивыбирают на основании дериватографического анализа сорбента в интервале г 0100-700 С. Анализ показывает, чтоадля получения продукта с радиусом пор8-13 А, удельной поверхностью 120-.280 м /г необходимо проводить термообработку адсорбента цри 350-500 С г 5ав течение 4-6 ч.За это время в образцахуспевают пройти структурные изменения, характерные для данной температуры-30П р и м е р 1. 10 л раствора, содержащего 2 мольК РО, приливаютпри интенсивном перемешивании к 40 лраствора, который содержит 1 моль.фюСР ЬУО. После осаждения гель отстаивают до 25 л в течение 45 мвн.55Осветленный маточный раствор сливают,а гель разводят деионированной водойдо 50 л. После его отстаивания в течение 4 ч осветленную часть снова сли-40вают Отмытый гель переносят на.1фильтр с перегородкой из лавсановой;,.ткани, где он сгущается до 9 л. Затемего переносят в холодильную камеру изаморажнвают при - 15 С в течение, ио36 ч. Замороженные слвткв оттаивают в ваннах с теплой водой при 40-60 С. Гфанулы отделяют от маточного раствора; и сушат на воздухе при комнатной температуре 5 суток. Продукт делят на серии и обрабатывают при различных температурах. В таблице приведены характеристики пористой структуры полу 55 ченных сорбентовП р и м е р 2. Проводят хроматографические испытания готовых. продуктов на. 481 6хроматографе ЛХММД второй модифвкацци колонка из нержавеюоцй стали(1 м к 3 мм), газ-носитель гелий).При разделении смеси Нг, СО, 0,М, СН, СО на колонке, заполненнойобразцом фосфата олова, прокаленногопри 400 С, фракции 0,1-0,2. мм (сюрость гелия 12 мл/мин программированиетемпературы колонки от - 60 до +ф) Ссо скоростью 10 град/мвн) получайтполное разделение смеси по компонентам.Порядок выхода компонентов 1- Я ;2 -СО; 3 - О4 -Й,; 5 СН6 - 0П р и м е р 3. Проводят разделениеприродного газа, содержащего воздух,.метан, этан, двуокись углерода, пропав,. изобутан, н-бутан, изопентав, н-аентав,изогексан, н-гексан, на колонке, заводвенной образцом фосфата олова, прокаленного при 500 С, фракции 0,1-0,2 мм;скорость гелия 21 мл/мин, программирование температуры колонки от 50 до130 С со скоростью 4 град/мив. Втаких условиях достигается полное разделение компонентов и инородного газа.Порядок выхода компонентсеф 1 воздух, 2 - метан, 3 - этан, 4 - двуокись углерода, 5 - нропан, 6 - изобутвв,7 - н-бутан, 8 - 2-диметилпропав, 9метилбутан, 10 - н-центан, 11изогексан, 12 - н-гексан,При разделении в идентичных условаях такой смеси на колонке, заполневной отечественным промышленным свлвагелем, полное разделение но юмповентам не достигается.Техвоко-экономический эффект предлагаемого способа обусловлен эффеитивным разделением газов ( Н е Оу в М еДО, СН , СО, ЙО) в более узком ин.тервале температур; эффективным раэделением углеводородов на колонкахдлиной 1 м против 3-6 для изВестВиадсорбентав, что значительно сощещаетрасход адсорбевта и время анализа; механической прочностью и негигрОсюпичпостыл продукта, что обеспечивает большой срок стабильной работы хроматографической колонки ,исключением дойопнательной термообработки .в модефици. рованвя адсорбента перед нацолвешамколонки, что значительно сокращаетзатреты на приготовление последней.Ожидаемый технико-экономическийэффект от реализации 1 кг готовогопродукта ориентировочно составитЗОО руб.Х растворы чефосфорной кисолова,оров четыфосфорной кислоадка, его последулирование, сушку повышенной тем- ющийсятем реххлты си терператур,отлич ораживание и течение т л и ч а - ообработку в что, с целью получения продукта для газохроматографического разделения с однородным строением и пористой структурой, смешивание ведут при мольном соотношении олово; фосфор, равном 1: 2- -2, 5, гранулирование осуществляют путем замораживания геля, и термообработку - при 350-500 С.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, смешиванию г рИсточники инфоринятые во внимани мации,при экспертиз аьцсЫ,Э о. Наси 24 1-2 Ч)а р 302 ( Сией53,о МаЕЧЫ,рототип) . пог р 2 1964 ф 2 2. Кап.ьП1964, )о 13,апО 299 шдве Составитель А. Пензииа Техред А,Бабинец Корректор Г. Решетни Редактор 3, Бор Тираж 535 ПодписноеИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 10374/9 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна р мула изоб особ получения фосфа ающий смешивание р ристого олова, и образованием ос промывку, грану мообработку, при е, отлича гают О 02 0 1 и 0,2-1тыреххлористого оловалоты соответственно.3 Способ по пп,1 ию щ и й с я тем, что заведут при (-8)-(-20) Са30-36 ч.4, Способ по пп.1-3ю щ и й с я тем, что тдут в течение 4-6 ч,