Способ получения сферической гидратированной окиси алюминия

бработ ора сульФата алвом, способнымприсутствии каектролитов, расреакции со средмпн,и степенью имере 3 мэкв/г иурные звенья эамида общей форму раст ешес юминияосажово дать ионы ОН в активных полиз мых в условиях мол.м. выше 1 ции по меньшей держащих струк тионо- творинейониза- . со 4 ещенного акрилЩ Сн - ЯИХ2где У, Т, Е, КВ. одинаковы илразличны и представляют Н, -СНили - СН Н , Х представляет хпили сульфат-ион и является целычисломВ качестве вещества, спного осаждать ионы ОН, используюформамид или мочевину, Данный ссоб позволяет получать гидратирванный оксид алюминия с размерочастиц 0,06-3 мкм. 6 з.п.ф-лы. о со т Изобретение о получения гидрат миния, состоящей агрегированных ч меры 0,06-3 мкм. Цель изобрете хода сферических частиц диаметроде . с 1- средневесовой- среднечисловой диаме оси тс способу киси алюских неюших разтр и анной из сфери стиц, им П р им е р 1. 0,3 г (10 мас.Ж)технического еолиэлектролита ЕСОС 1.АК8017 растворяют, перемешивая в480 мп воды. Полиэлектролит имеетструктурные звенья замещенного акриламида общей Формулы по шение выов анных мкм и ст /й(2,еа О,ги 3,пе пенью ст ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОЙГИДРАТИРОВАННОЙ ОКИСИ АЛ 10 МИНИЯ(57) Изобретение относится к способу получения гидратированной окисиалюминия, состоящей из сферическихнеагрегированных частиц, имеющихразмеры 0,06-3.икм. Цель изобретения - повышение выхода сферическихнеагрегированных частиц диаметром0,06-3,0 мкм и степенью полидисперности Й/с 1( 2, где Йц - средневесовой диаметр, с 1 - среднечисловой диаметр. Дея получения сферической гидратированной окиси алюмини 604151А,1 Омолекулярную массу 3-4 мпн,и положи-тельную степень ионизации, равнуЮ4,94 мэкв/г,Раствор вводят в литровую колбу,снабженную обратным холодильником,электродом для измерения рН и термометром. Добавляют 100 мп раствора, содержащего 200 г/л техническогоА 1 (БО) 18 Н О (0,6 моль/л А 1 ), и32,4 г мочевины. Конечный объем раствора составляет около 600 мп, Егонагревают до 100 С без перемешивания.Б течение 60 мин рН возрастает от2,6 до 5,0. Уже при рН 3 раствор на.чинает становиться опаловым, и по 25мере возрастания рН он становится все бо-лее мутным. Суспензию центрифугируют,продукт промывают и высушивают прио120 С в течение нескольких часов допостоянного веса.Получают 5,9 г гидратированнойокиси алюминия, состоящей из сферических, однородных, почти монодисперсных частиц (Й,/Й= 1,1) со средним.диаметром около 0,3 мкм.П р и м е р 2. 0,3 г (5,0 мас. )ЕСОС 1 АР. 8017 растворяют в 350 мп НОс перемешиванием Раствор вводят вреактор, описанный в примере 1, вместе с 200 мп раствора, содержашего200 г/л А 1(БО,) 18 Н О, и с 64,8 гмочевины. Конечный объем составляетоколо 600 мл. Раствор нагревают до00 С без перемешивания до тех пор,пока рН достигнет значения 5,0 (через 60 мин).Полученный осадок после отделенияот маточного раствора путем центриФугирования состоит из сФерическиходнородных и почти монодисперсных50частиц, имеющих средний диаметр около 0,5 мкм. Рентгеновский спектр порошков образца показывает, что окисьалюминия аморфна.П р и м е р 3. Испытание по примеру 2 повторяют в таких же условиях, 55но с использованием 43,2 г мочевины.Время, необходимое для достижениярН 5,0 составляет приблизительно 100 мин. Существенных изменений по отношению к примеру 2 относительно морфологических и гранулометрическиххарактеристик не отмечается, диаметр сферических частиц равен 0,5 мкм. Продукт аморфен.П р и м е р 4 Повторяют испытание по примеру 3 с использованием такого же реактора, однако перемешивая раствор прн помощи логастной мешалки, вращающейся со скоростью 500 об/мин, Анализ осадка выявляет значительный рост гранул (размеры их в действительности составляют около 1,2 мкм) д 1 Ию = 1,15.Морфология частиц,однако,не проявляет никаких измерений, РентгенограФня выявляет, что образец является аморфен.П р и м е р 5. Испытания повторяют при таких же условиях, как в примере 2, но с использованием, 28,8 г мочевины. Время, необходимое для достижения рН 5,0 составляет приблизительно 220 мин, Анализ образца не показывает никакого значительного изменения по сравнению с примером 2, рентгеновский спектр порошков выявляет, что продукт является аморфным.П р и м е р б. Повторяют испытание по примеру 3 при таких же условиях, однако нагревая раствор до 95 ОС вместо 100 С, Время, требуемое для достижения рН 5,0, составляет около 240 мин. Анализ осадка не выявляет никакого сушественного изменения относительно примера 3.П р и м е р 7. 0,3 г (3,3 мас. ) полиэлектролита ЕСОС 1.АВ. 8017 растворяют в 220 мл НО при перемешивании,Раствор вводят в реактор, описанный в примере 1, вместе с 300 мп раствора, содержашего 200 г/л А 1 (804)г х 18 НО, и 97,2 г мочевины, Раствор (конечный объем около 600 мп) нагревают до 100 С без перемешивания до тех пор, покак рН не достигнет 5,5 (через 70 мин). Анализ образца показывает, что он состоит из сферических частиц, имеющих средний диаметр 0,75 мкм.П р и м е р 8. 0,076 г (О мас. ) полиэлектролита ЕСОС).АК 8017 растворяют в 100 мп Н 0 при перемешивании.Раствор вводят в реактор, описанный в примере 1, снабженный лопастной мешалкой, врашаюшейся со скоростью 60 об/мин. После разбавления раствора 470 мл НО 25 мл раствора,51 КоличеРе- зульПример Полиэлектролит ство г (мас.%) тат 0,3 (5) М 0,6 (10) Н .0,9 .(15) 5 0,3 (5) Н 0,3 Ь) Р 0,3 (5) Р 11 ЕСОСЬАК 8032 12 ЕСОСЬАК 8032 13ЕСОСТАВ. 8032 14 ЕСОС 1.АК 8038 15, РРАЕЯТО 1. 444 К 16 РРАЕБТОЬ 334 К 17 ЕСОС 1.АК 8017 +ЕСОС 1.АК 8032 0,3+0,3 Р(10)0,1 (1,7) Б 18 ЕСОСЬАК 8017 5 16041 содержащего 200 г/л А 1(БО) 18 Н О,и 8,1 г мочевины добавляют в реактор. Получаемый раствор (конечный объем около 600 мп) нагревают до 100 С при перемешивании до достижения рН 5,05 (через 65 мин). Анализ осадка показывает, что он состоит из сферических частиц, имеюших средний диаметр около 0,11 мкм. ОП р и м е р 9. 1,2 г (20 мас%) полиэлектролита ЕСОСЬАК 8017 растворяют в 400 мп Н 0 с перемешиванием,Раствор выливают в реактор, описанный в примере 1, снабженный ло пастной мешалкой, вращаюшейся со скоростью 60 об/мин. Добавляют 200 мп раствора, содержащего 200 г/л А 1(Б 04) 18 Н О, и 42,2 г мочевины. Раствор (конечный объем около 650 мп) нагревают до 100 С о перемешиванием до тех пор, пока рН не достигнет 5,0 (приблизительно через 90 мин), Анализ осадка показывает, что он состоит из сферических частиц, имеющих средний диаметр около 0,45 мкм и гранулометрическое распределение, аналогичное приведенному в примере 3.П р и м. е р 10. Получают раствор 0,6 г (5 мас.%) полиэлектролита 30 ЕСОСЬАК 8017 в 300 мп НО и раствор А 1(ЯО 4), растворяя 80,0 г А 1 (ЯО)х х 18 НО в таком количестве воды, которое достаточно для получения объема 250 мп. 35Раствор переносят в реактор, описанный в примере 1, снабженный лопастной мешалкой, вращающейся со скоростью 60 об/мин. Добавляют 86,4 г мочевины, смесь нагревают до 100 фС при 40 перемешивании до достижения рН 5,0 (через 90 мин).Анализ осадка показывает, что он состоит из сферических частиц, имеющих средний диаметр около 0,8 мкм. 45 П р и м е р 11-16. Повторяют испытание по примеру 2, но изменяятип используемого электролита и/или 50 вводимое количество В таблице результаты, полученные от анализа ТЕМ осадка указаны как положительные (Р) или отрицательные (Б) в зависи" мости от того, состоит ли образец из сферических, почти монодисперсных, субмикронных частиц или полидисперсных агрегатов и несферических частиц..СН ИМ около 410П р и м е р 19. Повторяют испытание примера 2 отбирая образцы суспензии как только рН при температуре реакции достигает значения. 4,0 (по истечении времени нагревания около 50 мин). Немедленно после того, как образец набирает 15 М, раствор ИН вводят. в реактор до достижения при 100 С значения рН 5,5 и отбирают другую. пробу суспензии. Аналогичным образом, после того как рН доводят до б и 7 добавлением ИН, отбирают две другие пробы. Отобранные пробы центриФугируют и осадки, промытые водой для удаления ионов ЯО из фильтрата, высушивают в печи при 120 С до постоянного веса. При анализе пробы, отобранные при рН 4; 5,5, 6, оказываются полностью идентичными пробе примера 2 и состоят из сФерических, однородных и почти монодисперсных частиц, имеюших диаметр около 0,5 мкм.20 Наоборот, образец, отобранный прирН 7, проявляет начальную агрегациюи потерю сферичности. На этом же образце определяют процент содержаниясеры, результаты следующие:рН при,отборе Сера,(при 1000 С) мас,%4,0 6,15,5 3;7 106,0 2,6П р и м е р 20, Повторяют испытания по примеру 3 при таких же условиях за исключением того, что когдарН суспензии достигает 4 (по истечении 80 мин нагревания при 100 С),добавляют водный 15 М раствор % стем, чтобы непосредственно довестирН до 5,5 с использованием около1 О мл указанного раствора. Осадокцентрифугируют, переносят в химический стакан и суспендируют, перемешиваяв 100 мл раствора ИН НСО(25 г/л), регулируя рН до значения9,5 путем добавления раствора ЮБ . 25После нескольких минут центрифугирования осадок несколько раз промываютводой,и высушивают при 120 С в печидо достижения постоянного веса (9,3 г).Процентное содержание, серы опреде" 30ляют на высушенном продукте, оно составляет О,бй. Анализ отмечает, чтоникакого изменения характеристик гидратированной окиси алюминия не происходит по отношению к примеру 3.П р.и м е р 21. 2,0 г гидратированной окиси алюминия, полученной впримере 20, обжигают в горизонтальной печи при 910 С в течение 60 минсо скоростью повышения температуры 403000 С/ч. Во время этого испытаниявоздушный поток заставляют протекатьв печь с объемной часовой скоростью 15.Получают 1,28 г порошка, состоящего из о -А 1 О. Частицы 8 -А 1 0сохраняют сферическую морфологию имонодисперсные характеристики исход"ной гидратированной окиси алюминия,диаметр частиц на 10% ниже, чем в исходной гидроокиси.Пример 22. 1,0 г 1 -А 1 О,полученной в примере 21, обжигаютпри 1300 С в течение 120 с. Получают 0,98 г порошка, состоящего из55-А 10 и сохраняющего сФерическуюморфологию и монодисперсные характеристики исходной 0 -А 10 э. Содержание серы составляет 25 ррш. П р и м е р 23. 2,0 г гидратированной окиси алюминия, полученной в примере 22, Получают 1,25 г порошка, состояшего в основном из К-А 1 Оз. Морфологические и гранулометрические характеристики порошка сходны с теми, которые имеет О( -А 1 Оз, полученная в примере 22.П р и м е р 24. 0,8 г катионного полиэлектролита РВАЕЯТОЬ 444 К смешивают с 1,7 л воды. Молекулярный вес полиэлектролита составляет 4 млн а его степень ионизации 4,24 мэкв/г. Раствор выливают в 3-литровую колбу, снабженную дефлегматором, электродом для измерения рН и термометром. К содержимому затем добавили 200 мп раствора сульфата алюминия, концентрация ионов А 1 в котором составляФЬет 2 М, и 144 г формамида. Конечный объем раствора составил 2 л. Раствор подогревают без перемешивания до тех пор, пока температура его не достигнет 100 С, при этой. температуре рН 2,6.Приблизительно через 10 мин раствор стал непрозрачным. Температуру 100 С поддерживают в течение еше 45 мин, полученную взвесь затем подвергают центрифугированию. Продукт, промытый и высушенный при 120 С, состоит из сФерических и монодисперсных частиц со средним диаметром 0,45 мкм.Изобретение позволяет получить гидратированную окись частиц алюминия, имеющих диаметр 0,06-3 мкм, Как правило, наибольшие выходы получают при диаметрах частиц в пределах 0,1-2 мкм. Диаметр частиц соотносится с концентра" цией А 1+исходного раствора.Например, начиная с концентрации А 1+0,1 моль/л и манипулируя в предпочтительных условиях изобретения, получают размеры 0,3 мкм, при этом производительность составляет около 5 г/л час. При использовании исходных концентраций А 1 равных 0,2 мольл, диаметр частиц окиси алюминия составляет около 0,5 мкм и производительность около 10 г/лч. , при концентрациях А 1+, равных 0,3 М, диаметр варьируется в пределах от 0,7 до 0,8 мкм, при этом производительность составляет 15 г/л ч при концентрациях А 1 0,4 М диаметр состав+зляет 0,8 мкм и цроизводительность 20 г/л ч.1604151 СО 11ЗТ- СН -ЗНХКг Формула изобретения Составитель Н. Целикова Техред Л.ОлийныкКорректор Т.Малец Редактор М, Циткина Заказ 3394 Тираж 409 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 При использовании концентраций А 1, равных 0,025 М, диаметры достигают 0,1 мкм, при этом производительность составляет приблизительно 2 г/чДиаметр частиц окиси алюминия также подвержен влиянию перемешивания реакционной среды, которое осушествляют так, чтобы вызвать в системе турбулентность. При равных исходных кон, центрациях интенсивное перемешивание позволяет получить большие диаметры. При начальной концентрации А 1+, равной 0,2 М, получают частицы с диаметром около 1 мкм. 15 1, Способ получения сферической Гидратированной окиси алюминия вклю 20 чаюп 1 ий обработку раствора сульфата алюминия веществом, способным осаждать ионы ОН-, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьпцения выхода сферических неагрегированных 25 частиц диаметром 0,06-3,0 мкм и степенью полидисперсности с 1 щ/Йпс 2, где й - средневесовой диаметр и Й- среднечисловой диаметр, обработку проводят в присутствии катионо активных полиэлектролитов, растворимых в условиях реакции, со .средней мол.м. вьппе 1 мпн,и степенью ионизации по меньшей мере 3 мэкв/г и содержапих структурные звенья замещенного акриламида обшей формулы где Т, Т, Е, К 1, К одинаковы или различны и представляют Н, -СНилиСН Н К прецставляет хлор или суль фат-ион и является целым числом.2 Способ по и 1. о т л и ч а -9+9 щ и й с я тем, что концентрация А 1 в исходном растворе составляет .0,6 моль/л.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю+э ш, и й с я тем, что концентрация А 1 в исходном растворе составляет 0,4 моль/л.4. Способ по и. 1, о т л и ч а юш,и й с я тем, что используют катионные.полиэлектролиты со степеньюионизации более чем 3,5 мэкв/г,5Способ по п.1, о т л и ч аю ш,и й с я тем, что катионный поли- электролит берут концентрацией выше или равной 3,3 мас.Е.6. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве вещества, способного осаждать ионы ОН, используют формамид или мочевину.7, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что обработку ведут при 90-100 С