Способ получения неорганического сорбента на основе гидроксида титана

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДА ТИТАНА, включающий термогидролиз растворов сернокислого титана в присутствии зародышей анатаза, фильтрацию и промывку oбpaзoвaвшe ocя осадка серной кислотой, затем водой и сушку готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения его сорбционной емкости по железу при получении из слабоконцентрированных по титану растворов, осадок перед сушкой дополнительно промывают сначала ш.елочным раствором до рН 78 , а затем серной кислотой до рН 2-3. g

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(я) В Ol J 2006

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3601183/23-26 (22) 01.06.83 (46) 23.10.84. Бюл. № 39 (72) Е. В. Шабанов, В. П. Корюкова, Л. И. Ковальчук, А. М. Андрианов и Н. Н. Щипкова (71) Физико-химический институт АН Украинской CCP (56) 1. Долматов А. Д., Шейнкман А..И.

Исследование структуры гидроокиси титана (1У) в зависимости от условий получения.

«Прикладная химия», 1970, т. 43, № 2, с. 249-252.

2. Бабанов Е. В., Корюкова В. П., Андрианов А. М. Оптимизация условий получения сорбционно-активной двуокиси титана сернокислотным способом «Прикладная химия», 1980, т. 53, № 1, с. 9-13.

„„SU„„1119725 А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ HE

ОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА НА ОСНОBE ГИДРОКСИДА ТИТАНА, включающий термогидролиз растворов сернокислого титана в присутствии зародышей анатаза, фильтрацию и промывку образовавшегося осадка серной кислотой, затем водой и сушку готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения его сорбционной емкости по железу при получении из слабоконцентрированных по титану растворов, осадок перед сушкой дополнительно промывают сначала щелочным раствором до рН 78, а затем серной кислотой до рН 2-3.

Изобретение относится к технологии получения неорганических сорбентов, а именно сорбентов на основе диоксида титана сернокислотным способом, и может быть использовано при получении сорбентов и катализаторов на основе двуокиси титана.

Известен способ, по которому гидратированный диоксид титана получают гидролизом растворов сернокислого титана при добавлении щелочных реагентов (1).

Недостатком данного способа является большое количество сточных вод вследствие необходимости использования избытка щелочи для осаждения гидроксида титана.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения неорганического сорбента на основе гидроксида титана, включающий термогидролиз растворов сернокислого титана в присутствии зародышей анатаза, фильтрацию и промывку образовавшегося осадка серной кислотой, затем водой и сушку продукта. Гидратированный диоксид титана получают кипячением титансодержащих (20-220 г/л по диоксиду титана) сернокислых растворов производства пигментов в присутствии зародышей анатаза, отделением осадка, промыванием его серной кислотой до отсутствия железа в фильтрате и затем водой от избытка кислоты до PH фильтрата 3 (2).

Недостатком известного способа является резкое падение сорбционной емкости и удельной поверхности готовых продуктов при их получении из растворов с понижен- . ным содержанием титана в предгидролизном растворе (ниже 100 г/л TiOg

Цель изобретения — повышение сорбиционной емкости готового продукта по железу при получении из слабоконцентрированных по титану растворов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганического сорбента на основе гидроксида титана включающему термогидролиз растворов сернокислого титана в присутствии зародышей анатаза, фильтрацию и промывку образовавшегося осадка серной кислотой, затем водой и сушку готового продукта, .осадок перед сушкой дополнительно промывают сначала щелочным реагентом до рН 7-8, а затем серной кислотой до рН 2-3.

Последовательная обработка осадка щелочным раствором до рН 7-8, а затем серной кислотой до рН,2-3 обуславливает постепенную перестройку структуры осадка, заключающуюся в дезагрегации и затем реагрегацик кристаллов анатаза с увеличением активной поверхности сорбента, что .проявляется в повышении его сорбционной емкости по железу (III) и удельной поверхности. Использование в предлагаемом способе других минепальных кислот (соляной, 9725 ь азотной) не дает подобного эффекта. Обработка этими кислотами активированного щелочными реагентами осадка сопровождается его разрушением — пептизацией осадка.

Аналогично не достигается в полной мере положительный эффект при промывке осадка щелочью до рН меньше 7 или больше

8 и кислотой до рН меньше 2 и больше 3.

Предлагаемый способ может использоваться также для активирования «постаревших> 0 сорбентов, т.е. утративших значительную часть емкости при хранении.

Способ осуществляют следующим образом.

Осадок гидратированного диоксида тита-» 5 на, полученный кипячением титансодержащйх сернокислых растворов в присутствии зародышей анатаза, после промывки кислотой и водой обрабатывают вначале щелочным реагентом до рН 7-8, а затем серной кисло.ой до рН 2-3, после чего высушивают.

Пример 1. К 500 мл раствора, содержащего, г/л: сульфат титана (IV) 20,3 по диоксиду титана; сульфат титана (Ш) 0,3 по

Ti (111); сульфат железа 27,2 и серную кислоту 55,1 добавляют 1О/О в пересчете на

y5 TiO< анатазных зародышей и кипятят его в течение 3 ч. Полученный осадок гидролизата с выходом 88 /р отделяют от маточного раствора, промывают 5О/О-ным раствором серной кислоты до отсутствия железа в фильтрате (контроль по роданиду аммония) и во30 дой от избытка кислоты (до рН 3). Промытый осадок обрабатывают 0,2О/О-ным раствором аммиака до рН 7 и затем 0,1О/О-ным раствором серной кислоты до рН 2.8.

Определяют контрольные характеристики

35 готового продукта: величину удельной поверхности по адсорбции азота методом БЭТ ($щ) и сорбционную емкость (О.Е.) по железу (100 мг воздушно-сухого осадка контактируют при перемешивании в течение

24 час с 50 мл раствора сульфата железа, 40 содержащего 50 мг железа в 1 мл при рН

2,8). $ д — — 228,8м /г; О.Е. = 23,2 мг/г.

Пример 2. Аналогично примеру 1 осуществляют термогидролиз раствора, содержащего, г/л: TiO, 52,1; Ti (111) 0,6; FeSOq

4 64,5; Н,$04 133,3, промывку осадка кисло45 той и водой. В результате получают 23,5 r гидратированного диоксида титана. Осадок обрабатывают 1М раствора бикарбоната натрия до рН 8, затем 05О/ц-ной кислотой до рН 2,0.

В итоге получают сорбент с $уд —— 220,7 м/г

Я и О.Е. = 24,8 мг/г.

Пример 3. Аналогично примеру 1 осуществляют термогидролиз раствора, содержащего, г/л; Т10 176,1, Ti (Ш) 4,9; FeSOg

55 247,3; Н $04 479,0, промывку осадка кислотой и водой. В результате получают 84 г осадка. Осадок обрабатывают 1М раствором углеаммонийной соли до рН 7 и затем

1119725

Удельная поверхность м /г, по способам

Состав

Сырье предгидролизного раствора в соот

Известному

Предлагаемому ветствии с примерами

230, 1 165, 9

16,3

23,1

220,7 94,3

4,8

24,8

228,8 103,7

6,8

23,2

229,8 114,5

25,0

Ti0 107

На Wч 261

ВНИИПИ 3аказ 7510/6 Тираж 532 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,2%-ным раствором серной кислоты до рН 3, В итоге получают сорбент с Суд — — 230,1 м /г и О.Е. = 23.1 мг/г.

Пример 4. Аналогично примеру 1 осуществляется термогидролиз раствора, содержащего, г/л: TiOz 106,9; Н„$0 260,1. Промытый осадок обрабатывают 0,1%-ным раствором едкого натра до рН 7 5 и затем

0,3%-ным раствором серной кислоты до рН 3.

В итоге получают сорбент с S = 229,8 м /г и О.Е.=25,0 мг/г.

Пример 5. Аналогично примеру 2 осуществляют термогидролиз и промывку осадка кислотой и водой. Осадок обрабатывают

1%-ным раствором едкого натра до рН 9.

При последующей обработке серной кислотой происходит пептизация осадка.

Пример б. Аналогично примеру 3 осуществляют термогидролиз и промывку осадРазбавление (ильменитового концентрата) Реактивный сульфат титана ч.д.а., г/л:

Как видно из таблицы, образцы гидратированного диоксида титана, полученные из слабоконцентрированных по титану растворов (с содержанием титана ниже 100 г/л по диоксиду титана) превосходят образцы, синтезированные известным способом по сорбционной емкости в 3,5-5 раза, а по удельной поверхности — вдвое.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он позволяет стандартизовать процесс ка кислотой и водой. Осадок обрабатывают

0,1%-ным раствором едкого натра до рН 8 и затем серной кислотой до рН 1,5. В итоге получают сорбент с Зуд — — 93,7 м /г и О.Е. =

15,8 мг/г.

Как видно из примеров 5 и 6, прове ние процесса получения не в предлагаемом диапазоне рН щелочной и кислой промывок не позволяет достичь поставленной цели.

Пример 7. Проводят получение сорбента

1О по известному способу в условиях примеров

1-4, но не проводя щелочную и кислую промывки осадка.

В таблице приведены характеристики сор бционной активности гидратированного ди1 оксида титана, полученного по данному примеру, в сравнении с полученным по примерам

1-4 в зависимости от состава предгидролизных растворов.

Емкость, мг Fe(III)r сорбента, по способам

Предлага- Известному емому

45 получения высокоактивных сорбентов на основе доступного дешевого сырья, снизить стоимость целевого продукта, так как сорбенты, получаемых из обедненного титаном сырья, значительно превосходят по своим характеристикам образцы, получаемые и концентрированных по Т10 растворов. В результате также сокращается расход воды и продолжительность отмывки, что компенсирует затраты на дополнительную операцию обработки осадка щелочным реагентом и затем серной кислотой.