Способ получения кристаллического фосфата бора

 

1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФОСФАТА БОРА, включающий взаимодействие борсодержащего компонента с концентрированной фосфорной КИСЛОТОЙ в гидротермальньк УСЛОВИЯХ, последуняцее отделение образовавшегося осадка от маточного раствора, его промьшку и сушку при повьшенной температуре, о тличающийся тем, что, с целью повьшения адсорбционной емкости по отношению к полярным веществам, взаимодействие ведут в присутствии гидроортофосфата аммония и формалина при 150-180С. 2. Способ по. П.1, отличающийся тем, что взаимодействие ведут при молярном соотношении гидроортофосфата аммония и формалина к бору (в пересчете на ВгОз), равном соответственно 0,5-1,0 : 1,0 и 1,2СЛ 1,6 : 1,0, в течение 10-24 ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3686312/23-26 (22) 06.01.84 (46) 15.06.85. Бюл. №- 22 (72) В.В.Печковский, А.В.Маргулец, А.Н.Пырх и Л.С.Ещенко (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им.С.М.Кирова (53) 661.183.12(088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 856332, кл. С 01 В 25/26, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 882924, кл. С 01 В 25/26, 1980. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФОСФАТА БОРА, включающий взаимодействие борсодержащего компонента с концентрированной фос„„SU,,, 1161178 А

4(511 В 01 J 20/00 С 01 В 25/26 форной кислотой в гидротермальных условиях, последующее отделение образовавшегося осадка оТ маточного раствора, его промывку и сушку при повышенной температуре, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения адсорбционной емкости по отношению к полярным веществам, взаимодействие ведут в присутствии гидроортофосфата аммония и формалина при 150-180 С.

2. Способ по. п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что взаимодействие ведут при молярном соотношении гндроортофосфата аммония и формалина к бору (в пересчете на В 03), равном соответственно 0,5-1,0 : 1,0 и 1,21,6 : 1,О, в течение 10-24 ч.

1 1161178

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к синтезу кристаллического фосфата бора с развитой системой микропор, который может быть использован в качестве из5 бирательных адсорбентов, катализаторов и носителей.

Известен способ получения фосфата бора путем взаимодействия кристаллической борной кислоты с концентрированной фосфорной кислотой при нагревании с последующей сушкой суспензии при 120-130 С в течение суток. Затем аморфный продукт прокаливают при 1050-1300 С до получения кристаллического фосфата бора (1

Недостатки данного способа — многостадийность процесса, отсутствие се ктивной сорбционной способности получившегося продукта и необходи- О мость его прокалки при высоких температурах.

Наиболее близким по технической следующем.

Смешивают порошок кристаллической борной кислоты с 857-ной фосфорной кислотой при их соотношении (в пересчете на В Оз и P O )=i:0,8-0,85.

Затем в полученную суспензию добав1ляют гидроортофосфат аммония и фор малин при их молярном соотношении к сущности и достигаемому результату к изобретению является способ полу5 чения кристаллического фосфата бора,, включающий -взаимодействие борсодержащего компонента с концентрированной фосфорной кислоты.в гидротермальных условиях, последующее отде-ление образовавшегося осадка от маточного раствора, его промывку и сушку при повышенной температуре. IIo данному способу кристаллическую борную кислоту или борный ангидрид перемешивают с концентрированной фосфор- 35 ной кислотой, при соотношении Р О5:

:В О =-1,5-2,0:.1,0 и автоклавируют при 200-300 С в течение 2-3 ч. Полученный продукт отмывают от избытка фосфорной кислоты и сушат при 110- 4О

120 С в течение 3-5 ч. Больное соотношение P О :В О в готовом продукте составляет 0,97-1,002:1,0 (2).

Недостатками данного способа являются отсутствие развитой системы

45 микропор, а значит и сорбционной.способности стехиометрического фосфата бора и использование 1,5-2,0-кратного избытка фосфорной кислоты в процессе синтеза. 50

Цель изобретения — получение кристаллического фосфата бора с повышенной адсорбционной способностью по отношению к полярным веществам.

Поставленная цель достигается 55 предлагаемым способом получения кристаллического фосфата бора, включающим пзаимодействие борсодержащего компонента с концентрированной фос— форной кислотой в гидротермальных условиях, последующее отделение образовавшегося осадка от маточного раствора, его промывку и сушку при повьш енной температуре, взаимодействие ведут в присутствии гидроортофосфата аммония и формалина при 150180 0С, Взаимодействие ведут при молярном соотношении гидроортофосфата аммония и формалина к бору (в пересчете на

В Оз), равном соответственно 0,5-1,0:

:1,0 и 1,2-1,6:1,0, в течение 10-24 ч °

Применение в процессе гидротермального синтеза фосфата бора гидроортофосфата аммония и формалина позволяет повысить степень использования фосфора при формировании кристаллической структуры готового продукта, а также провести сам синтез в более мягком температурном режиме, обеспечивающем формирование развитой системы микропор в продукте. Это и приводит к достижению поставленной цели — увеличению адсорбционной способности продукта по отношению к полярным веществам, воде, метанолу и т.п. Технология способа заключается в бору {В О ), равном соответственно

0,5-1,0-1 и 1,2-1,6 : 1,0 и проводят кристаллизацию в гидротермальных ус- . ловиях при 150-180 С 10-24 ч.

Использование гидроортофосфата аммония в процессе гидротермальной обработки при соотношении (NH ) НРО+.

:В 0> 0,5:1,0 не обеспечивает образования кристаллического продукта с развитой системой микропор. Применение соотношения (NH <)> НРО4 . В О z н

)1,0:1 0 нецелесообразно, так как поставленная- цель уже достигнута, а избыточное количество гидроортофосфата удорожает продукт, затрудняет кристаллизацию смеси и приводит к снижению сорбционной емкости продукта.

Использование формалина, выполняющего структурно-направляющую роль в процессе кристалли ;ип:и ф<- < фата н о 0,21

1,03

Выход продукта от теоретического, 7

СосTaB, Мас.7.:

3 1161178 бора, в количестве СП О:В О (!,2;1,0 Молярное соотне обеспечивает обр, Р О

2 5

c py iуры, пр соот оше ии СН20:В20:В О

2 2 2 3

0 96

У

)1,6:1,0 избыток формалина затрудня- Сорбционная емет кристаллизацию фосфата бора, уве- кость по воде, личивает время гидротермальной обра- см /г ботки и снижает сорбционную емкость Степень испольпродукта. 3oHBBHR PzO Использование в процессе гидро- С 7 88 2

У термальной обработки температур по-. рядка 150-180 С обусловлено необходимостью снижения скорости кристалдержащеи 3,44 г кристаллическс и борлизации фосфата бора,. продолжительной. кислоты и 6 06 мл 857.-ной фосфо— ной кислоты, при молярном соотношении ность которой в предлагаемом способе измеряется 10-24 ч. ги оо то с ата

Р10 .В Оз=0,8: 1,0 добавляют 7,32 г

Применение температур ниже 150 С приводит к резкому возрастанию прошении (NH ) HPO;B О =1 0:1 О. В подолжительности кристаллизации (до лученную смесь п и об ем

7 сут.) и получению продукта с сорбР О:B 0 =1 3:1 0 вво ят 6 7 г о— ционной емкостью, соизмеримой с еммалина что соответств ет

Ф етствует молярному

20 соотношению CH О:B 0 =1 6: 1 О. K искостью фосфата бора, полученного при

2 2

150-200 С в течение 10-24 ч. таллизацию проводят при I80 С в теИспользование в процессе гидротерчение 10 ч и г оте м мальной обработки температур выше снижает продолжительность процесса кристаллизации до 3-5-ти ч при 300 С. однако полученный продукт обладает лишь незначительной сорбционной емХарактеристики об аз а: р р образца костью. Поэтому проведение гидроФер- Выход продукта мального синтеза при темйературе вь- ют теоретичесше 180.С нецелесообразно. о 30 кого, Ж 96

Пример 1, К суспензии, со- Состав, мас.7: В О 32,94 держащей 3,44 г кристаллической бор- P О 64,75

2 5 ной кислоты и 6,44 мл 85Х-ной фос- Молярное соотфорной кислоты, при молярном Соотно- . ношение Р10 . шении Р 0 .В1ОЗ=0,85: 1,0, добавляют :В 10

3,66 r гидроортофосфата аммония в Сорбционная емсоотношении (NH+)pPO< . В10З=0,5: 1,0. кость по воде, В полученную смесь при общем содер- cM3 /r О 16 жанни РгО - В10 =1, 1: 1,0 вводят 5 г

Степень испольформалина, что соответствует моляр- . зования P О—

5 ному соотношению СН10:810 =1,2:1,0. Ср 0 Е 79 2 г .

Ф

Затем смесь в тефлоновых ампулах помещают B автоклав и выдерживают при

П р и и е р 3. К суспензии со"Э

150 С в течение 24 ч. Полученный держащей 3 44 г к исталлич

45 ной кислоты и 6 25 мл 857-ной фоспродукт отделяют от маточного растмл 7 нои фосфорной кислоты при соотношении О вора промывают дистиллированной водой и сушат при 110 С. Затем темпе:В О =0,825:1 О обавляют г ратуру повышают до 300 С с целью ношении (NH HPO :В О =О 75:1 О. освобождения пор кристаллов от органических остатков и получают отовый продукт со следующими характеристикашении Р О:В О =1 2:1 О вво ят .1,0 вводят 5,86 г формалина, что соответствует молярному соотношению сн О:310 =1.4: 1,0..

Кристаллизацию проводят в гидротер$5 мальных условиях при 170 С в течение

98 18 ч. Продукт отделяют от маточного

ВгО 33,48 раствора, промывают дистнллированРгО 66,01 ной водой и сушат при 110 С, а затем

1161178

Характеристика продукт»:

Выход от теоретического, % 79

Состав, мас.7.: В20> 33,44

Рг О 65,83

Выход продукта от теоретнческого % 95

Состав, мас.%: . В О„ 32,42

Р О 66,08

0,99

Характеристика продукта:

Выход от теоре- тического, %

Состав, мас.%: В О, 2 5

82

33,96

66,02

Составитель P.Ïåíçèí

Редактор Т.Парфенова Техред JI,Êîöþáíÿê Корректор N.Pîçìàí

Заказ 3884/12 Тираж 5Н1 Подписное

БНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 при 300"С. В итоге получают кристаллический продукт со следующими характеристиками:

Молярное соотt0 ношение P О г з

Сорбционная емкость, см /r 0,24

Степень использования Р20 —

С„,, % 82,5 г 5

Пример 4. Проводят синтез по примеру 3, только 85%-ную фосфор- 20 ную кислоту берут в количестве 7,76 г, что соответствует общему содержанию

Р О в смеси, отвечающему соотноше5 ншо Р205. В Оз=1,4:1,0, а гидротермальную обработку ведут при 200 С в 25 течение 5 ч.

Молярное соотношение Р20»:

0,96

Сорбционная емкость по воде, cM3/r 0,13

Степень использования фосфора 40

Ср о, % 685

Пример 5. Проводят синтез по примеру 3, только формалин берут в количестве, отвечающем соотношению

CH2O:В.,05=1,7: 1,0.

Молярное соотношение Р О .

0,97

Сорбционная емкость р см /г 0,12

Степень использования фосфора

С, 7 81

2 5

Как видно из представленных приме-ров, проведение синтеза в предлагаемых граничных соотношениях всех компонентов (примеры 1-3) позволяет достигнуть поставленной цели, а выход за рамки оптимальных интервалов ухудшает свойства конечного продукта (в примере 4 — степени использования фосфора на 18%, а в примере 5 - сорбционной емкости в 2, раза).

Технико-зкономическая эффективность предлагаемого способа достигается за счет получения кристаллической модификации фосфата бора с развитой системой микронор, обладающего сорбционной способностью по отношению к полярным веществам. р

Полученные образцы представляют собой меловидные,, тонкодисперсные порошки нерастворимые в воде, спиртах, бензоле, ацетоне и других органических растворителях. Их адсорбционная способность и молекулярно-ситовое действие опр деляется размером пор равным 4 A. Сорбционная емкость по воде в зависимости от условий кристаллизации и состава исходной смеси лежит в пределах О, 16-0,24 см /г.

Степень использования фосфора при формировании кристаллической структуры 79,2-88,27, что в 1,2-1,4 больше, чем у. базового объекта.