Способ получения высокодисперсных оксидов

 

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных оксидов и позволяет снизить энергозатратц и упростить способ. Предложенный способ получения высокодисперс ных оксидов металлов переменной валентности побочных подгрупп заключается в том, что проводят обработку монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 2,7-4,0мг.экв/г раствором соответствующего металла с получением солевых форм монокарбоксицеллюлозы , промьшку, сушку и термическое разложение ведут сжиганием на воздухе при « скорости воздушного отока 0,5- . 0,7 л/мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0LlPIAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4132385/31-26 (22 ). 11 . 10. 86 (46 ) 30. 10. 88. Бюл. Ф 40 (71 ) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им. В.И. Ленина (72) Ф.Н. Капуцкий, И.А. Башмаков, Л.В. Соловьева и О.К. Канарская (53) 541.451(088.8) (56) Ключников Н.Т. Руководство по неорганическому синтезу. М.: Химия, 1965, с. 164.

Авторское свидетельство СССР

N9 804574, кл. С О1 G 49/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11 490757, кл. С 01 G 37/02, 1973.

„„SU„„1433899 А 1 (и 4 С 01 G 37/02 49/06 51/00 (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ (57) Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных оксидов и позволяет снизить знергозатрать1 и упростить способ. Предложенный способ получения высокодисперсных оксидов металлов переменной валентности побочных подгрупп заключается в том, что проводят обработку монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 2,7-4,0мг.экв/г раствором соответствующего металла с получением солевых форм монокарбоксицеллюлозы, промывку, сушку и термическое разложение ведут сжиганием на воздухе при скорости воздушного потока 0,5- .

0,7 л/мин.

1433899

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных оксидов, которые могут быть использованы в ка- честве катализаторов и в других об5 ластях промышленности.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и упрощение процесса получения высокодисперсных неорганических оксидов металлов побочных групп переменной валентности за счет исключения энергоемких операций по созданию высоких температур, отказа от сложного оборудовання, способного вьдерживать высокие температуры, специальной аппаратуры для улавливания высокоток1 сичных газов, а также устранения дополнительных стадий по дезагрегатированию частиц.

Предложенный способ осуществляет- 20 ся следующим образом °

Пример 1. Способ получения оксида железа Fe0 > (о -модификации) .

10 г монокарбоксилцеллюлозы в виде хлопчатобумажной ткани с обмен- 25 ной емкостью 2,7 мг.экв/г обрабатывают 0,25 н раствором хлорного железа в течение 2 ч при периодическом перемешивании, после чего образец эвакуируют из раствора, промывают 30 дистиллированной водой и сушат на воздухе. Высушенную железную соль монокарбоксилцеллюлозы сворачивают в рулон и укрепляют на штативе в вертикальном положении. Инициированное поджигание его осуществляют либо открытым источником огня, либо проволочным нагревателем при температуре красного каления, Время сгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0,5 л/мин составляет

10 мин, Выход оксида железа равняется 0,7 r. Состав оксида, определяемый на основе химического и рентгенографического анализа, отвечает формуле Fe20 q (3-модификации). По данным электронной микроскопии оксид железа сохраняет текстуру исходной ткани, которая легко разрушается при небольшом механическом воздействии. При этом образуется высокодисперсный оксид железа с размером частиц не более 0,5 мкм.

Пример 2. Способ проводят аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что используют железную соль монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 4,0 мг. экв./r. Время сгорания железной соли монокарбоксилцеллюлозы в этом случае составляет

15 мин при скорости воздушного потока 0,7 л/MHH. Выход оксида железа равняется 1,1 r. Состав оксипа по, данным химического и рентгенографического анализа отвечает формуле

Fe 0g (o(-модификации). Размер частиц оксида железа не более I мкм.

Пример 3. Способ получения оксида хрома Сг О .

Способ проводят по примеру 1. В качестве исходной соли используют хромовую соль монокарбоксилцеллюлозы. Состав оксида по данным химического и рентгенографического анализа отвечает формуле Сг Оз. Размер частиц Cr Î не превышает 0,3 мкм. Время сгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0 5 л/мин 12 мин.

Выход оксида хрома равняется 0,65 r

Пример 4. Способ получения оксида меди СиО.

10 г монокарбоксилцеллюлозы в виде хлопчатобумажной ткани с обменной емкостью 2,7 мг.экв/г обрабатывают О,?5 н раствором ацетата меди в течение двух часов при периодическом перемешивании, после чего образец эвакуируют из раствора, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе. Высушенную медную соль монокарбоксилцеллюлозы сворачивают в рулон и закрепляют в штативе в вертикальном положении. Инициированное поджигание образца осуществляется либо открытым источником огня, либо проволочным нагревателем при температуре красного каления. Время сгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0,5 л/мин составляет 10 мин. Выход оксида меди равняется 0,8 r. Состав оксида по данным рентгенографического и химического анализов отвечает формуле СиО. Размер частиц 0,5 мкм.

Пример 5. Способ аналогичен примеру 3. Отличие состоит в том, что используют железную соль монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью

l,8 мг.экв/г. Скорость воздушного потока 0,2 л/мин. Состав оксида железа по данным рентгенографического и химического анализов отвечает формуле Fe<0.з. Степень дисперсности частиц 0,4-0,5 мкм. Выход оксида железа 0,4 r, Пример 6. Способ проводят по примеру 3. Отличие состоит в том, 1433899

20 что используют железную соль монскарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 5,1 мг.экв/г. Скорость воздушного потока 1,1 л/мин. Как следует

5 из данных химического анализа в конечном образце присутствует до 3% угольного остатка. Дисперсность частиц полученного оксида лежит в пределах 0,5-1,0 мкм.

Высокая степень дисперсности в данном способе обеспечивается выбором исходной соли, в качестве которой выступает металлзамещенная монокарбоксилцеллюлоза с обменной 15 емкостью 2, 7-4, О мг. экв/г., а процесс ведут при их инициированном поджигании на воздухе при скорости воздушного потока 0,5-0,7 л/мин.

Выбор монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 2,7-4,0 мг;.экв/г обусловлен тем, что при использовании монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью ниже 2,7 мг.экв/г уменьшается выход целевого продукта. Уве- 25 личение обменной емкости более

4,0 мг. экв/г приводит к замедлению скорости горения и становится возможным неполное выгорание углеводной матрицы, что ухудшает чистоту получа- З0 емого оксида.

Предлагаемый интервал скорости подачи воздуха,. равный 0,5-0,7 л/мин, обусловлен тем, что при скорости воздушного потока меньше 0,5 л/мин замедляется горение солей монокарбоксилцеллюлозы. При этом становится возможным неполное выгорание углеводной основы, т.е. снижается качество целевого продукта. Скорость .более

0,7 л/мин не приводит к улучшению качества целевого продукта и поэтому нецелесообразна экономически. Верхний предел скорости воздушного потока 0,7 л/мин оказывается достаточ- 45 ным для того, чтобы солевые формы монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 4,0 мг.экв/г при инициированном поджигании сгорали с образованием фазы неорганического оксида.

При дальнейшем увеличении одновременно обменной емкости и скорости воздушного потока удается осуществить самопроизвольное горение образца (в виде беспламенного горения- тления), но помимо фазы оксида в продукте присутствует до 3 мас.% углерода из-за неполного выгорания целлюлозной основы (пример 6).

Снижение обменной емкости и скорости воздушного потока хотя и позволяет добиться полного выгорания целлюлозной основы, но при этом не наблюдается слдестненного повьппения дисперсности конечного продукта и выход неорганического оксида неоправданно уменьшается (пример 5 ).

Таким образом, в запредельных условиях дисперсность полученных оксидов ке отличае-ся от предлагаемых, происходит либо уменьшение выхода (при обменной емкости (2,7 мг. экв/г и скорости воздушного потока (0,5 л/мин), либо ухудшение чистоты конечного продукта (при ооменной емкости ) 4,0 мг. экв/г и скорости воздушного потока О, 7 л/мин) .

Такыр образом, предлагаемый способ несомненно отличается простотой и меньшей энергоемкостью по сравнению с известным. Он позволяет существенно снизить экергозатраты, так как процесс разложения солевых форм монокарбоксилцеллюлозы после их инициированного поджигания на воздухе протекает за счет теплоты, выделяемой при сгорании целлюлозной основы.

В газообразных продуктах сгорания солевых форм монокарбоксилцеллюлозы отсутствуют высокотоксичные газы— аммиак, оксиды азота, пары соляной кислотыи т.д., тем самым отпадает необходимость в сложном аппаратурном оформлении предлагаемого способа.

Кроме того, изобретение позволяет реализовать высокую степень дисперсности целевого продукта без проведения дополнительных стадий по eI o дезагрегатированию. Кроме того,при инициированном поджигании образца фронт самораспространяющегося пламени и формирование фазы оксида постоянно смещается сверху вниз, тем самым время нахождения образующегося оксида в области высоких температур минимально. В этих условиях не происходит заметного спекания образца и сохраняется его высокая степень дисперсности.

Формула изобретения о

Способ получения высокодисперсных оксидов металлов переменной валентности побочных подгрупп Периодической системы Менделеева, включающий терми1433899 ческое разложение солей, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения процесса, перед термическим разложением раствор соли соответствующего металла обрабатывают монокарбоксилцеллюлозой с обменной емкостью 2,74,0 мг-экв/г,полученные солевые формы монокарбоксилцеллюлозы промывают, 5 сушат, термическое раложение ведут сжиганием на воздухе при скорости воздушного потока 0,5-0,7 л/мин.

Составитель М. Беляева

ТехРед М.Дидык Корректор Л. Пилипенко

Редактор И. Сегляник

ЮЗ

Тираж 446

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5509/24

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4