Способ получения фосфата титана (ш)

 

Изобретение относится к способу получения фосфата титана (III) и позволяет повысить чистоту и выход конечного продукта. Навеску высокодисперсного нитрида титана обрабатывают концентрированной фосфорной кислотой при 150-170°С. После выдержки раствора его охлаждают до 40- 60°С и в охлажденный раствор вводят изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изоамиловый, изобутиловый. Выпавший осадок отделяют, промывают абсолютизированным ацетоном и сушат в неокислительной атмосфере. Способ позволяет повысить чистоту конечного продукта за счет снижения содержания в нем дигидрофосфата аммония с 1-2% до 0,5% и повысить выход с 98% до 99,0- 99.3%. 1 табл. сл С

СОюз сОветских

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1728131 А1

f ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .1) 1 8 >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВОИО@РИА g (21) 4783176/26 (22) 16.01.90 (46) 23.04.92. Бюл. М 15 (71) Белорусский технологический институт им. С.М,Кирова (72) Д.И»Медведев, С.В.Кожушкова и

С, В.Плышевский (53) 661,882 (088.8) (56) Горощенко Я.Г. Химия титана, — Киев:

Наукова Думка, 1970, с. 402.

Лучинский Г.П. Химия титана, — M,; Химия, 1971. с. 99.

Авторское свидетельство СССР

f+ 923944, кл. С 01 В 25/37, 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТА ТИТАНА (ПI) Изобретение -относится к получению фосфата титана (111), который может быть использован в качестве твердых кислотных катализаторов в процессах органическбго синтеза, а также эффективных ионообменников.

Известен способ получения фосфата титана путем взаимодействия растворов сульфата титана (III) и фосфата натрия.

Недостатком способа является небольшой выход конечного продукта (50%), а также получение продукта, содержащего значительное .количество примесей, Представляет значительные трудности получение исходного чистого сульфата титана (1И).

Известен способ получения фосфата титана, включающий взаимодействие ортофосфорной кислоты с гидроокисью титана (111), Недостатком способа является небольшой выход конечного продукта и низкая степень его чистоты. (й)5 С 01 6 23/00, С 01 В 25/37

{57) Изобретение относится к способу получения фосфата титана (IИ) и позволяет повысить чистоту и выход конечного продукта.

Навеску высокодисперсного нитрида титана обрабатывают концентрированной фос- . форной кислотой при 150-170 С. После выдержки раствора его охлаждают до 40—

60 С и в охлажденный раствор вводят изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изоамиловый, изобутиловый. Выпавший осадок отделяют, промывают абсолютизированным ацетоном и сушат в неокислительной атмосфере. Способ позволяет повысить чистоту конечного продукта за счет снижения содержания в нем дигидрофосфата аммония с 1-2% до

0,5% и повысить выход с 98% до 99,0—

99.3%. 1 табл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфата титана, включающий взаимодействие высокодисперсного нитрида титана с концентрированной ортофосфорной кислотой при 150 — 170 С с последующим охлаждени- 00 ем раствора до 20 С и осаждением фосфата титана (111) путетл добавления 3 — 5-кратного (д) избытка ацетона или этилового спирта. По- в сле отделения и промывки осадка абсолютированным ацетоном фосфат титана (111) Ф высушивают в вакууме до постоянной мас- i сы.

Недостатком способа является невозможность получения чистого продукта вследствие его загрязнения НН4Н РО4, который образуется одновременно при взаимодействии TIN с ортофосфорной кислотой.

Таким образом, в результате процессов осаждения в осадок выпадает не только фос1728131 фат титана (lll}. но и однозамещенный фосфат аммония, загрязняя фосфат титана и снижая его выход.

Целью изобретения является повышение чистоты и выхода конечного продукта.

Цель достигается тем. что в способе получения фосфата титана (III) путем взаимодеиствия высокодисперсного нитрида титана с концентрированной фосфорной кислотой при 150-170ОC. с последующим охлаждением раствора, осаждением фосфата титана (lll) из фосфорнокислых растворов органическим растворителем, отделением осадка и промывкой абсолютизированным ацетоном, сушкой продукта в неокислительной атмосфере, осаждение целевого продукта проводят из фосфорнокислых растворов, охлажденных до 40 — 60 С. à в качестве органического растворителя используют изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, иэобутиловый, изоамиловый.

Отличительными признаками является неполное охлаждение фосфорнокислых растворов (до 40 — 60 С) полученных взаимодействием нитрида титана с ортофосфорной кислотой при 150 — 170ОС и осаждение фосфата титана (III) изоспиртами алифатического ряда: изопропиловым, изобутиловым, изоамиловым. Таким образом, совокупность двух признаков позволяет получить чистый фосфат титана, т.е. избежать соосаждения NH4HzPO4, которое явля.ется трудноконтролируемым процессом.

При температуре фосфорнокислых растворов 40 — 60 С растворимость продуктов реакции фосфатов титана (I! 1) и аммония будет выше, чем при 20 С. Причем растворимость фосфата аммония с увеличением температуры возрастает в большей степени, чем фосфата титана, Поэтому при последующем осаждении органическим растворителем с выпадающим осадком фосфата титана будет меньше соосаждаться фосфата аммония, который в данных условиях обладает еще достаточно высокой термодинамической устойчивостью в фосфорнокислых растворах.

Следует отметить, что нижняя температурная граница связана с технологическим фактором, т.е. с возможно большим увеличением растворимости продуктов реакции. В то же время верхняя граница определяет безопасные условия проведения процесса осаждения, так как эта граничная температура не должна превышать или быть равной температуре кипения органического растворителя и должна быть ниже ее на 10-25 C.

Кроме того, применение иэоспиртов.в качестве органического осадителя приводит. к достаточно медленному осаждению целевого продукта, устраняя их лавинообразное

5 выделение из фосфорнокислых солей (как в случае с осаждением ацетоном), что усугубляло процесс соосаждения фосфата титана (111) с дифосфатом аммония. Применение вы. сших изоспиртов (с радикалом более 5) не10 целесообразно ввиду повышения вязкости системы и резкого замедления процесса осаждения целевого продукта.

Способ получения фосфата титана (1И) заключается в следующем.

15 Навеску 3-5 г высокодисперсного нитрида титана прибавляют при интенсивном перемешивании к 150-200 мл концентрированной H3P04(d — 1.74 г/смз) и затем нагревают в колбе с обратным холодильником и

20 мешалкой до 150 — 170 С. Использование обратного холодильника и мешалки обеспечивает хорошее перемешивание и поддержание постоянства концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции

25 при нагревании.

После процесса получения однородного и гомогенного раствора, заканчивающегося в течение 2 — 3 ч, раствор охлаждают до 40—

60 С и декантацией сливают в емкость, в

30 которую затем добавляют изоспирты алифатического ряда (изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый) для осаждения фосфата титана (11!).

После отделения и промывки осадка це35 левой продукт высушивают в вакуум-зксикаторе до постоянной массы.

Пример 1. 5 г высокодисперсного нитрида титана прибавляют при интенсивном перемешивании к 200 мл НзР04(д-1,74

40 г/см ) и нагревают в колбе с обратным холоз дильником до 170 С в течение 2,5 ч. После охлаждения раствора до 40 С его декантацией переносят в емкость, в которую добавляют изопропиловый спирт. Выпавший

45 осадок фосфата титана (III) отделяют, промывают безводным ацетоном, высушивают в вакуумном эксикаioðå до постоянной массы.

Выход продукта составляет 99,3 /, Со50 держание в продукте Ti — 26,2 ; P — 18,0 ;

Ti — 0,7о ; NH4HzPO4 — 0,4o .

Примеры 2-5 способа получения фосфата титана (111) аналогичны примеру 1. Анализ предлагаемого и известного составов при55 веден в таблице.

Осуществление способа позволяет по сравнению с известным повысить чистоту конечного продукта путем снижения содержания в нем дигидрофосфата аммония с 1—

1728131

2% до 0,5% и повысить выход с 98% до

99,0-99,3%.

Формула изобретения

Исходные вещества

1iN, r

Условия осаидения

Условия взаимодействия

Состав продухтв, нас.2

Выход продухта, иас.с

Темпе- Спиртратура, осадио

С тель

2i ИНФН„Р04

Пролетав>тельность, ч

Температура, С

01РО4 ионе нл

Ti P

Предласаеиый

1 5

258 17>8 20 1 ° 1

Иэолропиловьй

200

98,0

170 2>5

2;5

2,5

99,3 26,2 18,0 0,7 0>4

99,2 26,0 17,9 0,8 . 0 ° 5

2 5

3 .5

5 5

200 и

170

Изобутилов>й

Изоаниловый

Изопропиловый

170 2,5

170 2.5

150 170 2 3

990 262 180 09 05

200

Происходит испарение осадителя и наруыение процесса осаядения

200

Известньй 5

98,0 25>6- 17,7- 2-5 1-2

25,8 17,8

200

Ацетон зтилов>й спирт

Составитель Д.Медведев

Техред М,Моргентал Корректор Л.Патай

Редактор О.Хрипта

Заказ 1373 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Способ получения фосфата титана (1И), 5 включающий взаимодействие высокодисперсного нитрида титана (III) с концентрированной фосфорной кислотой при

150-170 С, охлаждение полученного раствора и введение в него органического оса- 10 дителя, отделение образовавшегося осадка. его промывку абсолютизированным ацетоном, сушку в неокислительной атмосфере, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чистоты и выхода конечного продукта, охлаждение фосфорнокислого раствора ведут до

40 — 60 С, а в качестве органического осадителя используют изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый,