AT246099B

AT246099B - Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Metalle Titan, Zirkon, Zinn oder Niob

Info

Publication number: AT246099B
Application number: AT523063A
Authority: AT
Original assignee: Rech S Et D Applic Pour L Indu
Priority date: 1963-07-01
Filing date: 1963-07-01
Publication date: 1966-03-25

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Metalle
Titan, Zirkon, Zinn oder Niob 
Die Austauschereigenschaften von gewissen sauren Phosphaten, vor allem des Zr, Sn und Ti sind in der Literatur bereits beschrieben (C.B.Amphlett, C.A. 51[1957], S. 5498h; Ivan J. Gal und Olga S. Gal,   C.   A. 54   [1960],   S. 1021 b). Die übliche Art der Herstellung besteht darin, dass eine verdünnt schwefelsaure Lösung des entsprechenden Kations der höchsten Oxydationsstufe mit einem Überschuss von wässeriger Orthophosphorsäure ausgefällt wird. Man erhält so ein teigiges Gel, das nach dem Waschen und dem Trocknen die Form durchscheinender Körner annimmt, die gutes Austauschvermögen besitzen. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Metalle Titan, Zirkon, Zinn oder Niob mit besonders günstigen Kationenaustauscher-Eigenschaften aus schwefelsauren Lösungen von Ti(IV)-, Zr(IV)-, Sn(IV)- oder Nb (V)-Sulfat durch Fällung mit Phosphorsäure, Filtrieren, Waschen und Trocknen des Niederschlages, das darin besteht, dass von entsprechenden Metall-Sulfat-Lösungen in konz. Schwefelsäure ausgegangen wird, dass diese Sulfatlösungen mit Phosphorsäure derart gefällt werden, dass das Reaktionsgemisch weniger als 4 Gew.-% Wasser enthält, und dass dieses Reaktionsgemisch so lange sich selbst überlassen wird, bis ein Gel erhalten wird, welches nach Filtration, Waschen und Trocknung kristalline Körner bildet. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem die Fällung im Gegensatz zum Stand der Technik in fast wasserfreiem Medium durchgeführt wird, liefert Phosphate mit einer Austauschkapazität, welche ein Mehrfaches derjenigen der nach bekannten Verfahren hergestellten Phosphate beträgt. 
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 tert werden. 



   Die Darstellung umfasst drei   Vorgänge :   a) die Herstellung des   Nb (V)-Sulfates   b) die Ausfällung des Nb (V)-Phosphat-Gels c) das Waschen und Trocknen des Gels. 



   An diese drei Operationen kann sich noch das später beschriebene Verfahren zur Vergütung des Austauschvermögens anschliessen. 



   Ausgangsprodukte sind : 
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 alle Präparate sind tunlichst rein zu nehmen   - Leitfähigkeitswasser (cp   = 106   n   cm, durch Ionenaustausch hergestellt). 



   1. Herstellung des Sulfats. 



    Für Q g in Arbeit genommenen Metallpulvers werden 3 Q g (NH4) SO und 16 Q ml H SO gebraucht, entsprechend einem 770% gen Überschuss an Schwefelsäure, der auch noch am Ende des Auflösungsvor-   
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 erforderlichen gewährleistet. Das anwesende (NH4)2SO4 erleichtert die Auflösung des Metalles. Man erhitzt z. B. auf 120 - 2500C bis zum Auftreten von weissen Dämpfen und es resultiert eine farblose Lösung des sauren Sulfates in konz. Schwefelsäure. 



   2. Herstellung des Gels. 



   Ein Überschuss an Phosphorsäure ist erforderlich. Es hat sich experimentell gezeigt, dass eine 2, 5fache Menge von   HPO der   stöchiometrischen Menge, die Nb3(PO4)5entspricht, erforderlich war, um bei den anschliessenden Manipulationen unter optimalen Bedingungen arbeiten zu können. 



   Demzufolge muss eine Lösung mit 5,   18 Q g H PO, und l,   2 Q ml entionisierten Wassers der vorher erhaltenen Nb-Sulfatlösung zugesetzt werden. Dieser Zusatz erfolgt unter energischem Schütteln, wodurch eine gut homogene Lösung gewährleistet wird. 



   Das Gel bildet sich nach Ablauf 1 h als eine weissliche, sehr kompakte Masse. 



   3. Waschen und Trocknen des Gels. 
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 einem Büchner-Trichter durch Auswaschen mit Leitfähigkeitswasser erfolgen und ist beendet, wenn das Waschwasser den pH-Wert 6 zeigt. Hierauf lässt man das Gel unterhalb   300C   an der Luft trocknen. Die erhaltenen, weissen Körner zerfallen bei der Berührung mit Wasser. Im Falle des Nb liegt der mittlere Durchmesser bei 0,60 mm. 



   Das Austauschvermögen des so erhaltenen Produktes wurde nach der statischen und nach der dynamischen Methode bestimmt. 



   Bei der statischen Methode werden 5 g des Gels während einer Versuchsdauer von 6 h mit einer Testflüssigkeit (50 ml   Cu-Acetat-Lösung   mit   [Cu2+]     = 1,   960 g. 1-1, durch Essigsäurezusatz auf den pH-Wert 5,60 gebracht) geschüttelt. 



   Bei der dynamischen Methode fliesst die Testflüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit durch eine mit etwa 4,3 g Austauscher beschickte Kolonne (h      180 mm,    < )   6 mm). Man arbeitet hier mit einem pH-Wert von 4,00 und einem Durchsatz von 0,068   l.   h-1. 



   Bei der Herstellung der Gele anderer Metalle kann die Methode sinngemäss variiert werden. So kann im Falle des Sn von   SnCI   ausgegangen werden, im Falle des Ti vom Titanylsulfat, die mit   H SO   abgeraucht werden. 



   In der nachstehenden Tabelle I sind die nach den beiden Methoden bestimmten Austauschvermögen (A. V.) der erfindungsgemäss hergestellten Produkte angeführt. 



   Tabelle I 
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<tb> 
<tb> Austauscher, <SEP> A. <SEP> V. <SEP> (mÄqu/g)
<tb> Saures <SEP> Phosphat <SEP> des <SEP> : <SEP> Statische <SEP> Methode <SEP> Dynamische <SEP> Methode
<tb> Sn <SEP> 1,67 <SEP> 1,80
<tb> Ti <SEP> a) <SEP> 0, <SEP> 570
<tb> Ti <SEP> b) <SEP> 1, <SEP> 97 <SEP> - <SEP> 
<tb> Nb <SEP> I <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> 0, <SEP> 630 <SEP> 
<tb> 
 
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 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> (V)-PhosphatA. <SEP> V. <SEP> (mÄqu. <SEP> g <SEP> )
<tb> Statischer <SEP> Versuch <SEP> Dynamischer <SEP> Versuch
<tb> Austauscher,
<tb> Saures <SEP> Phos- <SEP> Testsubstanz <SEP> 
<tb> phat <SEP> des <SEP> :

   <SEP> Co2+ <SEP> Cu2+ <SEP> a) <SEP> Cu2+ <SEP> b)
<tb> Sn <SEP> 1,58 <SEP> 1,67 <SEP> 4,40
<tb> Ti-0, <SEP> 57 <SEP> 2,072
<tb> Ti <SEP> V5*) <SEP> 1, <SEP> 90 <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> Ti <SEP> V0 <SEP> - <SEP> 1,575 <SEP> 6, <SEP> 40
<tb> Ti <SEP> V16 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 970 <SEP> 7,60
<tb> 
 
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Claims

<Desc/Clms Page number 4> sich selbst überlassen wird, bis ein Gel erhalten wird, welches nach Filtration, Waschen und Trocknung kristalline Körner bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallsulfat Niob (V)-sulfat eingesetzt und demnach Niob (V)-phosphat hergestellt wird.