DD300899A7 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES - Google Patents
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Abstract
Erfindungsbetreff ist ein Herstellungsverfahren von reinen Alkalimonofluoromonophosphaten M ind 2 PO ind 3 F, die als Fluoridierungs-, Korrosionsschutz- und Holzschutzmittel einsetzbar sind. Erfindungsgemäß wird eine Phosphorverbindung in Form einer P(V)-Verbindung (z.B. Alkaliphosphate, Phosphorsäure, Phosphor(V)-oxid) und ein Alkali- oder Ammoniumfluorid oder -hydrogenfluorid oder Fluorwasserstoffsäure, und gegebenenfalls eine Alkaliverbindung, deren Anion beim Erhitzen flüchtig geht (z.B. Alkalihydroxid, Alkalilauge, Alkalicarbonat), bei 180 bis 500 Grad C und in einem Atomverhältnis von M:P:F = 2:1:1 bis 1,1 zu M#F2#?PO#F3#?F umgesetzt, worin M = K, Rb oder Cs ist, und wobei die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H ind 2 O pro Mol Endprodukt M ind 2 PO ind 3 F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetzt wird.The subject of the invention is a preparation process of pure alkali monofluoromonophosphates M 2 PO 3 F, which can be used as fluoridation, corrosion protection and wood preservatives. According to the invention, a phosphorus compound in the form of a P (V) compound (eg alkali phosphates, phosphoric acid, phosphorus (V) oxide) and an alkali or ammonium fluoride or hydrogen fluoride or hydrofluoric acid, and optionally an alkali compound whose anion is volatile on heating ( eg alkali hydroxide, caustic, alkali carbonate) at 180 to 500 degrees C and in an atomic ratio of M: P: F = 2: 1: 1 to 1.1 to M # F2 #? PO # F3 #? F, where M Is K, Rb or Cs, and wherein the starting compounds contain at least 1 mole H ind 2 O per mole of final product M 2 PO ind 3 F or an appropriate amount of water is added.
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von reinen Alkalimonofluoromonophosphaten, die als Fluoridierungs-, Korrosionsschutz· und Holzschutzmittel geeignet sind.The invention relates to a preparation process of pure Alkalimonofluoromonophosphaten which are suitable as fluoridation, corrosion protection and wood preservatives.
-2- 300 Bekannte technische Lösungen-2- 300 Known technical solutions
umgesetzt werden. Dieses Verfahren benötigt unbedingt teuere wasserfreie Phosphate als Ausgangsprodukte und ergibt,verursacht durch die Abspaltung von Phosphoroxidtrifluorid während der Schmelzreaktion, unreine, wechselnde Mengen anbe implemented. This process necessarily requires expensive anhydrous phosphates as starting materials and, caused by the elimination of Phosphoroxidtrifluorid during the melt reaction, results in impure, varying amounts
entsprechenden apparativen Aufwand einschließlich Einsatz geeigneter Materialien für die Reaktoren erforderlich macht.makes appropriate equipment required, including the use of suitable materials for the reactors.
deren Ammoniumsalzen im Gegenwart von Harnstoffen durch Umsetzung mit Fluoriden, Hydrogonfluoriden odertheir ammonium salts in the presence of ureas by reaction with fluorides, hydrogons or
li;3 DE-C-3043895 beschreibt ein Verfahren, bei dem Fluorwasserstoffgas in einer Menge von 100 bis 150% der theoretischbenötigten Menge mit einem /.Ikaliphosphat umgesetzt wird. Abgesehen vom Einsatz des hochkorrosiven HF-Gases, dasbesondere Apparaturen notwendig macht, ist ein weiterer ökonomischer Nachteil vorhanden. Er besteht darin, daß nur ein Teildes eingesetzten HF Gases bei der stattfindenden Reaktion Feststoff/Gas zur Reaktion gelangen kann.l i; 3 DE-C-3043895 describes a process in which hydrogen fluoride gas is reacted in an amount of 100 to 150% of the theoretical amount required with a / .Ikaliphosphat. Apart from the use of highly corrosive HF gas, which makes special equipment necessary, there is another economic disadvantage. It consists in that only a part of the HF gas used can react in the reaction taking place of solid / gas.
großen Fluorübr.rschusses, und der weiteren Reaktionsbedingungen immer unerwünschte Nebenprodukte entstehen.large Fluorübr.rschusses, and the further reaction conditions always undesirable by-products arise.
bestehe') darin, daß es wasserfrei und zweistufig durchgeführt werden muß.insist ') that it must be carried out anhydrous and two-stage.
Es !st Ziel der Erfindung, die Verfahrensökonomie gegenüber den bekannten Verfahren zu verbessern, insbesondere bei niedriger Temperatur reine Produkte mit hoher Ausbeute zu erhalten.It ! St goal of the invention to improve the process economy over the known methods, especially at low temperature to obtain pure products with high yield.
bereitzustellen.provide.
a) eine Phosphorverbindung in Form einer P(V)-Verbindung, einschließlich Alkaliphosphate, unda) a phosphorus compound in the form of a P (V) compound, including alkali metal phosphates, and
b) ein Alkali- oder Ammoniumfluorid oder Alkali- oder Ammoniumhydro.genfluorid oder Fluorwasserstoffsäure und gegebenenfallsb) an alkali or ammonium fluoride or alkali or Ammoniumhydro.genfluorid or hydrofluoric acid and optionally
c) eine Alkaliverbindung, deren Anion beim Erhitzen flüchtig geht,c) an alkali compound whose anion is volatile when heated,
bei 180 bis 5000C und in einem Atomverhältnis von M:P:F = 2:1:1 bis 1,1 zu M2PO3F umsetzt, worin M = K, Rb oder Cs ist, undwobei die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt M2PO3F enthalten oder eine entsprechendeat 180 to 500 ° C and in an atomic ratio of M: P: F = 2: 1: 1 to 1.1 to M 2 PO 3 F, where M = K, Rb or Cs, andwherein the starting compounds are at least 1 mole H 2 O per mole of end product M 2 PO 3 F contain or a corresponding
mindestens 2 Mol H2O, insbesondere mindestens 3 Mol H2O pro Mol M2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasserhinzugesetzt wird.contain at least 2 moles of H 2 O, in particular at least 3 moles of H 2 O per mole of M 2 PO 3 F or an appropriate amount of water is added.
vorzugsweise höchstens 25MoI H2O, insbesondere höchstens 15MoI H2O pro Mol M2PO3Fenthalten.preferably at most 25 moles of H 2 O, in particular at most 15 moles of H 2 O per mole of M 2 PO 3 F.
gewählt werden, daß ein Atomverhältnis von M:P:F = 2:1:1 bis 1,1 gegeben ist.it can be chosen to give an atomic ratio of M: P: F = 2: 1: 1 to 1.1.
ausgewählt wird, die aus Phosphorsäure, Phosphor(V)-oxid, Alkali- oder Ammoniumaihydrogenphosphat, Dialkali- oderselected from phosphoric acid, phosphorus (V) oxide, alkali metal or Ammoniumaihydrogenphosphat, dialkali or
ausgewählt wird, die aus Alkalihydroxid, Alkalilauge, Alkalicarbonat und Afkalihydrogeniarbonat besteht, vorzugsweise unteris selected, which consists of alkali metal hydroxide, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate and Afkalihydrogeniarbonat, preferably below
der Gruppe ausgewählt wird, die aus Fluorwasserstoffsäure, Alkali- und Ammoniumhydrogonfluorid besteht. Erfindungsgemäßwird .-eines Kaliummonofluoromonophosphat erhalten, indem manof the group consisting of hydrofluoric acid, alkali and ammonium hydrogonic fluoride. According to the invention, a potassium monofluoromonophosphate is obtained by reacting
a) eine Phosphor(V)-Verbindung der Gruppe Phosphorsäure, Dikaiiumhydrogenphosphat, Kaliumhydrogenphosphat unda) a phosphorus (V) compound of the group phosphoric acid, Dikaiiumhydrogenphosphat, potassium hydrogen phosphate and
b) eir e Fluorverbindung der Gruppe Fluorwasserstoffsäure, Kaliumfluorid, Kaliumhydrogen.'luorid, Ammoniumhydrogenfluorid und gegebenenfallsb) eir e fluorine compound of the group hydrofluoric acid, potassium fluoride, Kaliumhydrogen.'luorid, ammonium hydrogen fluoride and optionally
c) ein 3 Kaliumverbindung der Gruppe Kaliumhydroxid, Kaliumlaune, Kaliumcarbonatc) a 3 potassium compound of the group potassium hydroxide, potassium mood, potassium carbonate
bei 250 bis 35O0C in einem Atoniverhältnis von K:P:F = 2:1:1 bis 1,1 umsetzt, wobei die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt K2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetzt wird. Besonders vorteilhaft ist es, reines Rubidiummonoiluoromonophosphat oder reines Cgsiummonofluoromonophosphat herzustellon, indem manat 250 to 35O 0 C in an atomic ratio of K: P: F = 2: 1: 1 to 1.1, wherein the starting compounds contain at least 1 mole of H 2 O per mole of end product K 2 PO 3 F or an appropriate amount of water is added. It is particularly advantageous to produce pure rubidium mono-fluoromonomonophosphate or pure cgsium monofluoromonophosphate by:
a) Phosphorsäurea) phosphoric acid
b) Fluorwasserstoffsäure undb) hydrofluoric acid and
c) Rubidium- oder Cäsiumcarbonatc) rubidium or cesium carbonate
bei 250 biu 350°C in einem Atomverhältnis von Cs (bzw. Rb):P:F = 2:1:1 bis 1,1 umsetzt, wobei die Alisgangsverbindungenmindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt Cs2PO3F bzw. Rb2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasserhinzugesetzt wird.at 250 biu 350 ° C in an atomic ratio of Cs (or Rb): P: F = 2: 1: 1 to 1.1, wherein the alisgangsverbindungen at least 1 mol of H 2 O per mole of end product Cs 2 PO 3 F or Rb 2 PO 3 F or an appropriate amount of water is added.
35O0C, insbesondere von 250 bis 3500C, umgesetzt werden. Bei Temperaturen unterhalb 18O0C erfolgt kaum eine Fluorierung des35O 0 C, in particular from 250 to 350 0 C, to be implemented. At temperatures below 18O 0 C is hardly a fluorination of the
durch Abspaltung flüchtiggehender Verbindungen, insbesondere Phosphoroxidtrif luorld, wieder zersetzt, wobei insbesonderedecomposed by elimination of volatile compounds, in particular Phosphoroxidtrif luorld, in particular
mindestens 2 Mol H2O, insbesondere mindestens 3 Mol H2O enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetztwird. Die Herkunft des in den Ausgangsstoffen enthaltenen Wassers ist unwesentlich, gleich ob es als Kristallwasser,contain at least 2 moles of H 2 O, in particular at least 3 moles of H 2 O or an appropriate amount of water is added. The origin of the water contained in the starting materials is immaterial, whether it is as water of crystallization,
ist bisher nicht geklärt worden, wohl aber wurde in einer V'elzahl von Versuchen gefunden, daß nur bei Anwesenheit dergenannten Mindestmenge an Wasser reines Monofluorom jnophosphat erhalten wird. Dabei wird unter „rein" verstanden, daßmindestens 98Mol-% des eingesetzten Phosphors zu Monofluoromonophosphat umgesetzt worden sind und das Endproduktkein Fluor in Form von Fluorid enthält.has not yet been clarified, but it has been found in a V'elzahl of experiments that only in the presence of said minimum amount of water pure monofluorophosphate is obtained. By "pure" it is meant that at least 98 mol% of the phosphorus used has been converted to monofluoromonophosphate and the final product does not contain fluorine in the form of fluoride.
erfindungsgemäß auch mehr als 10OMoI H2O pro Mol M2PO3F eingesetzt werden können, es sich aber dann um derartigverdünnte Ausgangslösungen handelt, daß wegen der zu verdamptm.den Wassermenge wenig energieökonomisch gearbeitetAccording to the invention more than 10OMoI H 2 O per mole of M 2 PO 3 F can be used, but it is then so dilute starting solutions that worked because of the veramptm.den amount of water little energy-economically
meisten bekannten Verfahren mit einem F:P > 1:1 gearbeitet wird. Erfindungsgemäß wird bei diesem neuen Verfahren in einemMost known methods with an F: P> 1: 1 is worked. According to the invention in this new method in a
der bereits weiter ohon beschriebenen Reinheit von 98 Mol-% Monofluoromonophosphat, bezogen auf den eingesehenalready described ohon purity of 98 mol% monofluoromonophosphate, based on the viewed
erforderlichen Menge gearbeitet, so besteht das Endprodukt, bezogen auf den eingesetzten Phosphor, aus praktisch 100 Mol-%worked the required amount, the end product, based on the phosphorus used, from virtually 100 mol%
umsetzt.implements.
-hydrogencarbonat beschränkt. Erfindungsgemäß können auch andere Alkaliverbindungen, deren Anionen beim Erhitzen unterden Bedingungen dieses neuen Verfahrens flüchtig gehen, wie z. B. -nitrate oder Salze kurzkettiger organischer Säuren,bicarbonate limited. According to the invention, other alkali compounds whose anions are volatile when heated under the conditions of this new process, such as. For example, nitrates or salts of short-chain organic acids,
beispielsweise -oxalate und -acetate, als Ausgangsstoffe eingesetzt werden. 'For example, oxalates and acetates are used as starting materials. '
werden, jedoch ist die Verwendung dieses Ausgangsstoffes aus Korrosionsgründen nicht vorteilhaft.However, the use of this starting material for corrosion reasons is not advantageous.
gle<ch, üb die kristalline Säure oder die konzentrierte 85 bis 87%igo Säure oder eine verdünnte Säure eingesetzt wird -the same applies to the crystalline acid or the concentrated 85 to 87% ig acid or a dilute acid.
hochmolekulares KURROLsches Kaliumsalz, im Gegensatz dazu aber das von KLEMENT und SCHMID beschriebenewasserlösliche Kaliumpolyphosphat (Z. anorg. alle. Chern. 290,113 [1957]).high molecular weight KUROL's potassium salt, but in contrast the water-soluble potassium polyphosphate described by KLEMENT and SCHMID (Z. allorg, Chern 290,113 [1957]).
charakterisiert sind, in der X gleich M und/oder NH4 und/oder H bedeutet und in der η ä 3 gilt, vorzugsweise Cyclotriphosphat(n = 3) und Cycloietraphosphat (n = 4).in which X is M and / or NH 4 and / or H and in which η is 3, preferably cyclotriphosphate (n = 3) and cycloietraphosphate (n = 4).
In einer Platinwanhe werden 112,Og (1 mol) Phosphorsäure (P-Gehalt = 27,65%, das entspricht einer 87,48%igen Säure) vorgelegt, zuerst mit 407,3g (2 mol) Kalilauge (27,55%ig) versetzt und danach 114,55g (1,10mol) Fluorwasserstoffsäure (19,22%ig) hinzugefügt. (Das Ausgangsatomverhältnis dieses Ansatzes beträgt also K:P;F = 2:1:1,10.) Der Ansatz wird bei 350°C bis zur vollständigen Kristallisation (Dauer etwa 1 Stunde) erhitzt und anschließend >ioch 1 Stunde bei dieser Temperatur belassen.In a Platinumwanhe be 112, Og (1 mol) of phosphoric acid (P content = 27.65%, corresponding to an 87.48% acid) submitted first with 407.3g (2 mol) of potassium hydroxide (27.55% pure and then 114.55 g (1.10 mol) of hydrofluoric acid (19.22%) was added. (The starting atomic ratio of this approach is thus K: P, F = 2: 1: 1.10.) The batch is heated at 350 ° C until complete crystallization (duration about 1 hour) and then left for> 1 hour at this temperature ,
Ausbeute: 176,7g. Analyse siehe nach Beispiel 4.Yield: 176.7g. Analysis see Example 4.
Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch betragen die eingesetzte Menge an Fluorwasserstoffsäure 109,3g (1,05mol) und somit dasAusgangsatomvcrhältnisK:P:F - 2:1:1,05.The procedure is as in Example 1 except that the amount of hydrofluoric acid used is 109.3 g (1.05 mol) and thus the starting atomic ratio K: P: F - 2: 1: 1.05.
Ausbeute: 177,1 g. Analyse siehe nach Beispiel 4.Yield: 177.1 g. Analysis see Example 4.
Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch betragen die eingesetzte Menge an Fluorwasserstoffsäure 104,1 g (I ,OOmol! und somit das Ausgangsatomverhältnis K:P:F = 2:1:1,00The procedure is as in Example 1, but the amount of hydrofluoric acid used is 104.1 g (I, OOmol!) And thus the starting atomic ratio K: P: F = 2: 1: 1.00
Ausbeute: 176,3g. Analyse siehe nach Beispiel 4. Yield: 176.3g. Analysis see Example 4.
Es wird wie in Beispi al 1 verfahren, jedoch betragen die eingesetzte Menge an Fluorwasserstoffsäure 93,7 g (0,90mol) und somit das Ausgangsatomverhältnis K:P:F = 2:1:0,90.The procedure is as in Example 1 except that the amount of hydrofluoric acid used is 93.7 g (0.90 mol) and thus the starting atomic ratio K: P: F = 2: 1: 0.90.
Ausbeute: 175,9g.Yield: 175.9g.
Alle vier Produkte sind vollständig in Wasser löslich. Der zur Reaktion eingesetzte Phosphor ist in den Produkten vollständig enthalten (Kalium ebenfalls). Die Aufteilung des Gesamtphosphors in den Reaktionsprodukten ,ermittelt mit Hilfe der quantitativen pamerchromatographischen Analyse nach der Methode von RÖSSEL-Z. analyt Chem. 196,6 [1963]) ergibt sich in Abhängigkeit von der eingesetzten Fluormenge wie folgt:All four products are completely soluble in water. The phosphor used for the reaction is completely contained in the products (potassium also). The distribution of the total phosphorus in the reaction products, determined by quantitative chromatographic analysis by the method of ROESSEL-Z. Analyt Chem. 196, 6 [1963]) results as follows, depending on the amount of fluorine used:
Produkt n.Bsp.Product n.Bsp.
Die durch 31P-NMR-Untersuuhung ermittelte Phosph^rverieilung geht konform mit den Ergebnissen .1er quantitativen Papierchromatographie. Die I9F-NMR-Spektren der vier Reaktionsprodukte zeigen, daß kein Fluorid F" enthalten ist. Aus den Guiniereufnahmen der nach den Beispiel 1 bis 3 hergestellten Produkte geht hervor, daß jeweils reines kristallines Dikaliui .lmonofluoromonophosphat K2PO3F entstanden ist. Schließlich wird das auch durch die naßchemische Analyse bewiesen, deren Ergebnis im folgenden für das nach Beispiel 3 erhaltene Produkt wiedergegeben ist: K2PO3F, Mm = 176,175, K: 44,80 (ber. 44,39); P: 17,56(17,58); F: 10,70(10,78)%. K:P:F = 2,02:1:0,99.The phosphorus shift determined by 31 P NMR analysis conforms to the results of quantitative paper chromatography. The I9 F-NMR spectra of the four reaction products show that no fluoride F "is contained." From the guinea shots of the products prepared according to Examples 1 to 3, it is clear that pure crystalline di-potassium monol fluorophosphorus K 2 PO 3 F has been formed. Finally, this is also proved by the wet chemical analysis, the result of which is reproduced below for the product obtained according to Example 3: K 2 PO 3 F, Mm = 176.175, K: 44.80 (calculated 44.39), P: 17 , 56 (17.58); F: 10.70 (10.78)% K: P: F = 2.02: 1: 0.99.
In eine vorgelegte K2HPGvMutterlauge, beispielsweise eine solcha, die 174,2g (1 mol) K2HPOh in 180g Wasrer'enthält, werden nacheinander 112,0g (1 mol) Phosphorsäure (P-Gehalt = 27,65%), 227,2g (2 mol) Kalilauge (49,4%ig) und 11 ?,9g (2,20mol) Fluorwasserstoffsäure (39,0%ig) eingetragen. Der Ansatz wird bei 320°C bis zur vollständigen Kristallisation erhitzt und danach noch 1 Rtd. bei dieser Temperatur nacherhitzt. Ausbeute: 351,4g an reinem kristallinem KjPO3F, nachgewiesen mit den oben in den Beispielen 1 bis 4 aufgeführten Analysenmethoden.In a submitted K 2 HPGvM mother liquor, for example one containing 174.2 g (1 mol) of K 2 HPOh in 180 g of water, 112.0 g (1 mol) of phosphoric acid (P content = 27.65%), 227 , 2g (2 mol) of potassium hydroxide (49.4%) and 11?, 9g (2.20 mol) of hydrofluoric acid (39.0%). The batch is heated at 320 ° C until complete crystallization and then 1 Rtd. reheated at this temperature. Yield: 351.4 g of pure crystalline KjPO 3 F, detected by the analytical methods listed above in Examples 1 to 4.
Claims (10)
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DD30663387A DD300899A7 (en) | 1987-09-03 | 1987-09-03 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES |
Applications Claiming Priority (1)
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DD30663387A DD300899A7 (en) | 1987-09-03 | 1987-09-03 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES |
Publications (1)
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DD300899A7 true DD300899A7 (en) | 1992-09-03 |
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DD30663387A DD300899A7 (en) | 1987-09-03 | 1987-09-03 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES |
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DD (1) | DD300899A7 (en) |
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