DD300899A7 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES - Google Patents

PROCESS FOR THE PREPARATION OF PURE ALKALIMONOFLUOROMONOPHOSPHATES Download PDF

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DD300899A7
DD300899A7 DD30663387A DD30663387A DD300899A7 DD 300899 A7 DD300899 A7 DD 300899A7 DD 30663387 A DD30663387 A DD 30663387A DD 30663387 A DD30663387 A DD 30663387A DD 300899 A7 DD300899 A7 DD 300899A7
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Frank Mowius
Veronika Radonz
Manfred Meisel
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Akad Wissenschaften Ddr
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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

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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

Zur Herstellung von Alkalimonofluorophosphaten sind bereits eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden.For the preparation of Alkalimonofluorophosphaten a number of methods have already become known. Zahlreiche Patentschriften basieren auf dem von HILL und AUDRIETH (J. physic. Colloid Chem. 54,690 [195O)) beschriebenenMany patents are based on that described by HILL and AUDRIETH (J.Physic.Colloid Chem., 54, 609 [195O]) Schmelzverfahren, bei dem wasserfreies Cyclotriphosphat und/oder hochmolekulares Polyphosphat mit Fluorid bei ca. 8000CMelting process, wherein the anhydrous cyclotriphosphate and / or high molecular weight polyphosphate with fluoride at about 800 0 C.

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

Diphosphat enthaltende Produkte. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der dabei auftretenden korrosiven Schmelze, die einenDiphosphate containing products. Another disadvantage arises from the occurring corrosive melt, the one

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.

Aus der DD-A-2333808 ist er, bekannt, Huorophosphate aus ΡΟΗ-Gruppen enthaltenden Phosphaten oder deren Säuren oderFrom DD-A-2333808 it is known Huorophosphate containing from ΡΟΗ groups phosphates or their acids or

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

Fluorwasserstoffsäure herzustellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Einsatz von Harnstoffen.Hydrofluoric acid produce. A disadvantage of this process is the use of ureas.

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.

Nach der DE-AS1724280 erfolgt die Umsetzung von Phosphorsäuren, Phosphaten und/oder Phosphorsäureaddukten mitAccording to DE-AS1724280, the reaction of phosphoric acids, phosphates and / or phosphoric acid adducts takes place with Flußsäure oder Fluoriden, wobei aufgrund des angewendeten Atomverhältnisses Metall:Phosphor:Fluor, insbesondere desHydrofluoric acid or fluorides, wherein due to the atomic ratio applied metal: phosphorus: fluorine, in particular the

großen Fluorübr.rschusses, und der weiteren Reaktionsbedingungen immer unerwünschte Nebenprodukte entstehen.large Fluorübr.rschusses, and the further reaction conditions always undesirable by-products arise.

Die SU-A-1018F/05 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Natriummonofluorophosphat aus wasserfreiem Na2HPO4 undSU-A-1018F / 05 describes a process for the preparation of sodium monofluorophosphate from anhydrous Na 2 HPO 4 and NH4 HF2 bei 6OJ bis 800°C, wobei das Verhältnis Na:P:F = 2:1:1,5 bis 2,5 beträgt. Der hohe Überschuß an Fluorid sowie die hohenNH 4 HF 2 at 6OJ to 800 ° C, wherein the ratio Na: P: F = 2: 1: 1.5 to 2.5. The high excess of fluoride and the high Temperaturen sind bei diesem Verfahren sehr ungünstige ökonomische Faktoren.Temperatures are very unfavorable economic factors in this process. Schließlich '.st aus SU-A-512171 ein Verfahren bekannt, boi dem die Ausgangsstoffe Phosphorverbindungen undFinally, a process is known from SU-A-512171, in which the starting materials are phosphorus compounds and Alkalimineralsalzverbindungen in einer ersten Stufe bei 1000C zum Alkalihydrogenphosphat getrocknet und in einer zweitenAlkalimineralsalzverbindungen dried in a first stage at 100 0 C to the alkali metal hydrogen phosphate and in a second Stufe bei 250 bis 310°C nach dem Zumischen mit einer Fluorverbindung umgesetzt werden. Die Nachteile dieses VerfahrensStage be reacted at 250 to 310 ° C after admixing with a fluorine compound. The disadvantages of this method

bestehe') darin, daß es wasserfrei und zweistufig durchgeführt werden muß.insist ') that it must be carried out anhydrous and two-stage.

Ziel e'er ErfindungAim of an invention

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.

Wesen der ErfindungEssence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von reinen AlkalimonofluoromonophosphatenThe invention is based on the object, a process for the preparation of pure Alkalimonofluoromonophosphaten

bereitzustellen.provide.

Es wurde ein neues Verfahren zur Herstellung von reinen Alkalimonofluoromonophosphaten M2POaF aus Phosphor-, Alkali- undThere was a new process for the preparation of pure Alkalimonofluoromonophosphaten M 2 POaF from phosphorus, alkali and Fluorverbindungen gefunden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß manFluorine compounds found. This method is characterized in that

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

Menge Wasser hinzugesetzt wird.Amount of water is added. Erfindungsgemäß werden reine Alkalimonofluoromonophosphate erhalten, wenn man die Ausgangsverbindungen bei einerPure Alkalimonofluoromonophosphate be obtained according to the invention, if the starting compounds in a Temperatur von 180 bis 5000C umsetzt.Temperature of 180 to 500 0 C converts. Es ist erfindungswesentlich, daß die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt M2PO3F, vorzugsweiseIt is essential to the invention that the starting compounds at least 1 mole of H 2 O per mole of end product M 2 PO 3 F, preferably

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.

Das neue Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverbindungen höchstens 100MoI H2O,The novel process is further characterized in that the starting compounds have at most 100 moles of H 2 O,

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.

Die Verwendung einer Ausgangsverbindung der Gruppe c) entfällt, wenn die Ausgan.gsverbindung(en) der Gruppen a) und b) soThe use of a starting compound of group c) is omitted if the Ausgan.gsverbindung (s) of groups a) and b) so

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.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Phosphor(V)-Verbindung unter einer oder mehreren Verbindungen der GruppeIt is particularly advantageous if the phosphorus (V) compound is present under one or more compounds of the group

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

Diammoniumhydrogenphosphat besteht, vorzugsweise unter Phosphorsäure, Alkalidiiiydrogenphosphat,Diammoniumhydrogenphosphat consists, preferably of phosphoric acid, Alkalidiiiydrogenphosphat, Dinlkalihydrogenphosphat.Dinlkalihydrogenphosphat. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Alkaliverbindung unter einer oder mehreren Verbindungen der GruppeFurthermore, it is particularly advantageous if the alkali metal compound is one or more compounds of the group

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

Alkt lüauge, Alkalicarbonat.Alkali lye, alkali carbonate. Schließlich ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausgangsverbindung der Gruppe b) unter einer oder mehreren VerbindungenFinally, it is particularly advantageous if the starting compound of group b) under one or more compounds

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.

Es ist erfindungswesentlich, daß die Ausgangsverbindungen bei einer Temperatur von 180 ois 5000C, vorzugsweise von 200 bisIt is essential to the invention that the starting compounds at a temperature of 180 ° to 500 0 C, preferably from 200 to

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

Ausgangsphosphats zu Monofluorophosphat, bei Temperaturen oberhalb 500°C werden die gebildeten MonofluorophospateStarting phosphate to monofluorophosphate, at temperatures above 500 ° C, the Monofluorophospate formed

durch Abspaltung flüchtiggehender Verbindungen, insbesondere Phosphoroxidtrif luorld, wieder zersetzt, wobei insbesonderedecomposed by elimination of volatile compounds, in particular Phosphoroxidtrif luorld, in particular

Diphosphate als Verunreinigungen zurückbleiben.Diphosphates remain as impurities. Es ist erfindungswerentlich, daß die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt M2PO7F, vorzugsweiseIt is erfindungswerentlich that the starting compounds at least 1 mole of H 2 O per mole of end product M 2 PO 7 F, preferably

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,

Konstitutionswasser oder Lösungsmittelwasser, wie z. B. bei Vorwendung von Phosphorsäure!, Alkalilauge und/oderConstitutional water or solvent water, such as. B. in the presence of phosphoric acid !, lye and / or Fluorwasserstoffsäure, mit den Ausgangsstoffen eingebracht wii d. Die Rolle ''es Wassers beim erfindungsgemäßen VerfahrenHydrofluoric acid, introduced with the starting materials wii d. The role of water in the process of the invention

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.

Die Auswahl der Mindestmenge ist für den Fachmann leicht zu erkennen, indem er Einflußfaktoren wie ?.. B. verwendeteThe selection of the minimum amount is easy to recognize for the skilled person by using factors such as ? .. B. used Ausgangsstoffe, Umsetzungstemperatur, Oberfläche der Ausgangsstoffe, Geometrie des Reaktionsgefäßes,Starting materials, reaction temperature, surface of the starting materials, geometry of the reaction vessel, Aufheizgeschwindigkeit, Verweilzeit usw. berücksichtigt.Heating rate, dwell time, etc. taken into account. Erfindungsgemäß beträgt die in den Ausgangsstoffen enthaltene Höc'.istmenge 100 Mol H2O, vorzugsweise höchstens 25 MolAccording to the invention, the amount of starting material contained in the starting materials is 100 mols H 2 O, preferably at most 25 mols H2O, insbesondere höchstens 15MoI H2O pro Mol M2PO3F.Dabei ist die Höchstmenge von 100MoI so zu verstehen, daßH 2 O, in particular at most 15 moles of H 2 O per mole of M 2 PO 3 F. The maximum amount of 100 moles is to be understood as meaning that

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

Für den Fachmann ist das Ausgangsatomverhältnis von M:P = 2:1 plausibel, ebenso ein solches von P:F = 1:1, obwohl bei denFor one skilled in the art, the starting atomic ratio of M: P = 2: 1 is plausible, as is one of P: F = 1: 1, although in the

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

Atomverhältnis von P:F = 1:1 bis 1,1 umgesetzt. Wird dabei ein Verhältnis von P:F = 1:1 eingesetzt, so wird ein Endprodukt mitAtomic ratio of P: F = 1: 1 to 1.1 reacted. If a ratio of P: F = 1: 1 is used, then an end product with

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

Phosphor, erhalten. Wird ein Ausgangsatomverhältnis von P:F = 1:1,1 angewendet, also mit 10% Fluor mehr als der theoretischPhosphorus, obtained. If an initial atomic ratio of P: F = 1: 1.1 is used, ie with 10% fluorine more than the theoretical one

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%

Monofluoromonophosphat, und es enthält kein Fluor in Form von Fluorid.Monofluoromonophosphat, and it contains no fluorine in the form of fluoride. Die Verwendung einer Ausgangsverbindung der Gruppe c) entfällt ->.. B. dann, wenn Dialkalihydrogenphosphat (Gruppe a) mitThe use of a starting compound of group c) is omitted -> .. B. when Dialkalihydrogenphosphat (group a) with Fluorwasserstoffsäure (Gruppe b) im Molvorhältnis 1:1 umgesetzt wird oder wenn man Alkalidihydrogenphosphat,Hydrofluoric acid (group b) in the molar ratio of 1: 1 is reacted or if Alkalidihydrogenphosphat, Dialkalihydrogenphosphat (beide Verbindungen Gruppe a) und Alkalihydrogendifluorid (Gruppe b) im Molverhältnis 1:1:1Dialkalihydrogenphosphat (both compounds group a) and alkali hydrogen difluoride (group b) in a molar ratio 1: 1: 1

umsetzt.implements.

Die Verbindungen der Gruppe c) sind nicht auf die bereits genannten Alkaliverbindungen -hydroxid, -lauge, -carbonat undThe compounds of group c) are not based on the already mentioned alkali compounds -hydroxide, -lauge, -carbonate and

-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. '

Unter den Verbindungen der Gruppe b) könnte auch wasserfreier Fluorwasserstoff als geeigneter Ausgangsstoff aufgeführtAmong the compounds of group b), anhydrous hydrogen fluoride could also be listed as a suitable starting material

werden, jedoch ist die Verwendung dieses Ausgangsstoffes aus Korrosionsgründen nicht vorteilhaft.However, the use of this starting material for corrosion reasons is not advantageous.

Die Verbindungen der Gruppe a) sind nicht auf die bereits genannten Phosphor(V)-Verbindungen Phosphorsäure - dabei ist esThe compounds of group a) are not on the already mentioned phosphorus (V) compounds phosphoric acid - it is

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.

Phosphor(V)-oxid, Alkali- oder Ammoniumdihydrogenphosphat, Dialkali- oder Diammoniumhydrogenphosphat beschränkt.Phosphorus (V) oxide, alkali or ammonium dihydrogen phosphate, dialkali or Diammoniumhydrogenphosphat limited. Erfindungsgemäß können auch wei'ere Phosphor(V)-Verbindungen als Ausgangsstoffe eingesetzt werden, wie z. B.According to the invention also white phosphorus (V) compounds can be used as starting materials, such as. B. Polyphosphate einschließlich Hydrogenpolyphosphate und Polyphosphorsäuren, die durch die allgemeine SummenformelPolyphosphates including hydrogen polyphosphates and polyphosphoric acids represented by the general empirical formula X(n + 2^A3n + D charakterisiert sind, in der X gleich M und/oder NH4 und/oder H bedeutet und in der η S 2 gilt, vorzugsweiseX (n + 2 ^ A 3n + D are characterized in which X is M and / or NH 4 and / or H and in which η S 2, preferably Diphosphnt (n — 2) und Triphoshpat (n = 3). Ausgenommen sind dabei solche hochmolekularen Polyphosphate, die bei einerDiphosphnt (n - 2) and Triphoshpat (n = 3). Exceptions are those high molecular weight polyphosphates, which in a Temperatur bis 5000C unter den Bedingungen dieses neuen Verfahrens nicht zur Reaktion gebracht werden können, wie z. B.Temperature to 500 0 C under the conditions of this new process can not be reacted, such. B.

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]).

Erfindungsgarp iß können als Phosphor(V)-Verbindungen weiterhin auch z.B. Cyclophosphate einschließlichInventive gels may also be used as phosphorus (V) compounds, e.g. Including cyclophosphates Hydrogencyclcphosphate und Cyclophosphorsäuren verwendet werden, die durch die allgemeine Summenformel XnPnO3n Hydrogencyclcphosphate and cyclophosphoric acids are used, which are represented by the general empirical formula X n P n O 3n

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).

Die Erfindung soll durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert v/erden, ist aber nicht auf diese beschränkt.The invention will be further illustrated by the following examples, but is not limited to these. Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

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.

Beispiel 2Example 2

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.

Beispiel 3Example 3

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.

Beispiel 4Example 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.

Charakterisierung der gemäß der Beispiele 1 bis 4 erhaltenen ProdukteCharacterization of the products obtained according to Examples 1 to 4

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.

Beispiel 5Example 5

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.

AusgangsatomverhältnisOutput atomic ratio Phosphorverteilung (Atom-%)Phosphorus distribution (atomic%) als PO4 3"as PO 4 3 " P:FP: F BIsPO3F'-BIsPO 3 F ' 00 1:1,101: 1.10 100100 11 1:1,051: 1.05 9999 1,51.5 1:1,001: 1.00 98,598.5 1111 1:0,901: 0.90 8989

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von reinen Alkalimonofluoromonophosphaten M2PO3F aus Phosphor-, Alkali- und Fluorverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man1. A process for the preparation of pure Alkalimonofluoromonophosphaten M 2 PO 3 F from phosphorus, alkali and fluorine compounds, characterized in that 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 -hydrogenfluorid oder Fluorwasserstoffsäure und gegebenenfallsb) an alkali or ammonium fluoride or hydrogen fluoride 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, Cs ist, und wobei die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt M2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetzt wird.at 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, Cs, and wherein the starting compounds are at least 1 Mol H 2 O per mole of end product M 2 PO 3 F contain or an appropriate amount of water is added. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur von 200 bis 3500C, vorzugsweise ori0 bis 35O0C umsetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that at a temperature of 200 to 350 0 C, preferably or i0 to 35O 0 C is reacted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverbindungen mindestens 2 Mol H2O, vorzugsweise mindestens 3MoI H2O pro Mol M2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetzt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the starting compounds contain at least 2 moles of H 2 O, preferably at least 3MoI H 2 O per mole M 2 PO 3 F or an appropriate amount of water is added. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverbindungen höchstens 100MoI H2O, vorzugsweise höchstens 25MoI H2O, insbesondere höchstens 15MoI H2O pro Mol M2PO3F enthalten.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the starting compounds contain at most 100 moles of H 2 O, preferably at most 25MoI H 2 O, in particular at most 15MoI H 2 O per mole of M 2 PO 3 F. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverbindung(en) der Gruppen a) und b) so gewähltwerden, daßeinAtomverhältnisvonM:P:F = 2:1:1 bis 1,1 gegeben ist.Process according to claims 1 to 4, characterized in that the starting compound (s) of groups a) and b) are chosen so as to have an atomic ratio of M: P: F = 2: 1: 1 to 1.1. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphor(V)-Vorbindung unter einer oder mehreren Verbindungen der Gruppe ausgewählt wird, die aus Phosphorsäure, Phospor(V)-oxid, Alkali- oder Ammoniumdihydrogenphosphat, Dialkali- oder Diammoniumhydrogenphosphat besteht, vorzugsweise Phosphorsäure, Alkalidihydroyenphosphat, Dialkalihydrogenphosphat.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the phosphorus (V) compound is selected from one or more compounds of the group consisting of phosphoric acid, phosphorus (V) oxide, alkali or ammonium dihydrogen phosphate, Dialkali- or Diammoniumhydrogenphosphat is, preferably phosphoric acid, Alkalidihydroyenphosphat, Dialkalihydrogenphosphat. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkaliverbindungen unter einer oder mehreren Verbindungen der Gruppe ausgewählt wird, die aus Alkalihydroxid, Alkalilauge, Alkalicarbonat und Alkalihydrogencarbonat besteht, vorzugsweise Alkalilauge, Alkalicarbonat.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the alkali metal compounds is selected from one or more compounds of the group consisting of alkali metal hydroxide, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate and alkali metal bicarbonate, preferably alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverbindung der Gruppe b) unter einer oder mehreren Verbindungen der Gruppo ausgewählt wird, die aus Fluorwasserstoffsäure, Alkali- und Ammoniumhydrogenfluorid besteht.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the starting compound of group b) is selected from one or more compounds of Gruppo, which consists of hydrofluoric acid, alkali metal and ammonium hydrogen fluoride. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von reinem Kaliummonofluoromonophosphat, dadurch gekennzeichnet, daß man9. The method according to claim 1 to 5 for the preparation of pure potassium monofluoromonophosphate, characterized in that a) eine '5hosphor(V)-Verbindung der Gruppe Phosphorsäure, Dikaliumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphophat unda) a '5 hosphor (V) compound of the group phosphoric acid, dipotassium hydrogen phosphate, and Kaliumdihydrogenphophat b) eine Fluorverbindung der Gruppe Fluorwasserstoffsäure, Kaliumfluorid, Kaliumhydrogenfluorid, Ammoniumhydrogenfluorid und gegebenenfallsb) a fluorine compound of the group hydrofluoric acid, potassium fluoride, potassium hydrogen fluoride, ammonium hydrogen fluoride and optionally c) eiine Kaliumverbindung der Gruppe Kaliumhydroxid, Kalilauge, Kaliumcarbonat bei 250-3500C in einem Atomverhältnis 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.c) a potassium compound of the group potassium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate at 250-350 0 C in an atomic ratio of K: P: F = 2: 1: 1 to 1.1, wherein the starting compounds at least 1 mole of H2O per mole of end product K 2 PO 3 F or an appropriate amount of water is added. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von reinem Rubidium- oder Cäsiummonofluoromonophosphat, dadurch gekennzeichnet, daß man10. The method according to claim 1 to 5 for the preparation of pure rubidium or cesium monofluoromonophosphate, characterized in that a) Phosphorsäurea) phosphoric acid b) Fluorwasserstoffsäure undb) hydrofluoric acid and c) Rubidium-oder Cäsiumcarbonatc) rubidium or cesium carbonate bei 250-3500C in einem Atomverhä.'tnis von Cs (bzw. Rb):P:F = 2:1:1 bis 1,1 umsetzt, wobei die Ausgangsverbindungen mindestens 1 Mol H2O pro Mol Endprodukt Cs2PO3F bzw. Rb2PO3F enthalten oder eine entsprechende Menge Wasser hinzugesetzt wird.reacting 1 to 1.1, wherein the starting compounds is at least 1 mol of H 2 O per mole of end product Cs 2 PO: at 250-350 0 C in a Atomverhä.'tnis of Cs (or Rb): P: F = 2: 1 3 F or Rb 2 PO 3 F contain or an appropriate amount of water is added.
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