DE1136680B

DE1136680B - Verfahren zur Herstellung von zur Traenkung von Traegern von Ionenaustauschsaeulen verwendbaren Zirkonphosphatloesungen bzw. von als Ionenaustauscher geeigneten Zirkonphosphaten

Info

Publication number: DE1136680B
Application number: DEA36725A
Authority: DE
Inventors: Bror Borge Skytte Jensen; Ernst Thomas Rosenberg
Original assignee: Atomenergikommissionen
Current assignee: Atomenergikommissionen
Priority date: 1960-02-17
Filing date: 1961-02-15
Publication date: 1962-09-20
Also published as: SE301962B; GB916550A; DK91563C; CH410012A; NL261243A

Description

INTERNAT.KL. C Ol g

DEUTSCHES

PATENTAMT

A36725IVa/12m

ANMELDETAG: IS. F E B RU AR 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 20. SEPTEMBER 1962

Zirkonphosphate, die in gelöster Form zur Tränkung von Trägern von Ionenaustauschsäulen verwendbar sind bzw. sich selbst als Ionenaustauscher eignen, werden nach den bisher bekannten Verfahren durch Reaktion von Zirkon- oder Zirkonylsalzen starker Säuren, wie beispielsweise der Salz-, Schwefel- oder Salpetersäure, mit Phosphaten oder Phosphorsäure hergestellt. Bei diesen Verfahren tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß das Zirkonphosphat als eine höchstviskose gallertartige Substanz gewonnen wird, die sich schwer auswaschen, filtrieren und trocknen läßt.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Schwierigkeit beseitigt werden kann, wenn erfindungsgemäß ein Ammonzirkoncarbonatkomplex oder ein Alkylammonzirkoncarbonatkomplex in Lösung mit einem Ammonphosphat oder einem Alkylammonphosphat oder einer Phosphorsäure umgesetzt wird, wobei Kohlendioxyd und Ammoniak oder das Alkylamin, vorausgesetzt, daß letzteres bei Temperaturen unterhalb 100 °C flüchtig ist, während der Umsetzung, gegebenenfalls durch Luftdurchleiten, Erwärmen und/oder Rühren des Reaktionsgemisches, entfernt wird, wobei das erhaltene Reaktionsgemisch gegebenenfalls zur Trockne eingedampft und das Trockenprodukt gegebenenfalls mit starker Säure behandelt werden kann, worauf die dabei zerfallenen Körner getrocknet werden können.

Das Verfahren nach der Erfindung kann den eingangs erwähnten Zwecken in besonders zweckmäßiger Weise dadurch angepaßt werden, daß man für die direkte Verwendung als Ionenaustauscher nicht geeignete Siebfraktionen des Trockenproduktes in einer starken Ammoncarbonatlösung auflöst und anschließend durch Eindampfen der Lösung wieder als gelartige Substanz abscheidet.

Während der Reaktion tritt Ammoncarbonat oder Alkylammoncarbonat aus der Lösung aus und wird Zirkonphosphat als eine gallertartige Substanz ausgefällt. Das Reaktionsprodukt kann mühelos zu einer Substanz eingedampft werden, die sich leicht bis zur ausreichenden Reinheit des Produktes auswaschen läßt.

Das Ausscheiden von Kohlendioxyd und Ammoniak oder Alkylamin kann vorzugsweise durch Erwärmen der Reaktionslösung und Durchleiten eines Luftstroms durch dieselbe erfolgen. Das Zirkonphosphat wird mit der Abnahme der Carbonationenkonzentration der Lösung allmählich ausgefällt. Durch Eindampfen der Reaktionslösung wird eine gallertartige Substanz gewonnen, die durch weiteres Eindampfen und Trocknen, beispielsweise in einer Trockenkammer, eine amorphe, glasartige Substanz oder harte Körner ergibt.

Diese Substanz kann mit Wasser oder gemäß der Erfindung vorzugsweise mit starker Säure behandelt Verfahren zur Herstellung von zur Tränkung von Trägern von Ionenaustauschsäulen verwendbaren Zirkonphosphatlösungen

bzw. von als Ionenaustauscher geeigneten

Zirkonphosphaten

Anmelder: Atomenergikommissionen, Kopenhagen

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Dänemark vom 17. Februar 1960 (Nr. 605)

Bror B0rge Skytte Jensen, Roskilde, und Ernst Thomas Rosenberg, Lyngby

(Dänemark), sind als Erfinder genannt worden

werden und zerfällt dabei zu einem Granulat. Dieses Granulat eignet sich nach dem Waschen mit Säure und Wasser und darauffolgendem Trocknen als Ionenaustauschmaterial. Jedoch kann das feinere Pulver vorzugsweise durch Sieben abgetrennt werden, so daß die für den beabsichtigten Zweck bestgeeignete Korngröße erzielt wird.

Siebgut unpassender Korngröße kann durch Behandlung mit einer starken Ammoncarbonatlösung erneut gelöst werden, so daß es, wie vorstehend beschrieben, durch Eindampfen, wenn erforderlich unter gleichzeitiger Durchleitung eines Luftstroms, möglich ist, weitere Mengen von Zirkonphosphat geeigneter Korngröße zu gewinnen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist zeitsparend, da mühsames Filtrieren und Auswaschen eines gallertartigen Niederschlages vermieden werden. An dem Prozeß sind keine MetaUionen beteiligt, während Ammoniumionen, die im Überschuß vorhanden sein können, teilweise während des Trockenprozesses und

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weiterhin durch Auswaschen des getrockneten Produktes beseitigt werden. Weitere erwähnenswerte Vorteile bestehen darin, daß ein homogenes Produkt gewonnen wird und daß das nicht unmittelbar zur Verwendung geeignete Siebgut erneut gelöst und ausgefällt werden kann. Ferner kann erwähnt werden, daß, sofern in dem Prozeß Alkylammoncarbonat verwendet wird, dieses leicht zurückgewonnen werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel veranschaulicht.

Ausbeute:

Siebmaschengröße DIN 40 bis DIN 80 .. 1,34 kg

Siebmaschengröße über DIN 80 0,93 kg

Beispiel

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2000 g ZrOCl₂ · 8 H₂O werden in 71 kaltem Wasser gelöst, und 2000 g (NHj)₂CO₃ werden gleichfalls in 71 kaltem Wasser gelöst. Die ZrOCl₂-Lösung wird in die Ammoncarbonatlösung gegossen, worauf die Mischung unter Rühren auf 80° C erwärmt wird, bis die Flüssigkeit ziemlich klar ist. 1650 g (NHJ₂HPO₄ werden in 51 Wasser gelöst und auf eine Temperatur von 80° C erwärmt, worauf diese Lösung in die erhaltene Ammonzirkoncarbonatlösung gegossen wird. Es findet keine Ausfällung statt.

Durch die auf etwa 80° C gehaltene Lösung wird unter Rühren ein starker Luftstrom geleitet. Wenn die Flüssigkeit etwa zur Hälfte eingedampft ist, setzt die Ausfällung einer gallertartigen Substanz ein. Das Eindampfen wird fortgesetzt, bis ein dickes Gel erhalten wird. Dieses Gel wird in Schalen gefüllt und zum Eindampfen und Trocknen in eine Heizkammer von 1050° C gebracht. Wenn der Trockenprozeß beendet ist und das Gewicht der Substanz konstant bleibt, hat diese die Form von erbsengroßen harten Brocken.

Bei dem vorstehend erläuterten Verfahren kann das zur Herstellung des Zirkoncarbonatkomplexes verwendete Ammoncarbonat durch eine äquivalente Menge eines Alkylammoncarbonats, beispielsweise Trimethylammoncarbonat, ersetzt werden. Die gewonnenen Brocken werden mit 4n-Salzsäure aufgeschlämmt, wodurch sie zu kleinen Kristallkörnern zerfallen.

Das so gewonnene pulvrige Produkt wird in vier Kolonnen mit insgesamt 2014n-Salzsäure und danach mit etwa 2001 entionisiertem Wasser gewaschen, bis das Waschwasser den pH-Wert 4 hat.

Das Produkt wird in einer Trockenkammer bei 80 bis 100° C getrocknet und danach gesiebt. Erforderlichenfalls wird es vor dem Sieben in einem Mörser behandelt.

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Insgesamt 2,27 kg

Die Eignung des körnigen Teils des Produktes als Ionenaustauscher wurde mittels Kolonnenelution mit einer starken Kochsalzlösung gemessen. Es stellte sich heraus, daß das Produkt eine Kapazität von 1,275 MiTIiäquivalenten Na je Gramm hatte. Diese Kapazität gleicht der entsprechender Ionenaustauscher aus nach den bisher bekannten Verfahren hergestelltem Zirkonphosphat.

Ein Teil des Produktes wurde 2 Tage lang bei 100° C weitergetrocknet und verlor dabei 24% Wasser. Eine wie vorstehend beschriebene Kapazitätsmessung ergab eineKapazität von 2,48 Milliäquivalenten Na je Gramm.

Der pulvrige Teil des Produktes wurde in einer Ammoncarbonatlösung erneut gelöst, wobei die Lösung nach Eindampfen und Trocknen ein Produkt ergab, welches dem durch Eindampfen der Reaktionslösung erzielten Produkt entsprach. Dieses Produkt wurde, wie oben beschrieben, weiterbehandelt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von zur Tränkung von Trägern von Ionenaustauschsäulen verwendbaren Zirkonphosphatlösungen bzw. von als Ionenaustauscher geeigneten Zirkonphosphaten, dadurch gekennzeichnet daß ein Ammonzirkoncarbonatkomplex oder ein Alkylammonzirkoncarbonatkomplex in Lösung mit einem Ammonphosphat oder einem Alkylammonphosphat oder einer . Phosphorsäure umgesetzt wird, wobei Kohlendioxyd und Ammoniak oder das Alkylamin, vorausgesetzt, daß letzteres bei Temperaturen unterhalb 100° C flüchtig ist, während der Umsetzung, gegebenenfalls durch Luftdurchleiten, Erwärmen und/oder Rühren des Reaktionsgemisches, entfernt wird, wobei das erhaltene Reaktionsgemisch gegebenenfalls zur Trockne eingedampft und das Trockenprodukt gegebenenfalls mit starker Säure behandelt werden kann, worauf die dabei zerfallenen Körner getrocknet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die direkte Verwendung als Ionenaustauscher nicht geeignete Siebfraktionen des Trockenproduktes in einer starken Ammoncarbonatlösung auflöst und anschließend durch Eindampfen der Lösung wieder als gelartige Substanz abscheidet.

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