PL89615B1 - Sposób oczyszczania technicznego kwasu borowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania technicznego kwasu borowego na drodze wymiany jonowej umozliwiajacy jego zastosowanie zwlaszcza do kondensatorów elektrolitycznych.

Znane jest zastosowanie wymiany jonowej do wytwarzania kwasu borowego z wodnych roztworów boranów alkalicznych np. boranów sodowych z opisów patentowych: RFN nr 1140912 i St.Zjedn.Am. nr 3216795. Zastosowanie jonitów do otrzymywania kwasu borowego znane jest równiez z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1064232.

Oczyszczanie technicznego kwasu borowego najczesciej prowadzi sie przez poddawanie kwasu borowego wielokrotnej rekrystalizacji z wody demineralizowanej. Proces oczyszczania kwasu borowego na drodze rekrystalizacji jest bardzo pracochlonny i malo wydajny.

W celu uzyskania kwasu borowego o czystosci potrzebnej do kondensatorów elektrolitycznych ilosc cykli rekrystalizacji wynosi 2—4 i jest zalezna od czystosci produktu wyjsciowego jakim jest kwas borowy techniczny, oraz parametrów prowadzenia rekrystalizacji. e W znanym sposobie oczyszczania kwasu borowego technicznego na masach jonowymiennych, w którym przepuszcza sie kwas borowy techniczny o stezeniu 130-200 g H3B03/l i temperaturze 60—100°C przez kolumne wypelniona kationitem i kolumne wypelniona anionitem, otrzymuje sie kwas borowy o czystosci odczynnikowej. Kwas taki nie odpowiada wymaganiom stawianym przez przemysl podzespolów radiowych, poniewaz zawiera sladowe zanieczyszczenia w postaci zwiazków organicznych pochodzacych glównie z rozkladu anionitu bezposrednio w procesie uaktywniania wzglednie regeneracji mas jonowymiennych.

Niespodziewanie stwierdzono, ze mozna otrzymac kwas borowy nie zawierajacy zanieczyszczen organicznych jezeli uaktywniony w znany sposób anionit podda sie wstepnej obróbce tak zwanemu procesowi2 89 615 formowania. W procesie formowania traktuje sie uaktywniony anionit roztworem czystego kwasu borowego o stezeniu 60—80 g H3BO3/I i o temperaturze nie przekraczajacej 60°C, korzystnie 45°—50°C a wyciek z procesu formowania usunie z obiegu produkcyjnego.

W sposobie wedlug wynalazku kwas borowy techniczny o stezeniu 130—200 g H3BO3/I, korzystnie 150—160 g H3BO3/I w temperaturze 60-100°C przepuszcza sie kolejno przez kolumny zawierajace uaktywnione zloze kationitu i anionitu, przy czym zloze anionitu poddaje sie dodatkowej obróbce tak zwanemu formowaniu.

Proces przygotowania mas jonitowych polega na tym, ze kationit uaktywnia sie przeprowadzajac go za pomoca kwasu solnego w forme wodorowa, a anionit za pomoca wodorotlenku sodowego w forme wodorotlenowa. Resztki roztworów uaktywniajacych usuwa sie, a masy jonitowe przemywa sie dokladnie woda.

Nastepnie anionit poddaje sie procesowi formowania przez traktowanie w okresie co najmniej 30 minut roztworem czystego kwasu borowego o stezeniu 60—80 g H3BO3/I i o temperaturze 40—50°C, który wprowadza sie w ilosci okolo 150% w stosunku do pojemnosci wymiennej anionitu i po procesie formowania usuwa sie z obiegu.

Kwas borowy oczyszczony na tak przygotowanym zlozu kationitu i anionitu wyplywa z kolumn jako wyciek, który poddaje sie bezposrednio procesowi krystalizacji nastepnie wytracone krysztaly oddziela sie od roztworu pokrystalicznego, który zawraca sie do rozpuszczania nowej partii kwasu borowego technicznego. Po nasyceniu pojemnosci wymiennej stosowanych mas jonitowych zanieczyszczeniami z technicznego kwasu borowego, co objawia sie znacznym wzrostem przewodnosci elektrolitycznej wycieku, masy jonitowe regeneruje sie i anionit poddaje sie procesowi formowania w poprzednio opisanysposób. ^ Prace kolumny lub ukladu kolumn kontroluje sie w sposób ciagly mierzac przewodnosc koncowego wycieku. Wydajnosc opisanego procesu jest bardzo wysoka i wynosi powyzej 98%. Wynalazek zostanie szczególowo opisany w przykladzie wykonania.

Przyklad. Do dwóch szeregowo polaczonych reaktorów kolumnowych których pierwszy zawiera 83,33 litra Wofatitu KPS (uzytkowa zdolnosc wymienna 100 Vali) a drugi 71,42 litra Wofatitu AD 41 (uzytkowa zdolnosc wymienna — 80 Vali) wprowadza sie roztwory uaktywniajace (wzglednie regenerujace) o temperaturze —25°C. Przez kationit przepuszcza sie 144 litry 5% roztworu kwasu solnego z szybkoscia 2,5 litra na minute a przez anionit 140 litrów 3% roztworu wodorotlenku sodowego z szybkoscia 2,5 litra na minute. Mase jonitowa po uaktywnieniu (wzglednie regeneracji) przerrywa sie woda do uzyskania obojetnego wycieku, nastepnie do kolumny anionitowej wprowadza sie 386 litrów roztworu kwasu borowego o stezeniu 80 gramów H3B03 w litrze oraz o temperaturze 50°C przepuszczajac go przez kolumne z szybkoscia 12 litrów na minute. Wyciek z procesu formowania usuwa sie z obiegu.

Przez uklad kolumn zawierajacych tak przygotowane masy jonitowe przepuszcza sie z szybkoscia ,7 l/min. roztwór technicznego kwasu borowego o temperaturze 80°C i stezeniu 191 g H3BO3/I. Wyciek z kolumn kieruje sie do krystalizatora. Kontrole wycieku, charakteryzujaca prace ukladu przeprowadza sie w sposób ciagly mierzac przewodnosc wlasciwa konduktometrycznie.

W,przypadku produkcji kwasu borowego, którego jakosc powinna odpowiadac wymaganiom normy dla kwasu borowego do kondensatorów elektrolitycznych wedlug ZN - 72/MPCh/N-186/ przewodnosc wlasciwa wycieku powinna byc mniejsza od wartosci ujetych na wykresie. Prace ukladu kolumn przerywa sie, a masy poddaje procesowi regeneracji i uaktywniania w momencie przekroczenia przez przewodnosc wycieku wartosci okreslonej krzywa wykresu. Roztwór w krystalizatorze chlodzi sie do temperatury 21°C. W tych warunkach z 1 litra roztworu krystalizuje 142,1 g oczyszczonego kwasu borowego. Wytracone krysztaly oddziela sie od lugu macierzystego ha wirówce i suszy. Lugi pokrystaliczne o stezeniu 69,8 g H3BO3/I uzywa sie do sporzadzania nowego roztworu.

Stosujac kwas borowy techniczny odpowiadajacy wymaganiom gatunku I normy PN—64/C — 84067 mozna oczyscic 2.724 kg. kwasu borowego co wynosi 14.2601 roztworu o wyzej wymienionych parametrach, otrzymujac 2.026,4 kg czystego kwasu borowego oraz 697,6 kg kwasu w postaci roztworu pokrystalicznego.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania technicznego kwasu borowego na drodze wymiany jonowej w podwyzszonej temperaturze na kolumnach zawierajacych uaktywnione zloze anionitu i kationitu i nastepnej krystalizacji czystego kwasu borowego z wycieku, znamienny tym,, ze wymianie jonowej poddaje sie roztwór kwasu borowego o stezeniu 130-200 g H3B03/l korzystnie 150-160 g H3B03/l i temperaturze 60-100°C korzystnie 80—90°C, przy czym proces prowadzi sie najpierw na zlozu kationitu, a nastepnie na zlozu anionitu, które traktuje sie wstepnie roztworem czystego kwasu borowego o stezeniu 60—80 g H3BO3/I i temperaturze 40—50 C wprowadzanym w ilosci 150% w stosunku do pojemnosci jonowymiennej anionitu w czasie co najmniej 30 minut. Pfac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18