RU2297977C2 - Method of isolating superfine diamond from detonation charge - Google Patents
Method of isolating superfine diamond from detonation charge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297977C2 RU2297977C2 RU2004134833/15A RU2004134833A RU2297977C2 RU 2297977 C2 RU2297977 C2 RU 2297977C2 RU 2004134833/15 A RU2004134833/15 A RU 2004134833/15A RU 2004134833 A RU2004134833 A RU 2004134833A RU 2297977 C2 RU2297977 C2 RU 2297977C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- udd
- charge
- air
- detonation
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии получения ультрадисперсного алмаза (УДА), т.е. наноалмаза, из углеродной шихты, полученной детонационным способом.The invention relates to chemical technology for producing ultrafine diamond (UDD), i.e. nanodiamond, from a carbon mixture obtained by the detonation method.
С середины прошлого века известно большое количество способов выделения и очищения УДА из детонационной шихты путем ее обработки окислительными смесями сильных кислот при воздействии температуры и давления (например, патенты Великобритании №№1115649 (1968 г.), 1154633 (1969 г.); США №№3401019 (1968 г.), 3488163 (1970 г.); а.с. СССР №№1770272 (1992 г.), 1819851 (1993 г.), патенты РФ №№2019500 (1994 г), 2023659 (1994 г.) и др.). Известен, например, способ очистки детонационного алмаза (пат. Великобритании №1154633, кл. С01В 31/06, опубл. 1969 г.) путем обработки шихты окислительной смесью, содержащей до 50% азотной кислоты, а также концентрированную серную и фосфорную кислоты, при нагреве до 250°С и давлении 280 атм в течение 2-60 час. Недостатками таких способов являются использование химически агрессивных реагентов, сопровождающееся выделением токсичных газов, и необходимость специального оборудования для создания высокого давления.Since the middle of the last century, a large number of methods have been known for the isolation and purification of UDD from a detonation charge by treating it with oxidative mixtures of strong acids under the influence of temperature and pressure (for example, UK patents Nos. 1115649 (1968), 1154633 (1969); US No. No. 3401019 (1968), 3488163 (1970); A.S. USSR No. 1770272 (1992), 1819851 (1993), RF patents No. 19999500 (1994), 2023659 (1994 .) and etc.). Known, for example, is a method for purifying detonation diamond (US Pat. UK No. 1154633, class C01B 31/06, publ. 1969) by treating the charge with an oxidizing mixture containing up to 50% nitric acid, as well as concentrated sulfuric and phosphoric acid, heating to 250 ° C and a pressure of 280 atm for 2-60 hours. The disadvantages of such methods are the use of chemically aggressive reagents, accompanied by the release of toxic gases, and the need for special equipment to create high pressure.
Известен способ (Заявка Японии №2002066302, кл. В01J 3/06, С01В 31/06, С04В 35/52, опубл. 05.03. 2002 г.), в котором наноалмаз получают с использованием нагрева наноуглеродной шихты при 1600°С и давления 10 ГПа. Такой способ, кроме сложной технологии и оборудования, требует большого расхода энергии.The known method (Application of Japan No.2002066302, CL B01J 3/06, C01B 31/06, C04B 35/52, publ. 03/05/2002), in which the nanodiamond is obtained by heating a nanocarbon charge at 1600 ° C and a pressure of 10 GPa This method, in addition to sophisticated technology and equipment, requires high energy consumption.
Известен способ выделения УДА из графито-алмазной шихты в более мягких условиях (пат. РФ №2081821, кл. С01В 31/06, опубл. 20.06.97 г.). Процесс проводят в два этапа: сначала исходную детонационную шихту промывают и сушат, а затем проводят ее обработку окислительной азотно-серной смесью при массовом соотношении сухая шихта: азотно-серная смесь 1:(20÷25), при этом серную кислоту загружают один раз на весь процесс, а азотную кислоту добавляют периодически по 1 порции после полного окисления каждой предыдущей порции. В этом способе также используются сильные кислоты, выделяющие токсичные газы.A known method of separating UDD from a graphite-diamond mixture in milder conditions (US Pat. RF No. 2081821, CL 01/31, published on 06/20/97). The process is carried out in two stages: first, the initial detonation charge is washed and dried, and then it is treated with an oxidizing nitrogen-sulfur mixture at a mass ratio of dry mixture: nitrogen-sulfur mixture 1: (20 ÷ 25), while sulfuric acid is charged once per the whole process, and nitric acid is added periodically to 1 portion after the complete oxidation of each previous portion. This method also uses strong acids that emit toxic gases.
Наиболее близким к предлагаемому является способ (пат. РФ №2004401, кл. С01В 31/06, опубл. 15.12.1993 г.), заключающийся в том, что обработку детонационной шихты, содержащей УДА, проводят путем окисления неалмазной формы углерода на воздухе при температуре 300-550°С в присутствии водного раствора борного ангидрида, введенного предварительно, которым пропитывают шихту по всему объему и образуют на частицах УДА стекловидную пленку борного ангидрида, защищающего УДА от окисления на воздухе при температуре до 550°С. А незащищеные пленкой частицы УДА полностью окисляются уже при 350-400°С. Продукт высушивают и измельчают. Остаток обрабатывают кипячением в соляной кислоте для удаления металлических примесей, промывают в воде и сушат. Такой способ является более экологически чистым по сравнению с рассмотренными выше способами выделения УДА.Closest to the proposed one is the method (Pat. RF No. 2004401, class СВВ 31/06, published on December 15, 1993), which consists in processing a detonation charge containing UDD by oxidizing a non-diamond form of carbon in air at at a temperature of 300-550 ° C in the presence of an aqueous solution of boric anhydride, introduced previously, by which the mixture is impregnated throughout the volume and form on the UDD particles a glassy film of boric anhydride, which protects the UDD from oxidation in air at temperatures up to 550 ° C. And the UDD particles unprotected by the film are completely oxidized already at 350-400 ° С. The product is dried and crushed. The residue is treated by boiling in hydrochloric acid to remove metal impurities, washed in water and dried. This method is more environmentally friendly in comparison with the above methods for the allocation of UDD.
Основным недостатком данного способа является его усложнение необходимостью использования борного ангидрида, который затем требуется удалять при выделении частиц УДА. Можно также отметить недостаточно высокий выход готового продукта, не превышающий 30%.The main disadvantage of this method is its complication by the need to use boric anhydride, which then needs to be removed when UDD particles are isolated. You can also note the insufficiently high yield of the finished product, not exceeding 30%.
Задачей предлагаемого способа является исключение необходимости использования борного ангидрида для защиты поверхности частиц УДА и в то же время обеспечение их устойчивости к действию повышенных температур, а также увеличение выхода целевого продукта - УДА, по сравнению со способом-прототипом.The objective of the proposed method is to eliminate the need to use boric anhydride to protect the surface of the UDD particles and at the same time ensure their resistance to high temperatures, as well as increase the yield of the target product - UDD, in comparison with the prototype method.
Поставленная задача решается тем, что при выделении ультрадисперсного алмаза из детонационной шихты, включающем основную обработку шихты с использованием воздуха при температуре 340-400°С, а также дополнительную очистку соляной кислотой, предлагается основную обработку детонационной шихты проводить парами воды в токе воздуха или инертного газа - аргона или азота.The problem is solved in that when separating ultrafine diamond from the detonation charge, including the main processing of the charge using air at a temperature of 340-400 ° C, as well as additional purification with hydrochloric acid, it is proposed that the main treatment of the detonation charge be carried out with water vapor in a stream of air or inert gas - argon or nitrogen.
При этом дополнительную очистку детонационной шихты соляной кислотой проводят на предварительном этапе перед основной обработкой.In this case, additional cleaning of the detonation charge with hydrochloric acid is carried out at a preliminary stage before the main processing.
Авторами предлагаемого способа установлено, что при окислении парами воды в токе газа-носителя воздуха устойчивость частиц УДА проявляется до температур 340-400°С. При более высоких температурах происходит их полное окисление, а при более низких температурах процесс выделения УДА неэффективен. Аналогичная устойчивость к действию температур того же диапазона проявляется и при обработке парами воды в потоке инертного газа. В качестве газа-носителя использовали инертные газы, аргон, азот. Удаление неалмазной формы углерода основано на том, что неалмазная фаза окисляется при более низких температурах, чем частицы УДА.The authors of the proposed method found that during oxidation by water vapor in the flow of an air carrier gas, the stability of UDD particles is manifested up to temperatures of 340-400 ° C. At higher temperatures, they are completely oxidized, and at lower temperatures, the UDD release process is ineffective. A similar resistance to the action of temperatures of the same range is also manifested when treated with water vapor in an inert gas stream. Inert gases, argon, nitrogen were used as the carrier gas. Removing the non-diamond form of carbon is based on the fact that the non-diamond phase is oxidized at lower temperatures than UDD particles.
При этом предпочтительно очистку детонационной шихты соляной кислотой проводить на предварительном этапе, перед обработкой парами воды в токе газа-носителя, на котором удаляются неуглеродные примеси, для повышения эффективности обработки и выхода готового продукта.In this case, it is preferable to clean the detonation charge with hydrochloric acid at a preliminary stage, before being treated with water vapor in a carrier gas stream, on which non-carbon impurities are removed, in order to increase the processing efficiency and yield of the finished product.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Исходную детонационную шихту, содержащую УДА, кипятят 1-2 часа в растворе соляной кислоты для удаления примесей. Затем ее промывают до нейтральных вод и сушат при температуре 150-160°С. Получают предварительно очищенную от неуглеродных примесей шихту с частицами УДА.The proposed method is as follows. The initial detonation mixture containing UDD is boiled for 1-2 hours in a solution of hydrochloric acid to remove impurities. Then it is washed to neutral waters and dried at a temperature of 150-160 ° C. Get pre-purified from non-carbon impurities mixture with particles of UDD.
Навеску очищенной шихты (1-2 г) помещают в кварцевый реактор (кварцевую трубку), обогреваемый двумя электропечами. В реактор (трубку) подают водяной пар газом- носителем (воздухом, аргоном или азотом), при этом пар сначала нагревается до рабочей температуры (340-400°С) в зоне первой печи, а затем проходит в зону второй печи, содержащую навеску шихты с частицами УДА. В ходе процесса шихта периодически перемешивается. По окончании выделенный и очищенный продукт - ультрадисперсный алмаз высушивают в сушильном шкафу при 150°С и определяют его выход (≈40%).A portion of the purified charge (1-2 g) is placed in a quartz reactor (quartz tube), heated by two electric furnaces. Steam is supplied to the reactor (tube) with a carrier gas (air, argon or nitrogen), while the steam is first heated to operating temperature (340-400 ° C) in the zone of the first furnace, and then passes to the zone of the second furnace, containing a charge of the charge with UDD particles. During the process, the mixture is periodically mixed. At the end, the isolated and refined product - ultrafine diamond is dried in an oven at 150 ° C and its yield is determined (≈40%).
Таким образом, предлагаемый процесс выделения УДА в более мягких условиях (при некотором снижении температур обработки) экологически чистым способом позволяет получить более высокий выход готового продукта, по сравнению с прототипом.Thus, the proposed process for the allocation of UDD in milder conditions (with some reduction in processing temperatures) in an environmentally friendly way allows to obtain a higher yield of the finished product, compared with the prototype.
Условия основной обработки очищенной от неуглеродных примесей шихты, содержащей частицы УДА, приведены в примерах.The conditions of the main processing of a mixture purified from non-carbon impurities of a mixture containing UDD particles are given in the examples.
Пример 1. Очищенная соляной кислотой детонационная шихта с частицами УДА обрабатывается в кварцевом реакторе парами воды в токе воздуха при температуре 340°С до полного удаления неалмазной формы углерода. Выход УДА составил 41,2 вес.%.Example 1. Purified by hydrochloric acid, a detonation charge with UDD particles is treated in a quartz reactor with water vapor in an air stream at a temperature of 340 ° C until the non-diamond form of carbon is completely removed. The yield of UDD was 41.2 wt.%.
Пример 2. Обработка шихты проводится аналогично примеру 1, но в токе аргона при температуре 340°С. Выход - 39,8 вес.%.Example 2. The processing of the mixture is carried out analogously to example 1, but in a stream of argon at a temperature of 340 ° C. The yield is 39.8 wt.%.
Пример 3. Обработка проводится аналогично примеру 1, но в токе азота при температуре 350 С. Выход - 38,4 вес.%.Example 3. Processing is carried out analogously to example 1, but in a stream of nitrogen at a temperature of 350 C. The yield is 38.4 wt.%.
Варианты параметров процесса выделения УДА приведены в таблице.The options for the process of UDD extraction are given in the table.
Получение ультрадисперсного алмаза необходимо для использования в современных технологиях изготовления тонких алмазных покрытий высокой стойкости к различным воздействиям, использования в композиционных материалах, в антифрикционных смазках, в качестве сцепляющего слоя для разнородных материалов и во многих других применениях.Obtaining ultrafine diamond is necessary for use in modern technologies for manufacturing thin diamond coatings with high resistance to various influences, for use in composite materials, in antifriction lubricants, as an adhesive layer for dissimilar materials, and in many other applications.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134833/15A RU2297977C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Method of isolating superfine diamond from detonation charge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134833/15A RU2297977C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Method of isolating superfine diamond from detonation charge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004134833A RU2004134833A (en) | 2006-05-10 |
RU2297977C2 true RU2297977C2 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=36656807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134833/15A RU2297977C2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Method of isolating superfine diamond from detonation charge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2297977C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016058230A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-21 | 彭碳科技有限公司 | Purification method and system for three-dimensional graphene-covered single-particle nanodiamonds |
-
2004
- 2004-11-29 RU RU2004134833/15A patent/RU2297977C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВЕРЕЩАГИН А.Л., Детонационные наноалмазы, Барнаул, 2001, с.42. ДОЛМАТОВ В.Ю., Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение, Успехи химии, 2001, т.70, №7, с.695, 697. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016058230A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-21 | 彭碳科技有限公司 | Purification method and system for three-dimensional graphene-covered single-particle nanodiamonds |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004134833A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI126848B (en) | Process for producing low carbon ash | |
RU2297977C2 (en) | Method of isolating superfine diamond from detonation charge | |
Vitidsant et al. | Production of activated carbon from palm-oil shell by pyrolysis and steam activation in a fixed bed reactor | |
CN107814362A (en) | A kind of method and device that sulfuric acid is reclaimed from nitrating wasting acid | |
KR20220123343A (en) | Process for the treatment of waste water | |
CN108940331B (en) | Ordered nano sheet layer cluster metal-free catalyst and synthesis and application thereof | |
US11465906B2 (en) | Method for purifying waste solvent | |
ES2843825T3 (en) | Process of preparing a catalyst and using it | |
Ganvir et al. | Preparation of adsorbent from karanja oil seed cake and its characterization | |
JP3030626B2 (en) | Activated carbon made from leather waste and its production method | |
US2868327A (en) | Acetylene recovery process | |
RU2398899C1 (en) | Method of extraxtion of rhenium and/or platinum from deactivated catalysts with aluminium-oxided carrier | |
Афанасьева | WAYS OF NANODIAMONDS’PURIFICATION | |
RU2036138C1 (en) | Method for enriching mixtures of diamonds and graphite or amorphous carbon with diamonds | |
RU2168462C2 (en) | Method of cleaning of synthetic ultradispersed diamonds | |
JPH03181334A (en) | Production of carrier for synthesis of nucleic acid | |
KR102549766B1 (en) | Method for purifying waste ethanol | |
US11865480B2 (en) | Nucleic acid purification device and nucleic acid purification method | |
JP2002087808A (en) | Adsorbent for purifying perfluorocarbon, manufacturing method thereof, high purity octafluorocyclobutane, method of purifying and manufacturing the same and utilization thereof | |
RU2009117758A (en) | ADVANCED MELAMINE CLEANING METHOD AND RELATED DEVICE | |
JPS61251662A (en) | Purification of pyridine | |
RU2004491C1 (en) | Method for cleaning detonation diamonds | |
US8598385B2 (en) | Process for the preparation of N-vinylcarboxamides | |
SU218819A1 (en) | ||
JP3894714B2 (en) | Octafluoropropane purification and production method, high-purity octafluoropropane and use thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071130 |