RU2431603C2 - Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements - Google Patents
Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431603C2 RU2431603C2 RU2009139892/05A RU2009139892A RU2431603C2 RU 2431603 C2 RU2431603 C2 RU 2431603C2 RU 2009139892/05 A RU2009139892/05 A RU 2009139892/05A RU 2009139892 A RU2009139892 A RU 2009139892A RU 2431603 C2 RU2431603 C2 RU 2431603C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- mol
- acid
- sorbent
- metatitanic acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к получению неорганических соединений титана.The invention relates to the field of chemical industry, in particular to the production of inorganic compounds of titanium.
Известен способ получения метатитановой кислоты общей формулы Li2-XHXTiO3, где 0<x≤2, включающий твердофазное взаимодействие диоксида титана и карбоната лития при конечной температуре отжига 700°C с получением титаната лития Li2TiO3 в качестве промежуточного продукта и последующую его обработку в 0,05 М растворе уксусной кислоты при 60°C в течение от 15 мин до 4 часов. Образовавшиеся продукты промывали дистиллированной водой и сушили на воздухе (Т.А.Денисова, Л.Г.Максимова, Е.В.Поляков и др. "Синтез и физико-химические свойства метатитановой кислоты", журнал "Неорганическая химия", 2006, том 51, №5, с.757-766).A known method of producing metatitanic acid of the General formula Li 2-X H X TiO 3 , where 0 <x≤2, including solid-phase interaction of titanium dioxide and lithium carbonate at a final annealing temperature of 700 ° C to obtain lithium titanate Li 2 TiO 3 as an intermediate product and its subsequent processing in a 0.05 M solution of acetic acid at 60 ° C for 15 minutes to 4 hours. The resulting products were washed with distilled water and dried in air (T.A. Denisova, L.G. Maksimova, E.V. Polyakov and others. "Synthesis and physicochemical properties of metatitanic acid", journal "Inorganic chemistry", 2006, vol. 51, No. 5, p.757-766).
Недостатками известного способа являются: высокая температура отжига (700°C), длительность отжига (30 ч), необходимость промежуточного шихтования.The disadvantages of this method are: high annealing temperature (700 ° C), annealing time (30 h), the need for intermediate charge.
Известен способ получения водородзамещенных титанатов лития общей формулы HXLiy-XTizO4, где y≥x>0; 0,8≤у<2,7; 1,3≤z<2,2, включающий взаимодействие диоксида титана и соединения лития, например гидроксида лития, при высокой температуре в атмосфере кислорода с последующей обработкой полученного продукта уксусной кислотой в интервале значений pH менее 11,6 и сушкой, например, при температуре 120°C в течение 8 часов. В качестве соединения лития может быть использован карбонат лития, нитрат лития или сульфат лития, в случае использования нитрата лития процесс идет в водном или в водно-спиртовом растворе (Патент US 6139815, МКИ C01G 23/04, 2000 г.) (прототип).A known method of producing hydrogen-substituted lithium titanates of the general formula H X Li yX Ti z O 4 , where y≥x>0; 0.8 <y <2.7; 1.3≤z <2.2, including the interaction of titanium dioxide and lithium compounds, for example lithium hydroxide, at high temperature in an oxygen atmosphere, followed by processing the resulting product with acetic acid in the pH range of less than 11.6 and drying, for example, at a temperature 120 ° C for 8 hours. As a lithium compound, lithium carbonate, lithium nitrate or lithium sulfate can be used, in the case of lithium nitrate, the process is carried out in an aqueous or aqueous-alcohol solution (Patent US 6139815, MKI C01G 23/04, 2000) (prototype).
Недостатком известного способа является его сложность, которая обусловлена высокой температурой промежуточного отжига (500-900°C), наличием дополнительных операций (измельчение порошка, промежуточная фильтрация и промывка), высокая концентрация уксусной кислоты (1,5 вес.% - 0,26 моль/л), высокая температура сушки конечного продукта (120°C).The disadvantage of this method is its complexity, which is due to the high temperature of the intermediate annealing (500-900 ° C), the presence of additional operations (grinding powder, intermediate filtration and washing), a high concentration of acetic acid (1.5 wt.% - 0.26 mol / l), high drying temperature of the final product (120 ° C).
Известен гранулированный неорганический сорбент на основе гидратированного диоксида титана, применяемый для переработки жидких и газовых технологических потоков и при очистке отходящих газов и сбросных вод предприятий от радиоактивных веществ в атомной энергетике (патент RU 2032460, МКИ B01J 20/06, 1995 год) (прототип). Сорбент имеет состав MeXTi1-XO2·nH2O, где Me-Zr и/или Sn; х=0,01-0,04; n=0,02-2,0.Known granular inorganic sorbent based on hydrated titanium dioxide, used for processing liquid and gas process streams and in the treatment of waste gases and effluent from radioactive substances in nuclear energy (patent RU 2032460, MKI B01J 20/06, 1995) (prototype) . The sorbent has the composition Me X Ti 1-X O 2 · nH 2 O, where Me-Zr and / or Sn; x = 0.01-0.04; n = 0.02-2.0.
Недостатком известного сорбента является недостаточно высокая степень извлечения актинидных элементов, в частности урана, при переработке отходов в атомной энергетике.A disadvantage of the known sorbent is the insufficiently high degree of extraction of actinide elements, in particular uranium, in the processing of waste in nuclear energy.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать простой способ получения метатитановой кислоты.Thus, the authors were faced with the task of developing a simple method for producing metatitanic acid.
Кроме того, перед авторами стояла задача разработать сорбент на основе оксидного соединения титана, обладающий высокой степенью извлечения актинидных элементов.In addition, the authors were faced with the task of developing a sorbent based on an oxide titanium compound with a high degree of extraction of actinide elements.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения метатитановой кислоты, включающем взаимодействие диоксида титана с нитратом лития в водном растворе с последующей обработкой полученного продукта уксусной кислотой, фильтрованием, промыванием дистиллированной водой и сушкой, в котором взаимодействие осуществляют в присутствии лимонной и азотной кислот, вводимых в количестве 1 моль/Li+ и 0,02-0,04 моля соответственно, с последующим трехступенчатым отжигом полученного продукта при температуре 280-300°С, 400-420°С и 470-490°С соответственно.The problem is solved in the proposed method for the production of metatitanic acid, including the interaction of titanium dioxide with lithium nitrate in an aqueous solution, followed by processing the obtained product with acetic acid, filtration, washing with distilled water and drying, in which the interaction is carried out in the presence of citric and nitric acids, introduced in quantities 1 mol / Li + and 0.02-0.04 mol, respectively, followed by a three-stage annealing of the obtained product at a temperature of 280-300 ° C, 400-420 ° C and 470-490 ° C, respectively .
Поставленная задача также решена путем использования сорбента на основе оксидного соединения титана для извлечения актинидных элементов, отличающегося тем, что в качестве оксидного соединения титана используют метатитановую кислоту состава H2TiO3, полученную путем обработки раствором уксусной кислоты продукта взаимодействия диоксида титана с нитратом лития в водном растворе в присутствии лимонной и азотной кислоты, вводимых в количестве 1 моль/Li+ и 0,02-0,04 моля соответственно, и трехступенчатого отжига при температуре 280-300°С, 400-420°С и 470-490°С соответственно, с последующим фильтрованием, промыванием дистиллированной водой и сушкой.The problem is also solved by using a sorbent based on a titanium oxide compound to extract actinide elements, characterized in that metatitanic acid of the composition H 2 TiO 3 obtained by treating a product of the interaction of titanium dioxide with lithium nitrate in aqueous a solution in the presence of citric and nitric acid, introduced in an amount of 1 mol / Li + and 0.02-0.04 mol respectively, and three-stage annealing at a temperature of 280-300 ° C, 400-420 ° C and 470 -490 ° C, respectively, followed by filtration, washing with distilled water and drying.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ получения метатитановой кислоты, в котором взаимодействие диоксида титана и нитрата лития осуществляют в присутствии лимонной и азотной кислот, вводимых в количестве 1 моль/Li+ и 0,02-0,04 моля соответственно, с последующим трехступенчатым отжигом полученного продукта при температуре 280-300°С, 400-420°С и 470-490°С, соответственно.Currently, from the patent and scientific literature there is no known method for producing metatitanic acid, in which the interaction of titanium dioxide and lithium nitrate is carried out in the presence of citric and nitric acids, introduced in an amount of 1 mol / Li + and 0.02-0.04 mol respectively, followed by a three-stage annealing of the obtained product at a temperature of 280-300 ° C, 400-420 ° C and 470-490 ° C, respectively.
Также в настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известно использование в качестве сорбента для извлечения актинидных элементов метатитановой кислоты состава H2TiO3.Also currently, from the patent and scientific and technical literature, it is not known to use the composition of H 2 TiO 3 as an sorbent for the extraction of actinide elements of metatitanic acid.
Исследования, проведенные авторами, позволили установить возможность взаимодействия нерастворимого в воде порошкообразного диоксида титана (анатазной или рутильной модификации) и нитрата лития за счет проведения реакции в присутствии дополнительно введенных лимонной и азотной кислот. Дополнительное введение лимонной и азотной кислот в суспензию исходных соединений позволяет использовать преимущества цитратного метода, а именно получить металлцитратный комплекс, который при дальнейшем нагревании полимеризуется и приводит к образованию вязкой смолы (геля). Далее при термическом разложении металлцитратного комплекса происходит окисление его органической составляющей с образованием тонкодисперсного оксидного порошка.The studies conducted by the authors made it possible to establish the possibility of interaction of water-insoluble powdered titanium dioxide (anatase or rutile modification) and lithium nitrate due to the reaction in the presence of additionally introduced citric and nitric acids. An additional introduction of citric and nitric acids into the suspension of the starting compounds allows one to take advantage of the citrate method, namely, to obtain a metal citrate complex, which polymerizes upon further heating and leads to the formation of a viscous resin (gel). Further, during the thermal decomposition of the metal citrate complex, its organic component is oxidized to form a fine oxide powder.
При этом авторами были определены оптимальные условия прохождения реакции. Введение лимонной кислоты менее 1 моль/Li+ не обеспечивает полноты прохождения реакции, в этом случае получают титанат лития, загрязненный примесями оксида титана. Введение кислоты более 1 моль/Li+ ведет к необоснованному перерасходу кислоты, поскольку необходимое количество кислоты определяют исходя из реакции: TiO2+2LiNO3+HNO3→Li2TiO3+3NO2↑+1/2O2↑+1/2H2O. Использование азотной кислоты объясняется, с одной стороны, необходимостью перевода исходного соединения лития - карбоната лития LiCO3 в нитрат лития LiNO3 согласно реакции: Li2CO3+2HNO3→2LiNO3+СО2↑+Н2О. При этом азотную кислоту вводят с избытком, равным 0,02-0,04 моля, поскольку азотная кислота, с другой стороны, является в данном случае окислителем органической составляющей металлцитратного комплекса. При введении избытка азотной кислоты менее 0,02 моля происходит неполное окисление органической составляющей и загрязнение промежуточного продукта углеродом. При введении избытка азотной кислоты более 0,04 моля наблюдается бурное выделение газов, что усложняет технологическое оснащение процесса.In this case, the authors determined the optimal conditions for the passage of the reaction. The introduction of citric acid less than 1 mol / Li + does not provide a complete reaction, in this case lithium titanate contaminated with impurities of titanium oxide is obtained. The introduction of an acid of more than 1 mol / Li + leads to an unreasonable excess of acid, since the required amount of acid is determined based on the reaction: TiO 2 + 2LiNO 3 + HNO 3 → Li 2 TiO 3 + 3NO2 ↑ + 1 / 2O 2 ↑ + 1 / 2H 2 O. The use of nitric acid is explained, on the one hand, by the need to convert the initial lithium compound - lithium carbonate LiCO 3 to lithium nitrate LiNO 3 according to the reaction: Li 2 CO 3 + 2HNO 3 → 2LiNO 3 + СО 2 ↑ + Н 2 О. nitric acid is introduced with an excess of 0.02-0.04 mol, since nitric acid, on the other hand, is in this case an oxidizing agent of organic nent metalltsitratnogo complex. With the introduction of an excess of nitric acid of less than 0.02 mole, the organic component is incompletely oxidized and the intermediate product is contaminated with carbon. With the introduction of an excess of nitric acid of more than 0.04 moles, rapid evolution of gases is observed, which complicates the technological equipment of the process.
Экспериментальным путем авторами была установлена необходимость проведения поэтапного отжига. В случае непрерывного отжига продукта в интервале 300-490°С не наблюдается получение белого кристаллического порошка, по визуальным наблюдениям порошкообразный продукт имеет грязно-серый цвет, что свидетельствует о наличии примесей в полученном титанате лития. Температурные диапазоны каждого этапа также были определены экспериментально. Рентгенофазовый контроль подтверждает удаление органической составляющей в интервале температур 280-300°С. Интервал температур 400-420°С обеспечивает полное удаление газообразных оксидов (NOX, СО2), которое начинается при температуре не ниже 400°С и полностью заканчивается при температуре 420°С. Третий этап отжига при температуре 470-490°С обеспечивает получение чистого кристаллического порошка титаната лития. При температуре ниже 470°С полученный порошок имеет серый оттенок, при температуре выше 490°С происходит спекание порошка с формированием крупных агломератов.The authors experimentally established the need for phased annealing. In the case of continuous annealing of the product in the range of 300-490 ° C, no white crystalline powder is observed; according to visual observations, the powdery product has an off-gray color, which indicates the presence of impurities in the obtained lithium titanate. The temperature ranges of each stage were also determined experimentally. X-ray phase control confirms the removal of the organic component in the temperature range 280-300 ° C. The temperature range of 400-420 ° C ensures the complete removal of gaseous oxides (NO X , CO 2 ), which begins at a temperature not lower than 400 ° C and completely ends at a temperature of 420 ° C. The third stage of annealing at a temperature of 470-490 ° C provides a pure crystalline powder of lithium titanate. At temperatures below 470 ° C, the resulting powder has a gray tint, at temperatures above 490 ° C, sintering of the powder occurs with the formation of large agglomerates.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. В качестве исходных реагентов используют суспензию диоксида титана рутильной или анатазной модификации и раствор нитрата лития LiNO3. Для чего предварительно для получения суспензии диоксида титана смешивают порошок диоксида титана с дистиллированной водой и для получения раствора нитрата лития порошок карбоната лития вводят в дистиллированную воду, а затем добавляют концентрированную азотную кислоту плотности (d=1,37 г/см3) и выдерживают до полного растворения порошка. Азотную кислоту берут в количестве, превышающем стехиометрически необходимое для перевода карбоната лития в нитрат лития (0,075 моля). Вводимый избыток HNO3 составляет 0,02-0,04 моля. Затем берут емкость с суспензией диоксида титана, нагревают до 150°С и при перемешивании медленно добавляют раствор нитрата лития с избыточным количеством азотной кислоты. В полученную смесь при температуре 150°С в течение 10-15 мин порциями добавляют лимонную кислоту C6H8O7·2H2O, общее количество которой берут из расчета 1 моль/Li+. Далее смесь выдерживают при той же температуре 30 мин до образования порошкообразного остатка серо-черного цвета. Полученный порошкообразный остаток подвергают трехступенчатому отжигу: при температуре 280-300°С в течение 2-3 часов, при температуре 400-420°С в течение 3-4 часов и при температуре 470-490°С в течение 4-5 часов соответственно. Далее полученный белый порошок добавляют в емкость с раствором уксусной кислоты концентрации 0,05 моль/л при соотношении "твердый реагент/жидкая фаза", равным 1 г/1 л, и интенсивно перемешивают при температуре 60°С в течение 4 часов. Затем раствор охлаждают, осадок фильтруют через стеклянный фильтр и промывают дистиллированной водой до близкой к нейтральной среде рН=4÷5, сушат на воздухе в течение 8-10 часов. Полученный продукт по данным рентгенофазового, химического и термического анализов соответствует формуле H2TiO3. Минимальный размер кристаллитов составляет 0,2-0,3 мкм.The proposed method can be implemented as follows. As starting reagents, a suspension of rutile or anatase titanium dioxide and a solution of lithium nitrate LiNO 3 are used . Why, first, to obtain a suspension of titanium dioxide, titanium dioxide powder is mixed with distilled water and, to obtain a lithium nitrate solution, lithium carbonate powder is introduced into distilled water, and then concentrated density nitric acid is added (d = 1.37 g / cm 3 ) and kept for complete dissolution of the powder. Nitric acid is taken in an amount exceeding the stoichiometrically necessary to convert lithium carbonate to lithium nitrate (0.075 mol). The introduced excess of HNO 3 is 0.02-0.04 mol. Then a container with a suspension of titanium dioxide is taken, heated to 150 ° C, and with stirring a solution of lithium nitrate with an excess of nitric acid is slowly added. In the resulting mixture at a temperature of 150 ° C for 10-15 minutes, citric acid C 6 H 8 O 7 · 2H 2 O is added in portions, the total amount of which is taken at the rate of 1 mol / Li + . Next, the mixture is kept at the same temperature for 30 minutes until a powdery gray-black residue is formed. The obtained powdery residue is subjected to three-stage annealing: at a temperature of 280-300 ° C for 2-3 hours, at a temperature of 400-420 ° C for 3-4 hours and at a temperature of 470-490 ° C for 4-5 hours, respectively. Next, the resulting white powder is added to a container with a solution of acetic acid at a concentration of 0.05 mol / L with a ratio of "solid reagent / liquid phase" equal to 1 g / 1 L, and intensively stirred at a temperature of 60 ° C for 4 hours. Then the solution is cooled, the precipitate is filtered through a glass filter and washed with distilled water to a pH close to neutral pH = 4 ÷ 5, dried in air for 8-10 hours. The resulting product according to x-ray phase, chemical and thermal analyzes corresponds to the formula H 2 TiO 3 . The minimum crystallite size is 0.2-0.3 microns.
Полученный порошок метатитановой кислоты состава H2TiO3 используют в качестве сорбента актинидных элементов. Кроме того, авторами обнаружена высокая сорбционная активность метатитановой кислоты в отношении целого ряда элементов: Tl, Sr, Ba, As, St, Те, Cr, La, Се, Pr.The obtained powder of metatitanic acid composition H 2 TiO 3 is used as a sorbent of actinide elements. In addition, the authors found a high sorption activity of metatitanic acid in relation to a number of elements: Tl, Sr, Ba, As, St, Te, Cr, La, Ce, Pr.
Сорбцию осуществляли из модельного раствора, приготовленного разбавлением стандартного раствора сульфатов Sr, Ba, Ti, Al, Ga, P, As, Те, Mn, La, Ce, Pr, Th, U в 10 мл концентрированной серной кислоты с последующим разбавлением до объема 1 л. Концентрация элементов в растворе не превышала 10-3 моль/л. Навеску сорбента H2TiO3 (40 мг) помещали в 70 мл стандартного раствора при рН=5 и выдерживали в течение 4-х суток при периодическом перемешивании. По истечении этого времени сорбент и водную фазу разделяли на центрифуге в течение 10 мин при скорости вращения 6000 1/с, затем определяли содержание микроэлементов в водном растворе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Spectromass 2000.Sorption was carried out from a model solution prepared by diluting a standard solution of Sr, Ba, Ti, Al, Ga, P, As, Te, Mn, La, Ce, Pr, Th, U sulfates in 10 ml of concentrated sulfuric acid, followed by dilution to a volume of 1 l The concentration of elements in the solution did not exceed 10 -3 mol / L. A portion of the sorbent H 2 TiO 3 (40 mg) was placed in 70 ml of a standard solution at pH = 5 and kept for 4 days with periodic stirring. After this time, the sorbent and the aqueous phase were separated in a centrifuge for 10 min at a speed of 6000 1 / s, then the content of trace elements in the aqueous solution was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry on a Spectromass 2000 instrument.
Сравнительные данные по коэффициентам распределения (lgKd) известного сорбента и предлагаемого сорбента приведены в таблице.Comparative data on the distribution coefficients (logKd) of the known sorbent and the proposed sorbent are given in the table.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.The proposed technical solution is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Берут 3 г порошка диоксида титана TiO2 (что составляет 0,0357 моля), для получения суспензии добавляют 20 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Параллельно 2,7743 г карбоната лития LiCO3 с учетом 5% избытка по Li+ (что составляет 0,0375 моля) смешивают с 25 мл дистиллированной воды и добавляют 7 мл концентрированной азотной кислоты HNO3, выдерживают в течение 5 мин до растворения порошка и полного прекращения выделения газа. В общее количество добавленной азотной кислоты HNO3 учитывают: стехиометрически необходимое для перевода карбоната лития Li2CO3 в LiNO3 (5,7 мл, что составляет 0,075 моля), и избыток (1,3 мл, что составляет 0,02 моля). Емкость с суспензией диоксида титана нагревают до 150°С и при перемешивании медленно добавляют полученный раствор. В полученную смесь при температуре 150°С в течение 10 мин порциями добавляют лимонную кислоту C6H8O7·2H2O, общее количество которой составляет 13,8283 г (из расчета 1 моль/Li+). Далее смесь выдерживают при той же температуре 30 мин до образования сухого остатка. Полученный серо-черный порошок подвергают трехступенчатому отжигу: при температуре 280°С в течение 3 часов, при температуре 400-420°С в течение 4 часов и при температуре 470°С в течение 5 часов соответственно. Далее полученный белый порошок добавляют в емкость с раствором уксусной кислоты концентрации 0,05 моль/л и объемом 1 л, при этом соотношение "твердый реагент/жидкая фаза" равно 1 г/1 л. Далее раствор с осадком интенсивно перемешивают при температуре 60°С в течение 4 часов. Затем охлаждают, осадок фильтруют через стеклянный фильтр и промывают дистиллированной водой до рН=4, сушат на фильтре на воздухе в течение 8 часов. Полученный продукт по данным рентгенофазового, химического и термического анализов соответствует формуле H2TiO3. Минимальный размер кристаллитов 0,2-0,3 мкм.Take 3 g of a powder of titanium dioxide TiO 2 (which is 0.0357 mol), to obtain a suspension add 20 ml of distilled water at room temperature. In parallel, 2.7743 g of lithium carbonate LiCO 3 , taking into account a 5% excess of Li + (which is 0.0375 mol), is mixed with 25 ml of distilled water and 7 ml of concentrated nitric acid HNO 3 is added, kept for 5 min until the powder is dissolved and complete cessation of gas evolution. The total amount of added nitric acid HNO 3 takes into account: stoichiometrically necessary for the conversion of lithium carbonate Li 2 CO 3 to LiNO 3 (5.7 ml, which is 0.075 mol), and excess (1.3 ml, which is 0.02 mol) . A container with a suspension of titanium dioxide is heated to 150 ° C and the resulting solution is slowly added with stirring. Citric acid C 6 H 8 O 7 · 2H 2 O, the total amount of which is 13.8283 g (calculated as 1 mol / Li + ), is added to the resulting mixture at a temperature of 150 ° C over 10 min. The mixture is then kept at the same temperature for 30 minutes until a dry residue is formed. The obtained gray-black powder is subjected to three-stage annealing: at a temperature of 280 ° C for 3 hours, at a temperature of 400-420 ° C for 4 hours and at a temperature of 470 ° C for 5 hours, respectively. Next, the resulting white powder is added to a container with a solution of acetic acid at a concentration of 0.05 mol / L and a volume of 1 L, while the ratio of "solid reagent / liquid phase" is 1 g / 1 L. Next, the solution with the precipitate is intensively stirred at a temperature of 60 ° C for 4 hours. Then it is cooled, the precipitate is filtered through a glass filter and washed with distilled water to pH = 4, dried on the filter in air for 8 hours. The resulting product according to x-ray phase, chemical and thermal analyzes corresponds to the formula H 2 TiO 3 . The minimum crystallite size is 0.2-0.3 microns.
Пример 2Example 2
Берут 3 г порошка диоксида титана TiO2 (что составляет 0,0357 моля), для получения суспензии добавляют 20 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Параллельно 2,7743 г карбоната лития LiCO3 с учетом 5% избытка по Li+ (что составляет 0,0375 моля) смешивают с 25 мл дистиллированной воды и добавляют 9 мл концентрированной азотной кислоты НNО3, выдерживают в течение 5 мин до растворения порошка и полного прекращения выделения газа. В общее количество добавленной азотной кислоты HNO3 учитывают: стехиометрически необходимое для перевода карбоната лития Li2CO3 в LiNO3 (5,7 мл, что составляет 0,075 моля), и избыток (3,3 мл, что составляет 0,04 моля). Емкость с суспензией диоксида титана нагревают до 150°С и при перемешивании медленно добавляют полученный раствор. В полученную смесь при температуре 150°С в течение 10 мин порциями добавляют лимонную кислоту C6H8O7·2H2O, общее количество которой составляет 13,8283 г (из расчета 1 моль/Li+). Далее смесь выдерживают при той же температуре 30 мин до образования сухого остатка. Полученный серо-черный порошок подвергают трехступенчатому отжигу: при температуре 300°С в течение 2 часов, при температуре 400-420°С в течение 3 часов и при температуре 490°С в течение 4 часов соответственно. Далее полученный белый порошок добавляют в емкость с раствором уксусной кислоты концентрации 0,05 моль/л и объемом 1 л, при этом соотношение "твердый реагент/жидкая фаза" равно 1 г/1 л. Далее раствор с осадком интенсивно перемешивают при температуре 60°C в течение 4 часов. Затем охлаждают, осадок фильтруют через стеклянный фильтр и промывают дистиллированной водой до рН=4, сушат на фильтре на воздухе в течение 8 часов. Полученный продукт по данным рентгенофазового, химического и термического анализов соответствует формуле H2TiO3. Минимальный размер кристаллитов 0,2-0,3 мкм.Take 3 g of a powder of titanium dioxide TiO 2 (which is 0.0357 mol), to obtain a suspension add 20 ml of distilled water at room temperature. In parallel, 2.7743 g of lithium carbonate LiCO 3 , taking into account a 5% excess of Li + (which is 0.0375 mol), is mixed with 25 ml of distilled water and 9 ml of concentrated nitric acid HNO 3 is added, kept for 5 min until the powder is dissolved and complete cessation of gas evolution. The total amount of added nitric acid HNO 3 takes into account: stoichiometrically necessary for the conversion of lithium carbonate Li 2 CO 3 to LiNO 3 (5.7 ml, which is 0.075 mol), and excess (3.3 ml, which is 0.04 mol) . A container with a suspension of titanium dioxide is heated to 150 ° C and the resulting solution is slowly added with stirring. Citric acid C 6 H 8 O 7 · 2H 2 O, the total amount of which is 13.8283 g (calculated as 1 mol / Li + ), is added to the resulting mixture at a temperature of 150 ° C over 10 min. The mixture is then kept at the same temperature for 30 minutes until a dry residue is formed. The obtained gray-black powder is subjected to three-stage annealing: at a temperature of 300 ° C for 2 hours, at a temperature of 400-420 ° C for 3 hours and at a temperature of 490 ° C for 4 hours, respectively. Next, the resulting white powder is added to a container with a solution of acetic acid at a concentration of 0.05 mol / L and a volume of 1 L, while the ratio of "solid reagent / liquid phase" is 1 g / 1 L. Next, the solution with the precipitate was intensively stirred at a temperature of 60 ° C for 4 hours. Then it is cooled, the precipitate is filtered through a glass filter and washed with distilled water to pH = 4, dried on the filter in air for 8 hours. The resulting product according to x-ray phase, chemical and thermal analyzes corresponds to the formula H 2 TiO 3 . The minimum crystallite size is 0.2-0.3 microns.
Пример 3Example 3
Берут 3 г порошка диоксида титана TiO2 (что составляет 0,0357 моля), для получения суспензии добавляют 20 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Параллельно 2,7743 г карбоната лития LiCO3 с учетом 5% избытка по Li+ (что составляет 0,0375 моля) смешивают с 25 мл дистиллированной воды и добавляют 7 мл концентрированной азотной кислоты HNO3, выдерживают в течение 5 мин до растворения порошка и полного прекращения выделения газа. В общее количество добавленной азотной кислоты НNО3 учитывают: стехиометрически необходимое для перевода карбоната лития Li2CO3 в LiO3 (5,7 мл, что составляет 0,075 моля), и избыток для окисления органической составляющей металлцитратного комплекса (1,3 мл, что составляет 0,02 моля). Емкость с суспензией диоксида титана нагревают до 150°С и при перемешивании медленно добавляют полученный раствор. В полученную смесь при температуре 150°С в течение 10 мин порциями добавляют лимонную кислоту C6H8O7·2H2O, общее количество которой составляет 13,8283 г (из расчета 1 моль/Li+. Далее смесь выдерживают при той же температуре 30 мин до образования сухого остатка. Полученный серо-черный порошок подвергают трехступенчатому отжигу: при температуре 280°С в течение 3 часов, при температуре 400-420°С в течение 4 часов и при температуре 470°С в течение 5 ч, соответственно. Далее полученный белый порошок добавляют в емкость с раствором уксусной кислоты концентрации 0,1 моль/л и объемом 1 л, при этом соотношение "твердый реагент/жидкая фаза" равно 1 г/1 л. Далее раствор с осадком интенсивно перемешивают при температуре 60°С в течение 4 часов. Затем охлаждают, осадок фильтруют через стеклянный фильтр и промывают дистиллированной водой до рН=4, сушат на фильтре на воздухе в течение 10 часов. Полученный продукт по данным рентгенофазового, химического и термического анализов соответствует формуле H2TiO3. Минимальный размер кристаллитов 0,2-0,3 мкм.Take 3 g of a powder of titanium dioxide TiO 2 (which is 0.0357 mol), to obtain a suspension add 20 ml of distilled water at room temperature. In parallel, 2.7743 g of lithium carbonate LiCO 3 , taking into account a 5% excess of Li + (which is 0.0375 mol), is mixed with 25 ml of distilled water and 7 ml of concentrated nitric acid HNO 3 is added, kept for 5 min until the powder is dissolved and complete cessation of gas evolution. The total amount of added nitric acid НNО 3 takes into account: stoichiometrically necessary for the conversion of lithium carbonate Li 2 CO 3 to LiO 3 (5.7 ml, which is 0.075 mol), and an excess for oxidation of the organic component of the metal citrate complex (1.3 ml, which is 0.02 mol). A container with a suspension of titanium dioxide is heated to 150 ° C and the resulting solution is slowly added with stirring. Citric acid C 6 H 8 O 7 · 2H 2 O, the total amount of which is 13.8283 g (calculated as 1 mol / Li +, is added to the resulting mixture at a temperature of 150 ° C over 10 min in portions. The mixture is then kept at the same 30 min to form a dry residue The obtained gray-black powder is subjected to three-stage annealing: at a temperature of 280 ° C for 3 hours, at a temperature of 400-420 ° C for 4 hours and at a temperature of 470 ° C for 5 hours, respectively Next, the resulting white powder is added to a container with a concentration of acetic acid solution 0.1 mol / L and a volume of 1 L, while the ratio of solid reagent / liquid phase is 1 g / 1 L. Next, the solution with the precipitate is intensively stirred at a temperature of 60 ° C for 4 hours, then cooled, the precipitate is filtered through glass filter and washed with distilled water to pH = 4, dried on the filter in air for 10 hours The product obtained according to x-ray phase, chemical and thermal analyzes corresponds to the formula H 2 TiO 3 . The minimum crystallite size is 0.2-0.3 microns.
Таким образом, авторами предлагается простой и надежный способ получения метатитановой кислоты состава H2TiO3, которая может быть эффективно использована в качестве сорбента целого ряда элементов периодической системы, в том числе актинидных элементов.Thus, the authors propose a simple and reliable method for producing metatitanic acid with the composition of H 2 TiO 3 , which can be effectively used as a sorbent for a number of elements of the periodic system, including actinide elements.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139892/05A RU2431603C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139892/05A RU2431603C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009139892A RU2009139892A (en) | 2011-05-10 |
| RU2431603C2 true RU2431603C2 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44732168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009139892/05A RU2431603C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431603C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568735C2 (en) * | 2012-08-01 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Hydrazine niobate-titanate, method for production and use thereof |
| RU2575041C1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Method for obtaining metatitanic acid |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139892/05A patent/RU2431603C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| STN on the web, база данных СА, AN 96:92254, NOVICOV Y. P., KOMAREVSKII V. M. Studies on uranium sorption from carbonate-containing solutions by inorganic sorbents. Mechanism of uranium sorption on metatitanic acid, Radiokhimiya, 1981, 23(6), 800-4. БЕЛЕНЬКИЙ Е.Ф., РИСКИН И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: Химия, 1974, с.117-118. STN on the web, база данных СА, AN 122:193168, XIE SHINAN et al. Regeneration effect of hydrous titanium oxide on adsorption of uranium from seawater, Haiyang Huaxue Lunwenxuan, 1994, 25-8. * |
| ДЕНИСОВА Т.А. и др. Синтез и физико-химические свойства метатитановой кислоты // Журнал неорганической химии. - 2006, т.51, №5, с.757-766. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568735C2 (en) * | 2012-08-01 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Hydrazine niobate-titanate, method for production and use thereof |
| RU2575041C1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Method for obtaining metatitanic acid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009139892A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4923682A (en) | Preparation of pure titanium dioxide with anatase crystal structure from titanium oxychloride solution | |
| CN110240203B (en) | Preparation method and application of manganese oxide catalyst for decomposing hydrogen peroxide | |
| EP2760795B1 (en) | Improved method for producing particulate hematite and iron oxide red pigments | |
| US8206681B2 (en) | Process for producing red iron oxide | |
| CN103496739B (en) | Preparation method of weather-resistant titanium dioxide | |
| AU2001262583B2 (en) | Recovery of titanium dioxide from titanium oxide bearing materials like steelmaking slags | |
| JP2009521392A (en) | Method for producing titanium oxide particles, and particles and preparations produced thereby | |
| CN106186067B (en) | A kind of method using chromite as raw material clean manufacturing chrome green | |
| US5527469A (en) | Method for the preparation of desulfurized titanium oxide hydrolysate of high purity | |
| CN109336177B (en) | Method for cleanly producing high-purity vanadium pentoxide by using hydrogen peroxide and ammonia water | |
| RU2431603C2 (en) | Method of producing metatitanic acid and sorbent for extracting actinide elements | |
| CN102633306A (en) | High-purity trimanganese tetroxide and preparation method of same | |
| KR0142920B1 (en) | Manufacture of high-purity zirconium oxychloride crystals | |
| KR100453552B1 (en) | A method for manufacturing of cerium hydroxide removal of fluoride from the bastnasite | |
| CN110803714A (en) | Method for producing vanadium pentoxide by vanadium-containing solution | |
| CN1030308C (en) | Process for preparation of titanate | |
| JPH05319825A (en) | Production of cuprous oxide | |
| CN115124072A (en) | Method for preparing high-purity nano titanium dioxide by sulfuric acid process and product | |
| RU2704990C1 (en) | Lanthanum and calcium complex lithium tantalate producing method | |
| JP2002047012A (en) | Method of manufacturing titanium oxide | |
| JP7280573B2 (en) | Method for producing precursor of lithium adsorbent | |
| CN105776329A (en) | Method for preparing flocculent titanium dioxide with large specific surface area | |
| JPH08333117A (en) | Production of porous globular titanium oxide particle | |
| JP2747916B2 (en) | Potassium titanate long fiber and method for producing titania fiber using the same | |
| JPH07196323A (en) | Production of cobalt oxide of low sodium content |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131029 |