SU361979A1 - аСЕСОЮЗНАЯ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  ж технике получени  силикатов металлов, примен емых в шромышленности в качестве сорбентов и катализаторов .

Известен способ получени  силикатов металлоБ путем смешени  кремнийсодержащего соединени  с растворами неорганических солей металлов в присутствии комллексообразовател .

Недостатком известного шособа  вл етс  то, что в результате образуютс  порошкообразные практически непористые моцификации силикатов, обш,а  поверхность твердых частиц которых, измен юша с  в пределах дес тых долей , представл ет собой только наружную поверхность частиц, что значительно снижает эффективность применени  синтезированных соединений в практике катализа и сорбции.

Дл  получени  каркасных поликремневых и гидросиликатных соединений металлов с высокоразвитой удельной поверхностью и регулируемой структурой предлагаетс  способ, по которому в «ачестве кремнийсодержащего соединени  используют твердую высокопорнстую поликремневую кислоту. При этом дл  получени  поликремневых и гидросиликатных соединений кобальта процесс осуществл ют в аммпачном буферном растворе при рН 7-8. С целью получени  лоликремневых и гидросиликатных соединений «икел  « кадми  в качестве комплектообразовател  используют аммиак , а дл  получени  поликремневых и РИДросиликатных соединений свинца в качестве комплексообразовател  примен ют апетат натри .

По описываемому способу пориста  структура образуюш,ихс  силикатов определ етс  параметрами пористой структуры исходной твердой поликремневой кислоты. При реакции поликремневой кислоты с ионами кадми , никел , кобальта и свинца первоначально происходит ионообменное замещение ионами металлов протонов В Поверхностных гидрокоильных группах твердой поликремневой кислоты, в результате чего образуютс  поликремневые соли данных металлов. Дальнейшее превращение поликремневой кислоты происходит благодар  растворению кремнекислородного остова и переходу в раствор мономерных форм кремневой кислоты. Вследствие этого достигаетс  « превышаетс  произведение растворимости соответствующего гидросиликата металла в растворе. Образующиес  труднорастворимые силикаты кадми , никел , кобальта и свинца эпитаксиально осаждаютс  на поверхности своих поликремневых соединений , полученных на стадии ионного обмена. Выведение  з раствора мономерных форм кремневой кислоты в виде молекул силиката

сопровождаетс  растворением новых глуоинных слоев кремневой кислоты и способствует более .полному ее превращению. Указанный процесс приводит к изменению пористости образуюпдихс  продуктов, котора  регулируетс  числом слоев силиката металла, осаждающегос  на поверхности поликремневой соли.

Полнота -превращени  .поликремневой кислоты в гидросиликаты кадми , Никел , кобальта и свинца зависит от пористой структуры исходной поликремневой кислоты. В случае крупнопористых силикагелей регулирование пористости практически не ограничено.

Дл  тонкопористых силикагелей возможность регулировани  пористости ограничиваетс  размером пор, лимитирующих возможность наслаивани  гидросиликата металла на внутренней поверхности продукта, т. е. превращение силикагел  идет до тех пор, пока объем продукта реакции (гидросиликата металла ) не станет равным объему пор исходного силикагел .

Число слоев силиката регулируетс  услови ми проведени  реакции: концентрацией реагирующих веществ, величиной рН раствора, избыточной концентрацией комплексообразовател , продолжительностью контакта реагирующих веществ, температурой реакции.

В примерах 1-3 получают поликрем евые и гидросиликатные соединени  кадми .

Пример 1. При взаимодействии технического силикагел  с удельной поверхностью 300 (фракци  0,25-0,5 мм), предварительно отмытого от примесей т желых металлов , с раствором аммиаката кадми , содержащего 0,2 мг-ион/мл кадми  и 1,5 ммоль/мл аммиака (отнощение Т:Ж в опыте 1:500), при изменении времени контакта реагирующих веществ от 2-3 час до полутора мес цев получают р д продуктов, в которых отнощение CdO : SiO2 измен етс  от 1 : 16 до 1:1. Взаимодействие реагирующих веществ идет в плотно закрытых сосудах.

Пример 2. При реакции однородно крупцапористого силикагел  с удельной поверхностью 100 и суммарным Объемом пор 1,43 (фракци  0,2-0,4 мм) с раствором аммиаката кадми , йод,&ржащего 0,1 мг-ион/мл  она кадми  и 1,1 ммоль/мл аммиака (отнощение Т:Ж в опыте 1:500), наблюдаетс  полное превращение силикагел  в силикат; при этом образуетс  продукт с отнощением CdO : SiOz в его составе, равным 1 : 1. Реакцию провод т в плотно закрытых сосудах при комнатной температуре.

Пример 3. При взаимодействии ионов кадми  в тех же услови х, что в примере 2, но с однородно мелкопористым силикагелем с удельной поверхностью 650 и суммарным объемом пор 0,84 силикагель превращаетс  лищь на 50% и в результате реакции получают продукт с отнощением CdO:Si02 в его составе, равным 1 : 1,8.

В примерах 4-5 получают, поликремневые и гидросиликатные соединени  никел . Пример 4. Павеску технического силикагел  марки KGK-2,0 (фракци  0,2-0,4 мм) помещают в стекл нный сосуд и заливают раствором аммиаката никел . Соотношение Т :Ж 1:2000, концентраци  ионов никел 

6,8010 мг-ион/мл, а концентраци  избыточного а.ммиака 0,398 ммоль/мл. При температуре контактного раствора 20°С через 5 суток контакта получают продукт состава NiO:Si02 l :2,4.

Пагревание контактной смеси ускор ет процесс . Продукт того же состава при температуре контактного раствора 95°С получают за 10 час контакта реагирующих веществ. В данном случае : 250, концентраци  ионов

никел  1,13-10 мг-ион/мл, а концентраци  избыточного аммиака 0,498 ммоль/мл, причем чтобы .исключить гидролиз никел  при повыщенной температуре в раствор ввод т ионы а.ммони  -NH (0,33 моль/л).

Пример 5. Навеску технического силикагел  марки КСК-2,0 (фракци  0,2-0,4 мм) помещают в стекл нный сосуд и заливают раствором аммиаката никел . Соотнощение Т :Ж 1:2000, концентраци  ионов никел 

2-10-2 мг-ион/мл, а концентраци  избыточного аммиака 0,44 ммоль/мл. Те.мнература контактного раствора 20°С. Через 30 суток контакта реагирующих веществ получают -гидросиликат никел  с соотнощением -NiO : Si02

1:1.

Указанный продукт получают и при более широком варьировании условий опыта, когда концентраци  ионов никел  больще или равна мг-ион/мл, а концентрацию избыточного аммиака измен ют в интервале 0,4- 1,1 ммоль/мл. При изменении условий проведени  опыта измен ют состав образующихс  высокопористых поликремневых соединений никел  от NiO:Si02 l:13 до NiO:Si02 l:l.

Пример 6. Получение поликремневых и гидросиликатных соединений кобальта (И).

Павеску воздущно-сухого силикагел  марки КСК-3,0 (фракци  0,2-0,4 мм) помещают в стекл нный сосуд и заливают 0,02М. раствором азотнокислого кобальта в аммиачном буферном растворе, содержащем 0,5 М хлористото аммони  и 0,035 М аммиака (отношение Т :Ж 1:1000, величина рП раствора близка к 8). Сосуд плотно закрывают и раствор оставл ют на 24 час в контакте с силикагелем , регул рно встр хива  его. По истечении указанно.го времени получают продукт с отнощением СоО : SiO2 1 : 1,1, что соответствует поликремневой соли кобальта.

Примеры получени  силикатных соединений кобальта показаны в таблице.