способ получения супероксида кальция

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ, включающий получение дипероксогидрата пероксида кальция и его дегидратацию при атмосферном давлении с одновременным удалением паров воды из зоны реакции, отличающийся тем, что дегидратацию осуществляют при отрицательных температурах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дегидратацию осуществляют при температуре не ниже минус 15^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения супероксидов щелочно-земельных металлов, в частности супероксида кальция, и может быть использовано в различных областях промышленности, когда необходимо иметь источники химически связанного кислорода.

Известен способ получения супероксида кальция, включающий использование реакции в твердом состоянии супероксидов щелочных металлов или тетраметиламмония с галогенидами кальция [1] например по реакции:

2KO₂ + CaCl₂ ->> Ca(O₂)₂ + 2KCl. (1)

В другом известном решении [2] описан способ получения супероксида кальция путем озонирования оксида кальция, например, 10 г сухого оксида кальция и 0,5 г гидроксида калия нагревают в атмосфере кислорода при температуре 400-500^оС, т. е. выше температуры плавления гидроксида калия 360^оС. Затем смесь охлаждают до 20^оС и вводят в реактор озонокислородную смесь, содержащую 3% озона, повышая постепенно температуру до 110^оС. Выдерживают в этих условиях смесь в течение часа. Чистота супероксида кальция в получаемых продуктах реакции не сообщается.

Недостатки указанных способов получения супероксида кальция загрязнение целевого продукта примесями продуктов реакции и исходных компонентов (КO₂, CaCl₂, KCl, KOH) и невозможность выделить супероксид кальция в чистом виде.

Известен способ получения супероксида кальция дегидратацией дипероксогидрата пероксида кальция (СаО₂2Н₂О₂) при комнатной температуре в эксикаторе над перхлоратом магния и фосфорным ангидридом. После выдержки в таких условиях в течение суток препарат содержал 1,42% супероксида кальция, через 5 сут 2,55% Дальнейшее выдерживание препарата приводит к снижению содержания супероксида кальция в конечном продукте. В этом способе основным продуктом реакции является безводный пероксид кальция, а супероксид кальция образуется на уровне примеси, поскольку при указанных условиях происходит разложение дипероксогидрата пероксида кальция по реакции:

CaO₂2H₂O₂ ->> CaO₂ + H₂O + O₂ (2)

Известен способ получения супероксида кальция путем дегидратации дипероксогидрата пероксида кальция [3] позволяющий получить супероксид кальция чистотой около 13% Дипероксогидрат пероксида кальция получают путем смешения октогидрата пероксида кальция (СаO₂x x8H₂O) с 90%-ным раствором пероксида водорода, выдерживанием смеси при комнатной температуре над фосфорным ангидридом. Условия сушки осадка (над фосфорным ангидридом) позволили в некоторой степени снизить возможность реакции гидролиза за счет удаления паров воды из зоны реакции (2) и тем самым повысить чистоту супероксида кальция. Однако эта технология не обеспечивает получение супероксида кальция более высокой чистоты.

Цель изобретения создание способа получения супероксида кальция, позволяющего повысить чистоту супероксида кальция.

Цель достигается способом, в котором супероксид кальция получают путем дегидратации дипероксогидрата пероксида кальция при атмосферном давлении и отрицательных температурах в присутствии химического поглотителя паров воды.

Супероксид кальция образуется в процессе диспропорционирования дипероксогидрата пероксида кальция по реакции:

2CaO₂2H₂O₂ ->> Ca(O₂)₃ + Ca(OH)₂ + +3H₂O + 1,5 O₂ (3)

Снижение температуры процесса позволило уменьшить скорость реакции диспропорционирования и одновременно интенсифицировать процесс удаления образующейся воды из слоя образца таким образом, что скорость реакции поглощения воды химическим поглотителем стала выше, чем реакции поглощения, скорость реакции взаимодействия воды с образующимся супероксидом кальция. В результате стало возможным интенсифицировать процесс удаления воды из зоны реакции, уменьшив тем самым возможность гидролиза супероксида кальция, что в итоге позволило повысить чистоту супероксида кальция в целевом продукте.

П р и м е р. Получают дипероксогидрат пероксида кальция известным способом [3] Распределяют его тонким слоем на пористой поверхности, например, стеклянном фильтре и помещают в герметично закрывающуюся емкость. Над и под слоем дипероксогидрата размещают химический поглотитель паров воды по возможности ближе к слою. Затем емкость закрывают и выдерживают при заданной температуре до полной дегидратации. По окончании процесса продукт выгружают и анализируют. В качестве химического поглотителя паров воды может быть использован промышленный поглотитель, например синтетический цеолит, силикагель и т.п.

Аппаратурное оформление процесса достаточно простое и не требует разработки нестандартных элементов. За один цикл сушки можно получить супероксид кальция в большом количестве. Для этого достаточно распределить порошок дипероксогидрата пероксида кальция в комбинации с химическим поглотителем паров воды в соответствующей емкости в виде этажерки, чередуя слой дипероксогидрата и поглотителя. Высоту слоя дипероксогидрата предпочтительно поддерживать не более 2-4 мм. Требуемое количество поглотителя определяется расчетным путем, исходя из сорбционной емкости поглотителя и количества влаги в осадке.

Процесс не требует строгого контроля. Температура сушки поддерживается автоматически, поскольку используются промышленные термические камеры, а длительность сушки определяется экспериментальным путем.

В таблице приведены параметры дегидратации дипероксогидрата пероксида кальция и характеристики полученного в данном процессе продукта.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает получение супероксида кальция чистотой 22-43,5% в то время как известные способы позволяют получить максимальную чистоту 13%