способ получения титанового дубителя для кож

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОВОГО ДУБИТЕЛЯ ДЛЯ КОЖ, включающий приготовление исходного раствора сульфата титанила при перемешивании, охлаждение, высаливание сульфатотитанила аммония сульфатом аммония, последующую кристаллизацию, фильтрацию полученной суспензии и сушку осадка, отличающийся тем, что сульфат аммония используют в смеси с продуктом упаривания маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя, при их соотношении соответственно не более 1 : 3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению минерального дубителя из титансодержащего сырья, в частности из хлорсодержащего раствора сульфата титанила.

В последнее время в России и странах СНГ для дубления кож вместо органических дубителей широко используют более дешевые минеральные дубители.

Среди минеральных дубителей наибольшее распространение получили титановые дубители, получаемые из различного титансодержащего сырья разными способами.

Известен способ [1] получения титанового дубителя для кож путем обработки титансодержащего сырья смесью серной кислоты и сульфата аммония для получения спека с последующим выщелачиванием его водой для перевода титана в раствор, из которого высаливают двойную сернокислую соль титанила и аммония сульфатом аммония и серной кислотой, промывают ее раствором, содержащим 350 г/л серной кислоты и 20 г/л сульфата аммония, и раствором-консервантом, содержащим сульфат аммония в количестве 300-400 г/л.

Недостатком данного способа являются наличие значительного объема сбросных промышленных вод, повышенный расход сульфата аммония, невозможность повторного использования для получения дубителя ценных компонентов, содержащихся в сбросных водах, что приводит к снижению технико-экономических показателей процесса.

Известен способ [2] получения циркониевых, титановых и титанциркониевых дубителей путем упаривания сульфатных растворов циркония или титана или обоих этих элементов в присутствии добавок сульфатов натрия или аммония, или обоих соединений, а также в присутствии добавок соединений хрома или алюминия или обоих этих элементов при мольном отношении Me₂^IIIO₃/Me^IVO₂ (где Me^III алюминий, хром и Me^IV цирконий, титан) не менее 0,25.

Недостатком известного способа является повышенный расход высаливателя и невозможность получения дубителя из хлорсодержащих исходных растворов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является способ [3] получения титанового дубителя для кож, включающий приготовление исходного раствора сульфата титанила, его перемешивание и охлаждение, высаливание сульфатотитанила аммония сульфатом аммония, последующую кристаллизацию, фильтрацию полученной суспензии и обработку осадка.

Недостатками данного способа являются наличие значительного объема сбросных вод и потери с ними ценных компонентов, в частности сульфата аммония, повышенный расход сульфата аммония, что приводит к снижению технико-экономических показателей процесса.

Заявляемое изобретение направлено на снижение объема сбросных промышленных вод и расхода сульфата аммония, на повторное использование для получения дубителя ценных компонентов, содержащихся в сбросных водах.

Указанная задача решается следующим образом.

В отличие от известного способа (прототипа) получения титанового дубителя для кож, включающего приготовление исходного раствора сульфата титанила, его перемешивание и охлаждение, высаливание сульфатотитанила аммония сульфатом аммония и последующую кристаллизацию, фильтрацию полученной суспензии и обработку осадка, по заявляемому способу в качестве высаливателя используют смесь продукта упаривания маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя, и сульфата аммония в соотношении не более 3: 1.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве высаливателя используют смесь продукта упаривания маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя, и сульфата аммония в соотношении не более 3:1. При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков, заявляемых в настоящей заявке, что позволяет сделать вывод о новизне данного технического решения и соответствии его критерию патентоспособности "новизна".

Сравнение заявляемого способа с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что известно использование сульфатных растворов после упаривания в качестве сырья для получения титановых дубителей [2] однако применение продукта упаривания хлорсодержащего маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя, в качестве высаливателя в смеси с сульфатом аммония в соотношении не более 3:1 неизвестно. Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники и таким образом соответствует критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".

Исходный раствор получают путем растворения в воде сульфата титанила с содержанием хлора до 10 мас. Маточный раствор после высаливания и фильтрации суспензии титанового дубителя содержит, г/л: сульфат-ион 200-400; ион аммония 40-80; ион хлора до 60; титан 2-5. Продукт упаривания вышеуказанного маточного раствора представляет собой кристаллическую соль зеленоватого цвета, состоящую из смеси сульфата аммония (NH₄)₂SO₄, хлорида аммония NH₄Cl, сульфата аммония кислого NH₄HSO₄ и небольшого количества титана.

Состав данного продукта следующий, мас. Ион аммония 23,8-24,9 Сульфат-ион 41-68 Хлор-ион 23,8-1,8 Титан 0,056-0,11

Неконтролируемые примеси Остальное.

Применение вышеуказанного продукта упаривания в качестве высаливателя при получении титанового дубителя для кож позволяет:

сократить объем сбросных промышленных вод за счет получения высаливателя путем упаривания маточных растворов после фильтрации суспензии титанового дубителя;

возвращать в процесс получения титанового дубителя ценные компоненты, такие как сульфат-ион, ионы аммония и титана, содержащиеся в сбросных водах, и повторно использовать их в качестве высаливателя;

сократить расход чистого сульфата аммония по ТУ 6-03-395-75 за счет его частичной замены на продукт упаривания маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа проведена следующая работа.

По прототипу титановый дубитель получали путем приготовления 300 мл раствора сульфата титанила с концентрацией 500 г/л и перемешивания в течение 15 мин (время кристаллизации) с помощью мешалки. Фильтрацию суспензии титанового дубителя осуществляли в воронке Бюхнера на фильтровальной бумаге под вакуумом. Полученный продукт сушили при комнатной температуре.

По заявляемому способу титановый дубитель получали из сульфата титанила путем растворения его в 300 мл воды до концентрации 500 г/л и перемешивали до полного растворения в течение не менее 1 ч. Полученный раствор сульфата титанила охлаждали при постоянном перемешивании до температуры не более 28^оС. В охлажденный раствор вводили в качестве высаливателя смесь продукта упаривания маточного раствора, образующегося после фильтрации суспензии титанового дубителя в количестве 1 кг на 1 кг сульфата титанила. При этом соотношение продукта упаривания и сульфата аммония в смеси было различным: 0,33: 1; 1: 1; 3:1; 4:1. После окончания подачи высаливателя в раствор суспензию перемешивали в течение 15 мин с помощью мешалки. Фильтрацию суспензии титанового дубителя осуществляли в воронке Бюхнера на фильтровальной бумаге под вакуумом. Полученный продукт сушили при комнатной температуре.

В процессе выполнения этой работы оценивали расход сульфата аммония и объем маточного раствора, предназначенного на сброс, при получении титанового дубителя по прототипу и заявляемому способу. Также оценивали качество полученного по разным вариантам дубителя на соответствие его требованиям ТУ 95.290-79. Результаты исследований представлены в табл.1 и 2.

Анализ результатов исследования, представленных в табл.1 и 2, показывает, что заявляемый способ получения титанового дубителя отличается от прототипа меньшим объемом сбросных вод (0,022-0,59 л/кг дубителя вместо 1,12 л/кг дубителя по прототипу), меньшим расходом сульфата аммония (0,168-0,503 кг/кг дубителя вместо 0,67 кг/кг дубителя по прототипу) во всем заявленном диапазоне соотношения продукта упаривания и сульфата аммония в смеси высаливателя. Кроме того, заявленный способ позволяет повторно использовать в процессе получения дубителя ценные компоненты, содержащиеся в сбросных водах. Оптимальным соотношением продукта упаривания и сульфата аммония в смеси высаливателя является соотношение не более 3:1 (опыты 3-5). Повышение данного соотношения (опыт 6) приводит к снижению качества титанового дубителя по нерастворимому остатку вследствие увеличения доли продукта упаривания в смеси высаливателя и накопления в дубителе нерастворимых соединений сверх установленной нормы.

Анализ качества свойств титанового дубителя, полученного по заявляемому способу при оптимальном соотношении продукта упаривания и сульфата аммония в смеси высаливателя показывает, что такой дубитель не отличается по свойствам от дубителя, полученного по прототипу и соответствует требованиям ТУ 95.290-79.

Данный способ опробован в производственных условиях при выпуске опытной партии титанового дубителя с положительным результатом.