способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения
Классы МПК: | C01F11/04 путем термического разложения B01J20/04 содержащие соединения щелочных металлов, щелочноземельных металлов или магния |
Автор(ы): | Клаудио БОФФИТО (IT) |
Патентообладатель(и): | САЕС ГЕТТЕРС С.П.А. (IT) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-11-26 публикация патента:
10.06.2001 |
Изобретение относится к способу получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов. Сущность изобретения заключается в способе получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, который состоит в обработке соответствующих гидроксидов в соответствии с реакциями Са(ОН)2 --> СаО + Н2О; Sr(OH)2 --> SrO + Н2О; Ва(ОН)2 --> ВаO + H2O при 400 - 900°С в течение 1 - 15 ч под вакуумом или в атмосфере инертного газа, реакцию осуществляют в капсуле по меньшей мере с частью поверхности, проницаемой для потока газа. Водопоглощающие свойства полученных оксидов во много раз лучше, чем коммерческие образцы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, включающий обработку соответствующих гидроксидов в соответствии с реакциямиCa(OH)2 --> CaO + H2O; (I)
Sr(OH)2 --> SrO + H2O; (II)
Ba(OH)2 --> BaO + H2O (III)
при 400 - 900oC в течение 1 - 15 ч под вакуумом или в атмосфере инертного газа, где реакцию превращения гидроксида в оксид осуществляют в капсуле по меньшей мере с частью поверхности, проницаемой для потока газа. 2. Способ по п.1, отличающийся включением следующих стадий: приготовление сосуда, выполненного из материала, стойкого без изменений к температурам до 900oC, помещение одного из гидроксидов в сосуд, закрытие сосуда пористой перегородкой, выполненной из материала, стойкого без изменений к температурам до 900oC, с получением капсулы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение направлено на способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, а также на полученные этим способом оксиды. Водопоглощающие материалы делятся на две основные группы, т.е. физические адсорберы и химические адсорберы. Первые обычно представляют собой материалы, имеющие очень высокую пористость и удельную поверхность (поверхность на единицу веса), которые поглощают влагу посредством взаимодействия с молекулами воды благодаря относительно слабоинтенсивным силам притяжения: обычно физическое поглощение влаги является обратимым процессом и при нагревании даже до не очень высоких температур вода выделяется. К этой группе принадлежат, например, цеолиты и![способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, патент № 2168465](/images/patents/303/2168017/947.gif)
Ca(OH)2 ---> CaO+H2O; (I)
Sr(OH)2 ---> SrO+H2O; (II)
Ba(OH)2 ---> BaO+H2O. (III)
при 400-900oC в течение 1-15 ч под вакуумом или в атмосфере инертного газа, где реакцию превращения гидроксида в оксид осуществляют в капсуле по меньшей мере с частью поверхности, проницаемой для потока газа. Предпочтительно способ включает следующие стадии:
- приготовление сосуда, выполненного из материала, стойкого без изменений к температурам до 900oC,
- помещение одного из гидроксидов в сосуд,
- закрытие сосуда пористой перегородкой, выполненной из материала, стойкого без изменений к температурам до 900oC с получением капсулы. В последующем гидроксид или оксид любого из трех металлов будут обычно указаны соответственно как M(OH)2 и MO. Кроме того, в описании и формуле изобретения будет сделана ссылка на гидроксиды формулы M(OH)2, но на их месте могут быть также применены гидратированные гидроксиды, например моногидратированный гидроксид бария Ba(OH)2
![способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, патент № 2168465](/images/patents/303/2168305/8226.gif)
фиг. 1 представляет собой график, показывающий сравнение водопоглощающих свойств двух образцов CaO изобретения и трех образцов коммерческого CaO;
фиг. 2 представляет собой график, показывающий водопоглощающие свойства образца BaO изобретения и образца коммерческого BaO;
фиг. 3 показывает изменение водопоглощения образца CaO в соответствии с изобретением, содержащегося в капсуле, имеющей пористый участок поверхности; и
фиг.4 показывает пример капсулы, в которую помещают оксиды изобретения. Гидроксиды M(OH)2 могут быть подходящим путем получены из соответствующих коммерческих оксидов посредством взаимодействия с водой, полученные таким образом гидроксиды можно сушить для удаления избытка воды обработкой на воздухе при температурах между около 70 и 300oС. Было найдено, что эти гидроксиды можно также использовать как таковые. Термическую обработку, предназначенную для превращения гидроксида M(OH)2 в соответствующий оксид, можно осуществлять под вакуумом, но предпочтительно ее проводят в потоке инертного газа, например, аргона или азота. В действительности, оксиды MO, образованные посредством реакций I-III, получают в форме чрезвычайно тонкодисперсного порошка, который можно дренировать через насосы, применяемые для сохранения системы под вакуумом. В соответствии с альтернативным вариантом способа в соответствии с изобретением оксиды не получают в виде сыпучих порошков, их получают в капсуле, по меньшей мере, с частью поверхности, проницаемой для потока газа. В действительности, во многих практических применениях материалы, поглощающие влагу, не могут поступать в рабочее положение в форме сыпучего порошка. В этом случае можно загрузить предшественник оксида в сосуд, выполненный из материала, который может противостоять последующим термическим обработкам без изменения, при этом сосуд имеет часть поверхности, проницаемую для потока паров воды, но способную при этом к задержке порошков. Предпочтительным материалом для изготовления сосуда является нержавеющая сталь, которая имеет высокую термостойкость и легко формуется путем холодного прессования. Кроме того, в коммерческой практике являются пригодными пористые перегородки, выполненные из стали, с регулируемой и переменной пористостью, в особенности пригодные для изготовления части сосуда, которая является проницаемой для паров воды. Закрытый сосуд, проницаемый для паров воды и содержащий предшественник оксида, затем подвергают упомянутым выше термообработкам, предназначенным для превращения предшественника в оксид. В этом случае предпочтительно осуществлять термообработку для разложения предшественника под вакуумом, что дает возможность применения низких температур, так как не существует опасности того, что система вакуумных насосов будет дренировать порошок. Капсула этого типа изображена на фиг.4, где показана вся капсула 10, состоящая из сосуда 11, внутри которого помещен оксид 12 изобретения, при этом капсула закрыта вверху пористой перегородкой 13. Верхний край 14 сосуда 11 изогнут книзу в направлении перегородки 13 с тем, чтобы ее можно было сохранять в определенном положении. Далее изобретение будет проиллюстрировано последующими примерами. Эти неограничивающие примеры показывают варианты, которые приведены с целью обучения специалистов в данной области внедрению изобретения и представления наилучшего способа осуществления изобретения. Пример 1. Получение оксида кальция в соответствии с изобретением. 45 г коммерческого CaO, каталог N 24856-8 компании Олдрич (Aldrich), поместили в мензурку и обработали ~100 мл деионизированной воды, получив таким образом осадок Ca(OH)2. Фильтрацией удалили избыток воды и твердый остаток сушили в сушилке в течение нескольких часов при 100oC. Высушенный гидроксид имел вес 59,23 г, при этом увеличение веса по отношению к исходному оксиду составило 14,23 г, что соответствовало увеличению веса, равному 31,6%, и было чуть ниже, чем увеличение, равное 32,1%, которое можно предвидеть из стехиометрии реакции: CaO + H2O ---> Ca(OH)2. Разницу между теоретическим и экспериментальным значением увеличения веса можно отнести за счет небольшой степени гидратации исходного оксида. Полученные таким путем 15 г Ca(OH)2 поместили в сосуд из железа, который расположили в герметизированной печи. В печь со скоростью 0,5 л/мин подали аргон, имеющий чистоту 99,99%. В то же самое время начали нагрев от комнатной температуры до 400oC, этой температуры достигли через 45 мин и затем ее поддерживали в течение 15 ч. После этой обработки печь выключили, и она охладилась естественным путем при сохранении потока аргона до комнатной температуры. Этот процесс был осуществлен в течение времени около 3 часов. В конце процесса подачу аргона прекратили и из печи удалили тигель, содержащий CaO. Полученный оксид имел вес 11,36 г, при этом уменьшение веса по отношению к гидроксиду составило 3,64 г, что соответствовало уменьшению веса, равному 24,3%, которое можно было предвидеть из стехиометрии реакции CaOH2 ---> Ca(OH) + H2O. Оксид кальция получили в виде чрезвычайно хрупкой пористой массы. Эту массу измельчили в ступке и затем просеяли, получив таким образом порошок с размером частиц менее 127 мкм. Пример 2. Повторили получение как в примере 1, но разложение Ca(OH)2 осуществляли под вакуумом при сушке в печи при 500oC. Пример 3. В этом примере проиллюстрированы влагопоглощающие свойства образца CaO, полученного, как описано в примере 1. 100 г CaO, полученного в соответствии с примером 1, поместили на микровесы CAHN модели 121. В измерительной камере микровесов создали вакуум. В камеру посредством точного регулирования клапана, соединенного с емкостью для воды, подали водяной пар, посредством чего в системе определили известное давление, которое на протяжении всего испытания постоянно поддерживали при значении 133,33 Па, и измерили изменение веса образца. Результаты испытаний нанесли на график фиг. 1 в виде кривой 1. На фиг. 1 показана логарифмическая шкала увеличения веса CaO в процентах (
![способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, патент № 2168465](/images/patents/303/2168005/916.gif)
![способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, патент № 2168465](/images/patents/303/2168305/8226.gif)
![способ получения оксида кальция, оксида стронция и оксида бария, имеющих высокое значение скорости водопоглощения, патент № 2168465](/images/patents/303/2168305/8226.gif)
Класс C01F11/04 путем термического разложения
Класс B01J20/04 содержащие соединения щелочных металлов, щелочноземельных металлов или магния