способ получения пигмента, содержащего фосфат хрома

Формула изобретения

Способ получения пигмента, содержащего фосфат хрома, включающий взаимодействие исходного сырья, содержащего бихроматы щелочных металлов, с фосфорной кислотой и восстановителем - сульфитом или тиосульфатом натрия в присутствии серной кислоты, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют сточную воду процесса утилизации твердых отходов очистки карбидного ацетилена, содержащую, мас. %:

Сr⁶⁺ в пересчете на Nа₂Сr₂O₇ - 0,8-4,0

Фосфаты хрома - 2,5-3,5

Бисульфаты хрома - 15,0-16,0

Серная кислота - 1,5-2,0

имеющую рН 3-3,5 и температуру 40-50^oС, при этом фосфорную кислоту с массовой концентрацией 85% берут в количестве 12,4-21,3 об. % по отношению к исходной сточной воде; восстановитель - сульфит натрия берут в количестве 6,0-29,0 мас. % либо тиосульфат натрия берут в количестве 2,0-10,0 мас. % по отношению к исходной сточной воде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения пигментов, содержащих фосфат хрома, применяемых в лакокрасочной промышленности.

Известны способы получения пигментов на основе фосфата хрома путем взаимодействия товарных хромсодержащих продуктов с фосфорной кислотой в присутствии органических восстановителей различной природы (А. С. СССР 589244, кл. C 09 C 1/34, 25.01.78, БИ 1). Однако процесс получения пигмента длителен и позволяет получить пигмент только для грунтовочных покрытий.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения антикоррозионного пигмента из товарных хромсодержащих продуктов и фосфорной кислоты при рН 2,8-3,5 с использованием в качестве восстановителя сульфита натрия или тиосульфата натрия и вызревании пигмента в течение 40 мин при 95-100^oС (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов).

Однако при осуществлении способа накапливается большой объем хромсодержащих сточных вод. Процесс получения длительный, так как включает стадии приготовления раствора Na₂Cr₂O₇+H₃PO₄ и раствора восстановителя при температуре 40^oС.

Технической задачей изобретения является рекуперация ценных компонентов из сточных вод с получением антикоррозионного пигмента, снижение токсичности сточных вод, а также сокращение продолжительности процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения пигмента, содержащего фосфат хрома, включающем взаимодействие бихроматов щелочных металлов с фосфорной кислотой и восстановителем - сульфитом или тиосульфатом натрия в присутствии серной кислоты, новым является то, что в качестве исходного сырья используют сточную воду процесса утилизации твердых отходов очистки карбидного ацетилена, содержащую, мас.%:

Cr⁺⁶ в пересчете на Na₂Cr₂O₇ - 0,8-4,0

Фосфаты хрома - 2,5-3,5

Бисульфаты хрома - 15,0-16,0

Серная кислота - 1,5-2,0

имеющую рН 3-3,5 и температуру 40-50^oС, при этом фосфорную кислоту (с массовой концентрацией 85%) берут в количестве 12,4-21,3 об.% по отношению к исходной сточной воде; восстановитель - сульфит натрия - берут в количестве 6,0-29,0 мас.% (либо тиосульфат натрия берут в количестве 2,0-10,0 мас.%) по отношению к исходной сточной воде.

Сточные воды указанного состава образуются при утилизации твердых отходов, образующихся в производстве ацетилена карбидным методом и имеют температуру 40-50^oС.

Относительно высокая концентрация (в пределах 5-12 мас.%) общего хрома в стоке позволяет вести процесс его рекуперации; кислая среда с рН 3-3,5. обусловленная наличием остаточной серной кислоты, способствует оптимизации процесса и не требует дополнительного расхода H₂SО₄. Для осуществления процесса необходимо предварительно определить концентрацию Сr⁶⁺ и общего хрома в стоке; рассчитать необходимую дозу восстановителя по остаточному содержанию не прореагированного в основном процессе Сr⁶⁺, а также дозу фосфорной кислоты с концентрацией 85 мас.% в отношении 1:1 к общему хрому. В реактор с мешалкой перекачивают сточную воду с температурой 40-50^oС, заливают необходимый объем фосфорной кислоты с концентрацией 85 мас.% и при активном перемешивании засыпают рассчитанную дозу восстановителя. Выделяющееся тепло способствует течению реакции образования фосфата хрома и формированию пигментных частиц в процессе вызревания.

Пример 1. К 100 мл сточной воды с температурой 40^oС, содержащей, мас.%

Cr⁺⁶ в пересчете на Na₂Cr₂O₇ - 0,8

Фосфаты хрома - 3,5

Бисульфаты хрома - 15,0

Серная кислота - 1,5-2,0

и имеющей рН 3-3,5, добавляют 12,4 мл фосфорной кислоты с концентрацией 85 мас.% и 6 г сульфита натрии (Na₂SO₃7H₂О). Реакцию ведут в течение 20 мин с последующим выдержкой при температуре 85-95^oС в течение 30 мин. Осадок фильтруют, промывают и сушат. Масса полученного пигмента 10,3 г.

Пример 2. По примеру 1 к 100 мл сточной воды с температурой 40-50^oС, содержащей, мас.%

Cr⁺⁶ в пересчете на Na₂Cr₂O₇ - 4,0

Фосфаты хрома - 2,5

Бисульфаты хрома - 16,0

Серная кислота - 1,5-2,0

и имеющей рН 3-3,5, добавляют 21,3 мл фосфорной кислоты с концентрацией 85 мас.% и 29 г сульфита натрия. Масса полученного пигмента 28,6 г.

Пример 3. По примеру 1, но в качестве восстановителя используют тиосульфат натрия в количестве 2 г. Масса полученного пигмента 11,5 г.

Пример 4. По примеру 2, но в качестве восстановителя используют тиосульфат натрия в количестве 10 г. Масса полученного пигмента 30,2 г.

Антикоррозионные свойства полученного пигмента определяли при исследовании композиций по показателям: влагопоглощение, водостойкость и кислостойкость. Для приготовления композиций в натуральную олифу вводили 25 мас.% смеси пигмента с мелом в соотношении 1:1. Прототип представлен композицией на основе натуральной олифы, модифицированной смесью товарного хромового пигмента с мелом в указанном соотношении.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Анализ результатов свидетельствует о том, что полученный пигмент обладает антикоррозионными свойствами по сравнению со стандартным пигментом. Кислотостойкость опытных образцов через 120 часов выдержки практически вдвое выше стандартного.

Кроме того, содержание Сr⁶⁺ в сточных водах практически сведено к нулю: основными компонентами стока становятся сульфаты натрия. Поэтому дальнейшая обработка сточных вод на предприятиях может вестись совместно с другими кислыми или щелочными стоками, либо после соответствующего разбавления сток может сбрасываться в хозяйственно-фекальную канализацию. При реализации способа выход пигмента, содержащего фосфат хрома, составляет 80-250 кг на 1 м³ сточной воды указанного состава.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет извлечь ценные компоненты из сточных вод, получить пигмент, обладающий антикоррозионными свойствами, и снизить токсичность сточных вод.