CC BY
94
слабо влияет на процесс извлечения РЗМ из раствора фосфорной кислоты, при этом фосфорная кислота, образуя устойчивые соединения с РЗМ, ухудшает этот процесс.
Полное извлечение РЗМ из ионообменной смолы КУ-2 азотной кислотой затруднительно, даже при использовании кислоты с высокой концентрацией. Необходимо искать другие простые и эффективные методы, позволяющие полностью извлекать РЗМ из катионита.
Библиографический список
1. http://www.urm.ru/ru/75-journal73-article615 (дата обращения: 3.04.2013)
2. http://aftershock.su/?q=node/17474 (дата обращения 3.04.2013)
3. ГОСТ 10896-78. Иониты. Подготовка к испытаниям
4. ГОСТ 10898.4-84. Иониты. Метод определения удельного объема
5. ГОСТ 20255.1-89. Иониты. Метод определения статистической обменной емкости
6. ГОСТ 20298-74. Смолы ионообменные. Катиониты. Технические условия
7. Рябчиков Д.И., Рябухов В.А. Аналитическая химия редкоземельных элементов и иттрия. - М.: Наука, 1966 - 380 с.
8. Бусев А.И., Типцова В.Г., Иванов В.М. Руководство по аналитической химии редких элементов - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1978 - 432с.
УДК 661.847:546.05
М. Ю. Молодцова, С. В. Добрыднев
Новомосковский институт ФГБОУ ВПО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»
УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ КАРБОНАТОВ ЦИНКА ИЗ АММИАЧНО-КАРБОНАТНЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Синтезированы основные карбонаты цинка в аммиачно-карбонатных растворах в гетерогенных условиях. Исследовано влияние соотношения водного раствора аммиака и гидрокарбоната аммония на качественный фазовый состав полученных продуктов.
The main zinc carbonates were synthesized in ammonium-carbonate solutions under heterogeneous conditions. The influence of the ratio of aqueous ammonia und ammonium hydrogen carbonate solution on the qualitative phase mixture of obtained products was analyzed.
Ультрадисперсный оксид цинка используется в фармацевтической, медицинской, косметической, электронной и других областях промышленности. Оксид цинка - широкозонный полупроводник, обладающий уникальной комбинацией физических и электрофизических свойств, благодаря которым находит применение в устройствах отображения информации (гибкие экраны, прозрачные проводники, свето-диоды), солнечных батареях, газовых сенсорах. Как показывает мировой опыт наиболее перспективным способом получения оксидов металлов в условиях малотоннажного производства, является термолиз соответствующих неорганических соединений [1].
Основные карбонаты цинка получали по следующей методике. В качестве реагентов использовали оксид цинка ГОСТ 10262-73 (квалификация «ХЧ»), гидрокарбонат аммония ГОСТ 3762-78 (квалификации «ХЧ») и водный раствор аммиака ГОСТ 3760-79 (квалификация «ЧДА»). В реактор объемом 300 мл вносили навеску оксида цинка массой 10 грамм и добавляли 100 мл дистиллированной воды. Полученная смесь интенсивно перемешивалась для распределения взвешенных частиц в объёме жидкой фазы и предотвращения их оседания. Затем к суспензии приливали 140 мл 1,5 М раствора гидрокарбоната аммония и 30 мл 12, 84 М водного раствора аммиака до полного растворения осадка. Для выделения основного карбоната цинка полученный гомогенный раствор упаривали до остаточного количества жидкой фазы 50 мл. Осадок фильтровали и предварительно высушивали 24 часа при комнатной температуре в эксикаторе в присутствии концентрированной серной кислоты, а затем в сушильном шкафу при температуре 1300С в течение 1 часа.
Если в реакционную смесь, приготовленную по методике 1, добавлять ZnO до прекращения его растворения (более 11 грамм), то образуется суспензия оксида цинка в аммиачно-карбонатном растворе, и процесс получения конечного продукта протекает уже в гетерогенных условиях.
В гетерогенных условиях основные карбонаты цинка получали по следующей методике. В реактор объемом 300 мл вносили навеску оксида
цинка массой 12 грамм и добавляли 100 мл дистиллированной воды. Полученная смесь интенсивно перемешивалась для распределения взвешенных частиц в объёме жидкой фазы и предотвращения их оседания. Затем к суспензии приливали 170 мл 1,5 М раствора гидрокарбоната аммония. Для изучения влияния отношения МН3Н2О: КИ4ИС03 на качественный состав полученных продуктов, в реакционную смесь добавляли водный раствор аммиака рассчитанной концентрации, время синтеза составляло 1 час. Общий объем реакционной смеси 270 мл оставался постоянным для всех опытов. Количественное отношение водного раствора аммиака к гидрокарбонату аммония рассчитывали согласно стехиометрическому уравнению (1):
57п0(тв) + 2КИ4ИС03(р-р) + 3^0(ж) = 7п5(С03)2(0И)б(та)+2КН3-И20(р.р). (1)
Например, для отношения МН3Н2О : МН4НС03 = 2:1 к суспензии приливали 140 мл 1,5 М раствора гидрокарбоната аммония и 30 мл 12, 84 М водного раствора аммиака. По окончанию опыта осадок фильтровали и предварительно высушивали 24 часа при комнатной температуре в эксикаторе в присутствии концентрированной серной кислоты, а затем в сушильном шкафу при температуре 1300С в течение 1 часа.
Основные карбонаты цинка, полученные по методике 1 и 2 во избежание процесса карбонизации для проведения дальнейших исследований хранились в эксикаторе с натронной известью.
Термическое разложение ОКЦ проводилось на оригинальной газово-люмометрической установке при скорости нагрева 4,5-5,50С/мин до температуры 6000С и выдерживалось при этой температуре в течение 60 минут [2].
Гидротермальный синтез ОКЦ в аммиачно-карбонатных средах на практике можно реализовать как в гомогенных [3], так и в гетерогенных условиях. Получение ОКЦ в гомогенных условиях с последующей стадией упаривания ограничено пределом растворения оксида цинка, формируются крупнокристаллические частицы ОКЦ и технологический процесс может быть реализован только в реакторах периодического действия, что значительно снижает производительность и повышает энергозатраты. Отвод отработанных растворов, газообразных продук-
тов и их последующая утилизация также являются существенными недостатками синтеза ОКЦ в гомогенных условиях.
Проведение синтеза ОКЦ в гетерогенных условиях позволяет реализовать его в реакторах непрерывного действия, что значительно увеличивает производительность процесса за счет постоянного отделения образовавшегося осадка и возвращения жидкой фазы обратно на вход реактора с добавлением недостающих количеств оксида цинка и раствора гидрокарбоната аммония.
Известно, что увеличение водородного показателя реакционной среды приводит к возрастанию содержания аморфной фазы в полученных осадках неорганических соединений, что в свою очередь в процессе перехода гель в ксерогель связано с уменьшением размера частиц твердой фазы [4]. Поэтому представляет интерес исследовать влияния добавления водного раствора аммиака к раствору гидрокарбоната аммония на качественный фазовый состав полученных ОКЦ. Увеличение доли содержания водного раствора аммиака в реакционной смеси приводит к уменьшению размера частиц ОКЦ (переходу от грубодисперсных к ультрадисперсным осадкам), а также появлению рентгеноаморфной фазы.
Таким образом, при отношении водного раствора аммиака и гидрокарбоната аммония 3:1 в процессе синтеза ОКЦ и его последующего термолиза получаются ультрадисперсные порошки оксида цинка с контролируемыми размерами частиц 10 - 20 нм.
Библиографический список
1. Соломатина Ю. А., Молодцова М. Ю, Попов С. А., Добраднев С. В. Анализ динамики мирового роста и потребления оксида цинка // Химическая промышленность сегодня, 2013. - № 2. - С. 6 - 9.
2. Добрыднев С. В., Капаев Г. И., Замуруев О. В., Бесков В. С. Особенности термолиза гидратов гидроксокарбонатов никеля (II), меди (II), цинка (II) // Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2009. - Т. 52, № 6. - С. 25 - 28.
3. Аксенов Н. Н.; Шаркина В. И.; Соболевский В. С.; Травин Л. В. Патент 2043301 РФ. Способ получения основных углекислых солей меди, цинка, никеля и кобальта и их оксидов.
4. Шабанова Н. А., Саркисов П. Д. Основы золь-гель технологии нано-дисперсного кремнезема. - М.: Академкнига, 2004. - 208 с.
