close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6070

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6070
(13) C1
(19)
7
(51) C 01B 39/02, 33/32
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СУСПЕНЗИИ ЦЕОЛИТА NaA,
ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩИХ СРЕДСТВ
(21) Номер заявки: a 20000861
(22) 2000.09.19
(46) 2004.03.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Ещенко Людмила Семеновна;
Кулешова Светлана Ивановна; Жук
Галина Михайловна; Байрачная Инна
Михайловна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(57)
Способ нейтрализации суспензии цеолита NaA, используемого для получения моющих средств, включающий смешение осадка цеолита после его отделения от маточного
раствора с раствором фосфорной кислоты для частичной нейтрализации щелочи, отличающийся тем, что используют раствор фосфорной кислоты концентрации 1,0-5,0 мас. %
при мольном отношении NaOH:H3PO4, равном 3,0-3,5.
BY 6070 C1
(56)
US 4732880 A, 1988.
EP 0175090 A1, 1986.
JP 63021215 A, 1988.
JP 10033980 A, 1998.
US 5723428 A, 1998.
DE 2412838 B2, 1980.
Изобретение относится к производству цеолита NaA, в частности к нейтрализации
суспензии цеолита NaA, используемого в химической промышленности при производстве
моющих средств, адсорбентов и катализаторов.
В процессе производства цеолита NaA после завершения стадии кристаллизации образуется суспензия цеолита NaA в маточном растворе, содержащем до 120-130 г/дм3 свободной щелочи. Показатель рН такой суспензии, как правило, превышает 13,5 ед., что
недопустимо при использовании ее в качестве основы для получения цеолитового компонента CMC.
Снижение рН суспензии осуществляют двумя методами: отделением осадка от жидкой фазы с последующей промывкой либо нейтрализацией части свободной щелочи.
В первом случае образуются большие объемы щелочных стоков, сброс которых в канализацию нежелателен. Возврат промывных вод в технологический процесс возможен,
но требует больших энергетических затрат и дополнительных капиталовложений.
BY 6070 C1
Известны способы нейтрализации суспензии цеолита NaA растворами органических и
неорганических кислот. Однако применение концентрированных растворов сильных кислот способно привести к разрушению структуры цеолита [1].
Известен способ нейтрализации суспензии цеолита NaA, согласно которому в качестве нейтрализующего агента используется слабая угольная кислота [2]. Раствор угольной
кислоты получают путем пропускания нейтрализующего агента, представляющего собой
диоксид углерода, через суспензию цеолита. Нейтрализация щелочи угольной кислотой
осуществляется при барботировании диоксида углерода через суспензию, получаемую
смешением осадка цеолита с водой из расчета 1,39 кг СO2 на 0,55 кг Na2O, находящегося в
жидкой фазе.
Недостатками известного способа являются: возможность колебаний в широких пределах концентрации угольной кислоты в суспензии цеолита, связанных с несовершенством подачи СО2 и, следовательно, изменения химического состояния конечного продукта
(что может вызвать разрушение структуры цеолита или наличие избытка угольной кислоты в суспензии, что приведет к снижению рН суспензии); необходимость применения дорогостоящего оборудования для приема, хранения и дозирования СО2.
Известен также способ, в основе которого лежит нейтрализация суспензии цеолита
NaA угольной кислотой, однако в качестве нейтрализующего агента используют дымовые
газы различного происхождения, в том числе и газы, выходящие из распылительной сушилки производства моющих средств, но при обязательном содержании в них диоксида
углерода в количестве 6-12 % [3]. Сущность известного способа заключается в следующем: осадок цеолита NaA после отделения от маточного раствора смешивают с водой и
подают в пульсационную колонну, через которую путем непрерывной продувки пропускают дымовые газы при объемном соотношении газа и суспензии 1:(2-4).
Недостатками известного способа нейтрализации суспензии цеолита являются: загрязнение конечного продукта - цеолита NaA - соединениями, содержащимися в дымовых
газах (серо-, углерод-, азотсодержащими), способными адсорбироваться цеолитом либо
вступать во взаимодействие со щелочью и переходить далее в синтетические моющие
средства, что может оказать отрицательное влияние на процесс стирки и структуру ткани;
сложность дозирования расчетного количества CO2 (объема дымовых газов на единицу
объема суспензии цеолита); необходимость применения специальных пульсационных колонн для обеспечения развитой поверхности жидкой фазы; повышенный расход электроэнергии, связанный с применением системы насосов и газодувок для подачи суспензии и
дымовых газов.
Задачей настоящего изобретения является упрощение способа нейтрализации суспензии цеолита и улучшение качества получаемого продукта.
Поставленная задача решается тем, что для нейтрализации суспензии цеолита NaA,
используемого для получения моющих средств, служит раствор фосфорной кислоты с
массовой долей Н3РО4 1,0-5,0 %, который смешивают с осадком цеолита после отделения
его от маточного раствора при мольном соотношении NaOH:Н3РО4 = (3-3,5):1.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: полученную по традиционной технологии суспензию цеолита NaA направляют на стадию отделения цеолита от
маточного раствора фильтрацией с помощью вакуум-фильтра. Маточный раствор, отделенный при фильтрации, собирается и используется при приготовлении исходного реакционного геля, а отфильтрованный осадок цеолита (влажность 45-47 %) смешивают с
водным раствором фосфорной кислоты с массовой долей Н3РО4 1,0-5,0 % при мольном
отношении гидроксида натрия, содержащегося в осадке цеолита, к фосфорной кислоте,
равном 3,0-3,5 (расход кислоты рассчитывают исходя из содержания NaOH в осадке цеолита) с последующей сушкой продукта.
Существенными признаками заявляемого способа нейтрализации суспензии цеолита
NaA являются: природа нейтрализующего агента, его концентрация и расход, выражен2
BY 6070 C1
ный как мольное отношение Н3РО4 к NaOH, содержащемуся в осадке цеолита NaA после
его отделения от маточного раствора.
В качестве нейтрализующего агента предложена фосфорная кислота, выбор которой
обусловлен следующим: при взаимодействии фосфорной кислоты с NaOH образуются
фосфаты натрия, которые, как известно [4], проявляют высокую эффективность в процессах устранения жесткости воды. С этой целью их применяют в составе синтетических
моющих средств (доля фосфатов натрия в CMC может составлять до 40 %). Таким образом, заявляемый способ нейтрализации NaOH, содержащегося во влажном осадке цеолита
NaA, дает возможность получить фосфорсодержащий цеолит и тем самым увеличить его
эффективность как компонента CMC, так как в этом случае устранение жесткости воды
будет протекать как за счет ионообменных свойств цеолита, так и комплексообразующих
свойств фосфата натрия.
Согласно заявляемому способу, оптимальная концентрация Н3РO4, используемой для
нейтрализации NaOH в осадке цеолита, составляет 1,0-5,0 %. При использовании Н3РО4 с
концентрацией выше 5,0 % может происходить разрушение структуры цеолита, что подтверждается данными рентгенофазового анализа. При концентрации Н3РО4 ниже 1,0 %
увеличивается масса раствора Н3РО4 на единицу массы осадка цеолита NaA и, следовательно, увеличиваются энергетические затраты на сушку нейтрализованного цеолита NaA.
Мольное соотношение NaOH:Н3РО4, составляющее (3,0-3,5):1,0, является оптимальным с точки зрения частичной нейтрализации NaOH и достижения при этом значения рН
суспензии 10,4-10,5. Увеличение или уменьшение расхода фосфорной кислоты сопровождается понижением или повышением рН суспензии цеолита, что ограничивает ее применение как компонента CMC.
Изобретение поясняется примерами.
Пример 1.
К 10 г влажного осадка цеолита, содержащего 46,9 % Н2О и 2,5 % NaOH, добавляют
1,0 %-й раствор фосфорной кислоты до достижения рН суспензии = 10,5 (мольное соотношение NaOH:Н3РО4 = 3,25:1) с последующей сушкой продукта. Согласно данным рентгенофазового анализа, продукт представляет собой цеолит NaA. Катионообменная
емкость, измеренная при 20 °С, составляет: по СаО - 179,8 мг/ г, по MgO - 25,8 мг/г.
Пример 2.
Нейтрализацию проводят аналогично примеру 1, но к цеолиту добавляют 1,5 %-й раствор Н3РО4. Катионообменная емкость цеолита NaA составляет: по СаО - 177,3 мг/ г, по
MgO - 22,4 мг/г.
Пример 3.
То же, что в примере 1, но суспензию цеолита обрабатывают 2,0 %-м раствором
Н3РО4. Катионообменная емкость цеолита NaA: по СаО - 177,8 мг/г, по MgO - 26,6 мг/г.
Пример 4.
То же, что в примере 1, но суспензию цеолита обрабатывают 2,5 %-м раствором
Н3РО4. Катионообменная емкость цеолита NaA: по СаО -180,0 мг/г, по MgO - 20,3 мг/г.
Пример 5.
То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 3,0 %-й раствор Н3РО4. Катионообменная емкость цеолита NaA: по СаО - 173,6 мг/ г, по MgO - 22,7 мг/г.
Пример 6.
То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 5,0 %-й раствор Н3РО4. Катионообменная емкость цеолита NaA: по СаО - 169,8 мг/ г, по MgO - 20,9 мг/г.
Пример 7.
То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 7,0 %-й раствор Н3РО4. Катионообменная емкость продукта составляет: по СаО -155,4 мг/г, по MgO - 18,9 мг/г. Рентгенофазовый анализ показывает присутствие наряду с NaA аморфной фазы.
3
BY 6070 C1
Как видно из приведенных примеров, осуществление способа в указанных пределах
параметров позволяет частично нейтрализовать суспензию цеолита до рН 10,5 и получить
в дальнейшем цеолит с высокой ионообменной способностью. Результаты частичной нейтрализации суспензии цеолита NaA раствором фосфорной кислоты приведены в таблице.
Результаты частичной нейтрализации суспензии цеолита NaA раствором фосфорной
кислоты
Анализ образцов
КонценКатионообменная емкость при
№ образца трация
Рентгенофа- Содержание Р2O5 в
20 °С, мг/г
Н3РO4, % зовый анализ
продукте, %
по СаО
по MgO
1 (по проNaA
170,5
19,9
тотипу)
2
1,0
3,7
179,8
25,8
3
1,5
4,1
177,3
22,4
4
2,0
4,8
177,8
26,6
5
2,5
5,2
180,0
20,3
6
3,0
5,7
173,6
22,7
7
5,0
7,0
169,8
20,9
8
NaA+аморф7,0
10,8
155,4
18,9
ная фаза
Предлагаемый способ нейтрализации суспензии цеолита NaA характеризуется следующими положительными сторонами: простота и технологичность процесса нейтрализации; возможность применения распространенного простого по устройству стандартного
оборудования для нейтрализации избыточной щелочи; возможность получения нового вида цеолита (фосфорсодержащего), применение которого в составе CMC позволит еще в
большей степени сократить применение дорогого и экологически опасного триполифосфата натрия.
Применение заявляемого технического решения позволит: достичь более высокой
степени умягчения воды; получить цеолит, обладающий высокой катионообменной емкостью как по СаО, так и по MgO; обогатить цеолитсодержащий компонент фосфатом натрия.
Источники информации:
1. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. - М.: Мир, 1976. - С. 781.
2. Неакц. заявка ФРГ 2412838, МПК С 11D 3/08, 1980.
3. Пат. России 2067533, МПК С 01В 39/02, 1996 (прототип).
4. Основы химической технологии / Под ред. И.П. Мухленова. -М.: Высшая школа,
1991. - С. 464.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
148 Кб
Теги
by6070, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа