Спосіб одержання 18-молібдо-2-фосфатної кислоти

Спосіб одержання 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти, що включає підкислення соляною кислотою суміші водних розчинів молібдату натрію та ортофосфорної кислоти та кристалізацію гетерополікислоти при випаровуванні розчинника, який відрізняється тим, що утворений при підкисленні до рН 1-ь2,5 гетерополікомплекс перемішуванням протягом 60-90 хв сорбують пінополіуретаном на основі простих ефірів при співвідношенні мас сорбенту і фосфору (V) 240-ь 280 з наступною десорбцією комплексу ацетоном, що містить 2-ь5% води Винахід належить до неорганічної хімії, зокрема, до способів одержання гетерополікислот, і може бути використаний науково-дослідними лабораторіями для синтезу та дослідження каталізаторів на основі гетерополікомплексів [1,2] ВІДОМІ способи одержання 18-молібдо-2фосфатної кислоти [3] двостадійні і складаються зі стадії синтезу и солей та наступної стадії виділення вільної кислоти екстракцією [4] або іонним обміном [5] До недоліків відомих способів одержання 18молібдо-2-фосфатноі кислоти необхідно віднести - двостадійність, - низький вихід продукту Найближчим до пропонованого способу за технічною суттю та результатами, що досягаються, є спосіб [6] екстракційного одержання 18молібдо-2-фосфатноі кислоти з и амонійної солі за допомогою діетилового ефіру Для одержання амонійної солі 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти кислоту складу НбРгМоівОбгі-ИНгО одержують з и амонійної солі екстракцією діетиловим ефіром До недоліків відомого способу одержання 18молібдо-2-фосфатноі кислоти можна віднести - низький вихід продукту, - двостадійність, -тривалість В основу винаходу поставлено задачу підвищення виходу 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти при уникненні проміжної стадії одержання її амонійної солі та зменшенні тривалості синтезу в способі одержання 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти Це досягається шляхом сорбції твердою речовиною 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти з підкисленої до певного значення рН суміші водних розчинів складових компонентів, и десорбції органічним розчинником з певним вмістом води та кристалізації при випаровуванні розчинника, що забезпечує вихід 70% за фосфором (V) при синтезі в одну стадію і його тривалості ~3 год Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання 18молібдо-2-фосфатноі кислоти водний розчин молібдату натрію і ортофосфорної кислоти підкислюють соляною кислотою до рН 1-ь2,5 утворений гетерополікомплекс при перемішуванні протягом 60-ь90хв сорбують пінополіуретаном на основі простих ефірів при співвідношенні мас сорбенту та фосфору (V) 240-ь280 з наступною десорбцією комплексу ацетоном, що містить 2ч-5% води ВІДМІННИМИ ознаками способу, що заявляєть суміш водних розчинів молібдату натрію і ортофосфорної КИСЛОТИ ПІДКИСЛЮЮТЬ СОЛЯНОЮ КИСЛОТОЮ Утворений жовтий розчин кип"ятять протягом 8 год з оберненим холодильником, спостерігаючи перебігтакої хімічної реакції 2НРО42 + 18НМоО4 + 16Н+ о [Р2Моі8О62]6 + І8Н2О Розчин охолоджують і додають хлорид амонію 3 часом випадають жовті кристали малорозчинного 18-молібдо-2-фосфату амонію [Р2МО18О62]6 + 6 N H 4 + ^ (NH4)6[P2MO18O62]^ Вільну шестиосновну 18-молібдо-2-фосфатну СО (О о> со ю ся, є підкислення суміші водних розчинів молібдату натрію і ортофосфорної кислоти до рН 1-ь2,5, сорбція 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти при перемішуванні протягом 60-ь90хв пінополіуретаном на основі простих ефірів при співвідношенні мас сорбенту та фосфору (V) 240-ь280, десорбція ацетоном, що містить 2ч-5% води В основу пропонованого способу одержання 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти покладено виявлений ефект сорбції на пінополіуретані з підкислених водних розчинів молібдату натрію і ортофосфорної кислоти, що є сумішшю молібдофосфатів з різним співвідношенням компонентів, 18-молібдо2-фосфатноі кислоти 2 + 2НР04 + 18ІІМоО4 + 22Н + ППУІ -» ППУ Н6[Р2Моі8О62]^ + 18Н2О, де П П У - матриця сорбенту, та и десорбції ацетоном з певним вмістом води Інтервал кислотності, що заявляється, забезпечує утворення у водних розчинах суміші молібдофосфатів певного складу внаслідок взаємодії у кислому середовищі молібдат-1 ортофосфат-юнів Час контакту сорбенту і водного розчину при перемішуванні суміші забезпечує кількісну сорбцію 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти Інтервал співвідношення мас пінополіуретану і фосфору (V), що заявляється, забезпечує кількісну сорбцію 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти без зайвих витрат сорбенту Вміст ВОДИ В ацетоні забезпечує кількісну десорбцію з поверхні пінополіуретану 18-молібдо-2фосфатної кислоти Необхідно відзначити, що лише при використанні як сорбенту пінополіуретану на основі простих ефірів досягається високий вихід продукту При використанні пінополіуретанів на основі складних ефірів для досягнення високого виходу продукту необхідне збільшення наважки сорбенту приблизно удвічі, оскільки ємність такого сорбенту за 18-молібдо-2-фосфатною кислотою удвічі нижча Таким чином, сукупність суттєвих ознак запропонованого способу є достатньою для забезпечуваного винаходом технічного результату вихід 18молібдо-2-фосфатноІ кислоти складає 70% при одностадійності синтезу та його тривалості близько 3 год Спосіб реалізується наступним чином Розчиняють у 100см3 води 31г молібдату натрію Na2MoO42H2O, додають 0,84см3 розбавленої (1 100) ортофосфорної кислоти (0,17моль/дм3), підкислюють соляною кислотою (1 1) до рН 1-ь2,5 і вносять у одержаний розчин 1-Й,5г пінополіуретану на основі простих ефрів (тСОрбенту :гтір(у)=240-ь280) Натискують на шматочки сорбенту для видалення пухирців повітря і суміш перемішують протягом 60-90хв Шматочки сорбенту виймають з розчину, промивають двома-трьома порціями дистильованої води, просушують між аркушами фільтрувального паперу і вносять в ацетон, що містить 2-5% води Витискують з сорбенту пухирці повітря і перемішують протягом 35хв Сорбент виймають, витискуючи з нього розчин, і відкидають, а десорбат залишають упарюватися на повітрі до початку кристалізації кислоти 53963 Вихід становить 0,3г, тобто -70% (табл , приклади 1-18) Приклад конкретного синтезу Розчиняють у 3 100см води 31г молібдату натрію ІЧагМоС^НгО, 3 додають 0,8см розбавленої (1 100) ортофосфор3 ної кислоти (0,17моль/дм ), суміш підкислюють соляною кислотою (1 1) до pll 2 і вносять у одержаний розчин 1г пінополіуретану марки 5-30 (гпсорбенту :mp(v)=240) Натискують на шматочки сорбенту скляною паличкою з розплющеним кінчиком для видалення з них пухирців повітря і суміш перемішують магнітною мішалкою протягом 80хв Шматочки сорбенту виймають з розчину, промивають двома порціями дистильованої води, просушують між аркушами фільтрувального паперу і вносять в ацетон, що містить 3% води Знову натискують на сорбент для видалення пухирців повітря і перемішують протягом 3-5хв Сорбент виймають, витискуючи з нього розчин, і відкидають, а десорбат залишають упарюватися на повітрі до початку кристалізації кислоти Вихід становить 0,28г, тобто 70% (табл , приклад 3) Параметри способу, що заявляються підкислення суміші розчинів молібдат- і ортофосфатюнів до рН 1-ь2,5, сорбція протягом 60-ь90хв пінополіуретаном на основі простих ефірів при співвідношенні мас пінополіуретану та фосфору (V) 240-ь280, десорбція - ацетоном, що містить 2-ь5% води вибрано з умов, що забезпечують утворення у водному розчині молібдофосфатів, з якого практично КІЛЬКІСНО сорбується пінополіуретаном та десорбується ацетоном з певним вмістом води 18молібдо-2-фосфатна кислота, що дозволяє досягти висого виходу продукту, одностадійності синтезу і його експресності (табл , приклади 1-18) При замежовому підвищенні рН водного розчину до 3,0, при збереженні всіх інших параметрів у заявлюваних інтервалах, відбувається різке зменшення виходу молібдофосфатів у водному розчині внаслідок їх лужної деструкції з утворенням складових аніонів, що знижує вихід 18-молібдо-2фосфатної кислоти до 35%, (табл , приклад 19) При замежовому зниженні рН водного розчину до 0,5, при збереженні всіх інших параметрів у заявлюваних інтервалах, зменшення виходу 18молібдо-2-фосфатноі кислоти до 40%, (табл , приклад 20) відбувається внаслідок кислотної деструкції молібдофосфатів у водному розчині з утворення оксокатіонів молібдену (VI) та ортофосфату Замежовове зменшення часу контакту сорбенту з водним розчином до ЗОхв, при збереженні всіх інших параметрів у заявлюваних інтервалах, призводить до зменшення виходу 18-молібдо-2фосфатної кислоти до 50% внаслідок її неповної сорбції на пінополіуретані (табл , приклад 21) Замежове збільшення часу контакту фаз зберігає високий вихід 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти (табл , приклад 22), але зменшує експресність способу, тому надто збільшувати час контакту фаз недоцільно Замежове зменшення співвідношення мас сорбенту і фосфору (V) до 100, при збереженні всіх інших параметрів у заявлюваних інтервалах, призводить до зменшення виходу 18-молібдо-2фосфатної кислоти до 30% внаслідок й неповної сорбції, оскільки сорбційна ємність пшополіурета ну обмежена (табл , приклад 23) Замежовове збільшення співвідношення мас сорбенту і фосфору (V) призводить Улише до додаткових витрат сор 53963 бенту (табл , приклад 24), тому надто збільшувати співвідношення між масами сорбенту і фосфору (V) не раціонально Таблиця "ел 10 , "ел "ел "ел "ел "ел "ел "ел "ел "ел "ел 2,0 2,5 10, 2,5 "ел 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 рН водного роз- Час перемішування, чину хв 2,5 3,0 05 , "ел "ел "ел "ел "ел "ел Приклад 80 80 80 80 60 75 90 80 80 80 80 80 80 80 60 90 90 60 80 80 30 120 80 80 80 80 гпсорбенту: m P ( V ) 240 240 240 240 240 240 240 250 260 270 280 240 240 240 240 280 240 280 240 240 240 240 100 400 240 240 % води в аце- Вихід продукту, тоні 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 4 5 2 5 5 2 3 3 3 3 3 3 7 1 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 35 40 50 70** ЗО 70*** 40 50 Примітки *Час синтезу не перевищував 3 год, **експресність способу погіршується на час, що витрачається на позамежове збільшення часу контакту фаз, ***додаткові витрати сорбенту При замежовому підвищенні вмісту води в ацетоні до 7%, при збереженні всіх інших параметрів у заявлюваних інтервалах, відбувається різке зменшення виходу 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти до 40% внаслідок зменшення її десорбції з сорбенту, що можна пояснити зменшенням її розчинності у водно-органічному середовищі (табл , приклад 25) При замежовому зниженні вмісту води в ацетоні до 1% також відбувається зменшення ступеня десорбції 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти внаслідок нестачі води для формування її структури і існування у розчині, що призводить до зменшення виходу до 50% (табл , приклад 26) Таким чином, порівняно з прототипом [6], пропонований спосіб дозволяє підвищити вихід 18молібдо-2-фосфатноі кислоти за фосфором(У) з 7% до 70%, синтез виконується в одну стадію протягом 3 год, оминаючи проміжну стадію одержання амонійної солі 18-молібдо-2-фосфатноі кислоти Література 1 Юрченко Э Н Методы молекулярной спектроскопии в химии координационных соединений и катализаторов - Новосибирск Наука, сиб отде, 1986 - С 179-252 2 Кожевников И В , Матвеев К И Гетерополикислоты в катализе//Успехи химии-1982 - 51, № 11 С 1875-1896 3 Поп М С Гетерополи- и изополиоксометаллаты - Новосибирск Наука Сиб отд-е, 1990 227 с 4 Никитина Е А Гетерополисоединения М Госхимиздат, 1962 - 2 5 0 с 5 Цыганок Л П Химмия гетерополикомплексов Днепропетровск ДГУ, 1980-72с 6 Е Schul Iso- und Heteropolyverbmdungen Handbuch der Praparativen Anorgamschen Chemie in drei Banden Herausgegeben von Georg Brauer Bd 3 Stuttgart 1981 S 1776-1798 53963 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24