Способ получения молибдата свинца из водных растворов

Название	Способ получения молибдата свинца из водных растворов
Разработчик (Авторы)	Кочкаров Жамал Ахматович, Сокурова Залина Аслановна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2643546
Дата регистрации	02.02.2018
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Область применения (класс МПК)	C01G 39/00 (2006.01) C01G 21/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области гидрометаллургического синтеза высокочистых веществ, в частности молибдата свинца PbMoO₄, и может быть использовано при получении монокристаллов молибдата свинца, используемых в качестве сцинтилляторов для высокоточной электромагнитной калориметрии частиц высоких энергий.

Наиболее предпочтительным материалом в лазерной технике, акустооптических модуляторах, дефлекторах, в ядерных устройствах и т.д. является монокристалл молибдата свинца, что обусловлено его высокими физическими и оптическими свойствами [Minowa М., Itakura К., Moriyama S., Ootani W. Measurement of the property of cooled lead molybdate as a scintillator // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. - 1970. - Vol. 7, issue 1. - P. 65-68]. С акустооптическойг точки зрения, качество монокристаллов молибдата свинца превосходит кристаллы LiNbO₃ и уступает α-HIO₃. Однако процесс получения кристаллов α-HIO₃ сравнительно трудоемкий, они легко ломаются, растворяются в воде и, следовательно, неустойчивы в сырой среде [Bonner W.A., Zydzik G.J. Growth of single crystal lead molybdate for acousto-optic applications // Journal of Crystal Growth. - 1970. - Vol. 7, issue 1. - P. 65-68]. Монокристалл PbMoO₄ имеет термомеханические свойства, легко обрабатывается, не растворяется в воде, устойчив к внешней среде, а процессы взаимодействия в нем видимых и инфракрасных лучей звуковых волн усиливает оптические свойства.

Известен способ получения молибдата свинца PbMoO₄ [Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, Molybdenum: - Berlin, 53, 1932, s.318.] путем взаимодействия растворов молибдата натрия и хорошо растворимой соли свинца с образованием молибдата свинца в виде мелкодисперсного аморфного осадка.

Важнейшим недостатком данного способа получения молибдата свинца из водных растворов является то, что исходные вещества в зависимости от рН раствора гидролизуются, что не позволяет получать чистый молибдат свинца за счет образования примесей кислых и основных солей свинца.

Известен способ получения молибдата свинца PbMoO₄ [Mehra М.С., Kant К. Precipitation of molybdate of silver and lead. - Journal of Inorganic & Nuclear Chemistry, vol. 25. 7. 1963, pp. 896-99] путем обработки раствора молибдата натрия равнообъемным раствором нитрата свинца при перемешивании, осаждения молибдата свинца из реакционного раствора при рН=9,94.

При этом в растворе молибдата натрия создается щелочная среда рН=9,4 за счет гидролиза по аниону:

а в растворе нитрата свинца создается кислая среда рН=4,2 за счет гидролиза по катиону:

Надо иметь в виду, что при приливании раствора нитрата свинца к раствору молибдата натрия последний всегда будет в избытке и образующийся осадок молибдата свинца PbMoO₄ содержит примесь основного молибдата свинца (PbOH)₂MoO₄ за счет реакции:

Если же приливать раствор молибдата натрия к раствору нитрата свинца, то последний окажется в избытке, и образующийся осадок молибдата свинца будет содержать примесь полимолибдата свинца Pb₅Mo₁₂O₄₁ за счет реакций (5):

Важнейшим недостатком данного способа получения молибдата свинца из водных растворов является то, что исходные вещества в зависимости от рН раствора гидролизуются с образованием примесей основных и кислых солей свинца, что обусловливает невозможность получения чистого молибдата свинца.

Известен также способ получения молибдата свинца [Патент РФ №2206509. Авторы: Громов О.Г., Куншина Г.Б., Кузьмин А.П., Локшин Э.П.] решают эту проблему, пропуская равнообъемные исходные растворы молибдата натрия и растворимой соли свинца, взятые в эквивалентных количествах, в реакционную среду с нейтральным рН, роль которой выполняет вода.

Недостатком данного способа является: в исходных растворах среда уже меняется за счет гидролиза, который усиливается при разбавлении исходных растворов водой, когда исходные растворы вводят в реакционную среду (воду). Кроме того, это не исключает процесса совместного гидролиза солей при смешивании растворов в реакционной среде, так как имеет место процесс нейтрализации:

Так происходит, потому что произведение растворимости Pb(ОН)₂ (5⋅10^-16-7,9⋅10^-16) много меньше произведения растворимости PbMoO₄ (4,5⋅10^-7).

Таким образом, необходимо добиться того, чтобы исходные растворы смешивались друг с другом не только одновременно в равных объемах, но и подготовить исходные растворы так, чтобы исключить гидролиз солей в исходных растворах.

Задача, решаемая изобретением: получение чистого молибдата свинца из водных растворов молибдата натрия и нитрата свинца.

Поставленная задача решается тем, что исходные соли молибдата натрия и нитрата свинца растворяют в воде, в которой заранее создают соответствующую среду, а именно: воду для растворения нитрата свинца подкисляют азотной кислотой до рН=5-6, а воду для растворения молибдата натрия подщелачивают гидроксидом натрия до рН=8-9. Приготовленные растворы солей в эквивалентных количествах приливают одновременно и с равной объемной скоростью в ацетатно-буферный раствор с рН=6 при интенсивном перемешивании так, чтобы исходные растворы непосредственно не смешивались. В реакционной емкости осадок образуется между сливаемыми растворами молибдата натрия и нитрата свинца в соответствии с уравнением реакции:

Na₂MoO₄+Pb(NO₃)₂=PbMoO₄↓+2NaNO₃.

Промывку осадка ведут дистиллированной водой до полного отсутствия нитрат-ионов и рН=7 в промывной воде.

Получают чистый молибдат свинца в виде порошка.

Берут дистиллированную воду объемом 250 мл и подщелачивают ее 0,1 М раствором гидроксида натрия до рН=8-9. В полученном щелочном растворе растворяют рассчитанное в соответствии с уравнением реакции:

Na₂MoO₄+Pb(NO₃)₂=PbMoO₄↓+2NaNO₃

количество молибдата натрия, при этом полностью исключается гидролиз соли.

Берут дистиллированную воду объемом 250 мл и подкисляют ее 0,1М раствором азотной кислоты до рН=5-6. В полученном кислом растворе растворяем рассчитанное в соответствии с уравнением реакции количество нитрата свинца, исключив, таким образом, его гидролиз.

В 200 мл воды добавляем ацетатный буферный раствор (СН₃СООН+CH₃COONa) объемом 50 мл и с рН=6.

Полученные растворы солей, взятых в эквивалентных количествах, одновременно приливают в емкость с буферным раствором объемом 250 мл.

В такой кислой среде с рН=6 исключается совместный гидролиз исходных солей. При этом компоненты буферного раствора не взаимодействуют с исходными солями.

Формула изобретения

1. Способ получения молибдата свинца PbMoO₄, включающий взаимодействие исходных растворов нитрата свинца и молибдата натрия, взятых в эквивалентных количествах и в равных объемах при заданном рН реакционной среды, декантацию осадка и его промывку, отличающийся тем, что в качестве реакционной среды используют дистиллированную воду, подкисленную 0,1 М азотной кислотой до рН = 5-6 для растворения нитрата свинца, и дистиллированную воду, подщелочённую 0,1 М гидроксидом натрия до рН = 8-9 для растворения молибдата натрия, приготовленные растворы солей приливают одновременно в ацетатно-буферный раствор с рН = 6 с равной объемной скоростью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промытый осадок сушат при 200-250 °С.

Изобретение "Способ получения молибдата свинца из водных растворов" (Кочкаров Жамал Ахматович, Сокурова Залина Аслановна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога