171177. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás bázisos réz-, cink-, és nikkelkarbonát előállítására
5 171177 6 ciációja folytán, ezt csak korlátozottan szolgáltathatják. Megváltozik a helyzet, ha vizes közegben oldott alkáli fém-karbonát van jelen, mert az az alanti egyensúlyi reakció szerint hidrolizál Na2 C0 3 + 2H 2 0^2NaOH + H 2 CO s és az így keletkező nátrium-hidroxid magas disszociációs foka miatt már bőségesen szolgáltat reakcióképes hidroxil-ionokat. Miután fenti egyenlet értelmében az alkálifémkarbonát mennyiségének növelése az egyensúlyt a nátriumhidroxid keletkezése felé tolja el, így ez valójában a reakcióképes hidroxil-ionok számának növelését jelenti. A látszólagos ellentmondást az általunk felállított elmélet feloldja. A felismerés és annak magyarázata ismeretében, annak gyakorlati kihasználására két lehetőség van. Az egyik, ha a fém-só (pl. réz-szulfát, vagy cinkklorid) fele mennyiségének a reakcióelegyhez való adása után az adagolás folyamatát egy időre felfüggesztjük és a reakciót ebben az első rész-folyamatában lehetőség szerint minél quantitativebben hagyjuk lezajlani. Ekkor ugyanis az alkálifém-karbonát és a fém-só-reaktánsok aránya még kb. 2: 1, a pH =8 fölött van, ezzel a bázikus csoportok közvetlen keletkezését segítjük elő anélkül, hogy az egész folyamat során alkálifém-karbonát felesleget alkalmaztunk volna. A másik lehetőség, hogy a folyamatos adagolást nem szakítjuk meg, azt változatlanul fenntartjuk, de az alkálifém-karbonát egy bizonyos mennyiségének rovására, azzal equivalens mennyiségű alkálifém-hidroxidot alkalmazunk, így a hidroxil-ionok számát közvetlen beavatkozással növeljük a rendszerben. Ez egyben azt is jelenti, hogy az elegy pH-ját is megnöveltük. A két megoldás bármelyikével, a karbonát-reaktáns feleslegben való alkalmazása, tehát többlet-anyag felhasználása nélkül, magas bazicitású, jól szűrhető és szárítható, idegen aniontól mentes terméket kapunk. Az alkálifém-hidroxidot alkalmazó — teljesen új —• megoldásnak különösen azért van jelentősége, mert segítségével meg lehet oldani, hogy nemcsak alkálifémkarbonátból, de alkáliföldfém-karbonátból is (pl. kalcium-karbonát) magas bazicitású fém-karbonátot állítsunk elő. Eddig ez nem volt lehetséges, mert például réz-kloridból kiindulva kalcium-karbonáttal nem sikerült 2-es bazicitásfokú terméket előállítani, ami nyilvánvaló, miután a reakció eltolódik — egyéb körülményektől is függő mértékben — a n CuCl2 + m CaC03 - 2CuC0 3 . Cu(OH) 2 + CaCl 2 egyenlet felé, vagyis az 1,5 bazicitásfokú termék keletkezése irányába. Mindez azért, mert a kalcium-karbonát vízben nem oldódik, hidroxil-ionokat nem szolgáltat, mennyiségének még feleslegben való alkalmazásával sem lehet a hidroxil-ionok számát növelni. A bázikus rész így csak a réz-karbonát részlet spontán szétesése útján keletkezhet. Ha azonban a kalcium-karbonát mennyiségének egy részét azzal ekvivalens mennyiségben nátrium-hidroxiddal helyettesítjük (1. 1. sz. példát), úgy a folyamatot OH-2CuCl2 + CaC0 3 —> CuC03 . Cu(OH)2 + CaCl 2 egyenlet szerinti lefolyás, a magasabb bazicitásfokú termék irányába befolyásoljuk. A fentieken alapuló 1. és 2. sz. példa egyben gyakorlati igazolása az általunk megfogalmazott mechanizmus elvének és a magas bazicitásfokú CuC03 .Cu(OH) 2 előállítására irányuló javított módszerünk további új momentumát szolgáltatja annyiban, hogy a reaktánsok közül az egyik, vízben oldhatatlan vegyület lévén, ol-5 datlan formában van a reakcióelegyben. A reakció végére, a kémiai folyamat következtében — azzal szinkronban — feloldódik. A teljesség kedvéért megjegyezzük, hogy bár a megfelelően magas pH illetőleg a megfelelő mennyiségű 10 hidroxil-ionok jelenlétének jelentőségét kifejtettük, látni kell azt is, hogy amennyiben vízben oldhatatlan alkálifém-karbonáttal vitelezzük ki a reakciót, megfelelő műszaki intézkedésekkel, mint azt példáinkban leírjuk, a reakcióelegy pH7 körüli értékén is igen kedvező körül-15 menyeket alakíthatunk ki. Elégséges ilyen esetben, ha a rendszerben megfelelő mennyiségű protonmegkötő bázikus jellegű vegyület van jelen. A 2. példában a reakció kivitelezése úgy történik, hogy a folyamat elején annak ellenére, hogy a heterogén elegy pH-ja csak 7, 20 a rendszer potenciális proton-megkötőképessége — a jelenlevő jelentős mennyiségű alkálifém-karbonát pufferhatása miatt — a reakció befejezéséig megmarad. Fentiek alapján a találmány szerinti eljárást előnyösen befolyásolja, ha a víz egy részét proton-megkötő és víz-25 zel elegyedő szerves oldószerrel, például piridinnel dioxánnal vagy dimetil-szulfoxiddal helyettesítjük. Az a körülmény, hogy vízben oldhatatlan alkáliföldfém-karbonátokkal hidroxil-ion jelenlétében jó minőségű magas bazicitásfokú termék állítható elő, ráirányí-30 totta figyelmünket annak kipróbálására, hogy a reaktánsokat, vagy azok egyikét, nem oldat, hanem szilárd formában vigyük a reakcióelegybe, még az esetben is, ha azok egyébként vízoldhatóak. Ezáltal a reakcióelegyben levő víz jobb kihasználását sikerül biztosítani, 35 a komponensek oldódását a kémiai kölcsönhatás is elősegíti, a reakcióelegyben szilárd formában levő kiindulási anyagok oldódása a reakció előre haladásával be fog következni. Ez a megoldás is kedvez a megfelelő magas bazicitású termékek képződésének. A nemvárt 40 jelenség magyarázata valószínűleg abban rejlik, hogy a makrokristályos alapanyag, mint belső keverő működik és akadályozza az elsődlegesen kicsapódó vegyületen a széndioxid adszorbtív megkötését és egyben elősegíti a rendszerből való távozását. 45 A példák a találmány szerinti eljárás illusztrálására szolgálnak, minden korlátozó jelleg nélkül. 1. példa. CuC03 .Cu(OH) 2 50 Egy 60 C° hőmérsékletű, keverővel kevert elegyhez, mely 400 kg vízben szuszpendált 88 kg dolomitot tartalmaz, hozzáadagolunk 134,5 kg vízmentes réz-klorid 400 kg vízzel készült oldatát (amennyiben kristályvíz-55 tartalmú réz-kloridból indulunk ki, úgy a kristályvíztartalommal megfelelően módosított arányú oldattal dolgozunk). Az adagolást úgy ütemezzük, hogy a pH ne csökkenjen 7 alá és ennek érdekében a réz-kloridoldat adagolással párhuzamosan 1 kg nátrium-hidroxid-60 nak 10 kg vízzel készült oldatát is fokozatosan az elegyhez csepegtetjük. Az elegyet, főleg a reakció vége felé intenzíven keverjük és a hőfokot 75 C°-ra emeljük. A reakció lezajlását a pezsgés megszűnése jelzi. Ezután a kivált zöldszínű 65 csapadékot szűréssel vagy centrifugálással elválasztjuk. 3
