169356. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumalkoholát gyártására
3 169356 4 Munkánk folyamán széleskörű vizsgálatokat végeztünk a HgCl2 katalizátor működési mechanizmusának felderítésére, hogy ezáltal a nagy kezdeti reakciósebesség fenntartását biztosíthassuk. Vizsgálataink során arra a meglepő felismerésre jutót- 5 tunk, hogy HgCl2 feleslege fokozatosan passzíválja a felületet és ezzel az oldódási sebesség csökkenését eredményezi. Felismertük továbbá, hogy a » katalizátor mennyiségének nagymértékű csökkentésével megnövelhető az átlagos oldódási sebesség. 10 A csökkentett katalizátormennyiséget a fém tényleges felületével arányosan kell a reakcióelegybe adagolni. Méréseink szerint monomolekuláris felületi borítottság esetén jön létre a legkedvezőbb reakciósebesség. 15 Mivel az oldódási sebesség a felülettel arányos, célszerűnek látszik, ha minél nagyobb felületű alumíniummal hajtjuk végre a reakciót. Az alumínium felületének oxidmentesítése során a lúgos maratást előnyösen úgy végezzük, hogy közben a fém való- 2 0 ságos felülete nagymértékben növekedjék a geometriai felülethez képest. • Az ipari gyártás során a feloldandó fém geometriai felületének megállapítása nagyon nehéz, a tényleges felület megállapítása pedig szinte lehetetlen, 25 ezért a felülettel arányos csekély mennyiségű katalizátor pontos adagolása nagyon nehezen lenne megvalósítható. További nehézség az, hogy a HgCl2 mennyiség csökkenésével arányosan híguló oldatból az amalgámréteg kialakulása csak nagyon lassan 30 következik be. A kismennyiségű HgCl2 alkalmazásakor a reakció végén kielégítő oldódási sebességet érünk el, de a reakció nagyon kis sebességgel indul. ' Az alumíniumalkoholátok előállításánál ezért cél- 35 szerűen úgy járunk el, hogy a felület aktiválását és az oldási folyamatot különválasztjuk. így a lúgos kezeléssel megtisztított és megnövelt felületű Al-ot Kísérlet HgCl2 10% konverzió ideje száma mennyisége (perc) (mg/gAl) —. . 18,5 140 2,5 35 0,79 45 0,4 75 0,2 110 0,1 220 A katalizátor mennyiségének változásával változik az oldódás jellege. A nagyobb HgCl2 koncentrációknál már a 10% konverzió elérésekor érvényesül a katalizátorfelesleg káros hatása, tehát a 60 reakciósebesség csökkenő tendenciát mutat. Ugyanakkor a 0,1 mg/g Al HgCl2 katalizátormennyiségnél még 50% konverziónál is tart az amalgámréteg kialakulása és fokozatosan növekszik az oldódási sebesség. ( 65 viszonylag tömény, célszerűen 1-8 g/liter HgCl2 alkoholos oldatával kezeljük, a kívánt amalgámréteg kialakulása után a HgCl2 feleslegét gondosan lemossuk a felületről és az így aktivált fémet HgCl2 -t vagy más katalizátort nem tartalmazó alkoholban oldjuk. Ezzel a módszerrel mindkét művelet a legkedvezőbb körülmények közt hajtható végre. A bemártásos aktiválás előnye az, hogy a kívánt amalgámréteg kialakítása a felület nagyságának ismerete nélkül is végrehajtható és csupán a kezelő oldat töménységének és a kezelés idejének függvénye. Mivel a felvitt HgCl2 mennyisége nagyon csekély, a kezelőoldat koncentrációváltozása szinte elhanyagolható, és az aktiváló fürdő hosszú időn át használható. A találmány szerinti eljárással még közel stöchiometrikus arányú alkoholban is gyorsan és az egész felületen egyenletesen megy végbe az oldódás. Ily módon egyszerűen megvalósítható rövid reakcióidővel tömény alumínium alkoholát előállítása. A találmányt a következő példákon szemléletesen is bemutatjuk: 1. példa Visszafolyató hűtővel ellátott 500 ml-es lombikba bemérünk 222 g i-propanolt és hozzáadunk 0,37 g HgCl2 -ot. Az oldatot forrásig melegítjük és a katalizátor feloldódása után beleadunk 20 g alumíniumforgácsot. Az alumíniumforgácsot előzetesen 80 g/liter NaOH-oldatban 2 percig oxidmentesítjük, majd vízzel lemossuk és acetonnal, illetve i-propanollal szárítjuk. A reakció lefolyását a fejlődő H2 gáz mennyiségének mérésével követjük. A különböző HgCl2 bemérések esetén elért oldódási sebességeket a 10% és 50% konverziók eléréséhez szükséges idővel jellemezve a következő táblázatban adjuk meg. 50% konverzió ideje Oldódási sebesség (perc) (konv. %/perc) 380 0,17 115 0,50 90 0,89 110 1,14 135 1,60 260 1,00 2. példa Visszafolyató hűtővel ellátott 250 ml-es lombikba bemérünk 100 g izopropanolt és forrásig melegítjük. Ezt követően beviszünk 2,7 g súlyú 0,5 mm vastag alumíniumlemezt. Az alumíniumot előzetesen 80 g/liter NaOH-ban 2 percig oxidmentesítjük, majd vízzel és acetonnal lemossuk, ezt 2
