199354. lajstromszámú szabadalom • Eljárás galliumsó vizes-savas oldatának tisztítására

HU 199354 B

A találmány tárgya eljárás galliumsó vizes oldatának tisztítására nagytisztaságú galliumklorid-oldatok előállítása céljából.

Közelebbről a találmány tárgya eljárás gallium vizes sósav-oldattal készült különböző elemeket, különösen 3 vegyértékű vasat tartalmazó oldatainak tisztítására folyadék-ioncserélő gyantával, majd ezt követő íolyadék-extrakciós technikával, a galliumion extrahálására alkoholokat vagy kvaterner ammónium-sókat használva.

A gallium különböző alkalmazási területei, különösen az elektronikai felhasználások szükségessé teszik, hogy a galliumot igen nagy tisztaságban állítsuk elő. Ezért szükség van olyan eljárások kidolgozására* amelyek lehetővé teszik, hogy a kívánt tisztaságot el nem érő minőségű gallium-oldatokból kiindulva olyan gallium-oldatokat állítsunk elő, amelyek tisztasága meghaladja a 99,99%-ot, amely oldatokból igen könnyen elő lehet állítani a különböző alkalmazási területek számára kielégítő tisztasági fokú gallium-oxid vagy fém-gallium anyagokat.

A galliumsó oldatok tisztítására eddig ismert leghatékonyabb módszerek ioncserélő gyantát alkalmaztak. Ezek az eljárások azonban bizonyos szennyezések, így például kálium, magnézium, alumínium, kobalt, vanádium, réz, mangán, nátrium, cink és különösen 3 vegyértékű vas-ionok jelenlétében nem bizonyultak megfelelőnek, mert a galliumiont nem sikerült ezektől a fém-ionoktól különválasztva, szelektíven megkötni az alkalmazott anioncserélő gyantákon (Chemical Abstracts, 55 (1961) 21974 v). A probléma megoldására azt javasolták, hogy az . ioncserélő gyantára történő felvitel előtt a vas-III ionokat 2 vegyértékállapotba kell redukálni (Chemical Abstracts 55 (1961) 21974 v és 74 (1971) 108688 k). Az ilyen és hasonló eljárásokkal azonban nem sikerült megfelelő tisztaságú galliumsó oldatokat előállítani.

Ismert, hogy a galliumion bizonyos fém kationoktól bizonyos oldószerekkel, például tercier-aminokkal végrehajtott extrakciókkal különíthető el, azonban a galliumion elkülönítése különböző elemektől, különösen 3 vegyértékű vastól eddig lehetetlen volt anélkül, hogy a vasat előzetesen 2 vegyértékállapotba ne redukáltuk volna (Chemical Abstracts 92 (1979) 9435c).

Leküzdve azokat a technikai előítéleteket, amelyek szerint a gallium elkülönítése a 3 vegyértékű vastól oldószer-extrakciós technikával rendkívül nehéz, ha nagyon nagy tisztaságú galliumot kívánunk előállítani, sikerült kidolgoznunk egy olyan eljárást a galliumsó oldatok tisztítására, amely lehetővé teszi, hogy ezeket az oldatokat rendkívül nagy tisztaságban állítsuk elő különböző elemek, különösen ferri-ionok jelenlétében. Ez az eljárás módot nyújt a galliumion szelektív extrahálására olyan oldatokból, amelyek különböző elemeket, különösen ferri-ionokat tartalmaznak, olyan extrahálószereket 2

1

használva, amelyek vízben oldhatatlanok. Erre a célra leginkább az alkoholok és a kvaterner ammónium-sók felelnek meg.

A találmány szerinti eljárást úgy végezzük, hogy

a) a vizes-savas galliumsó oldat kloridion koncentrációját sósavval 3,5—8 mól értékre állítjuk be;

b) ezután a gallium-klorid oldatból egy erősen bázikus típusú ioncserélő gyantával a galliumionokat megkötjük, a gyantát ezután legalább 5 mólos vizes sósavoldattal mossuK, majd a galliumiont a gyantáról vízzel eluáljuk;

c) a kapott koncentrált gallium-klorid vizes oldatban a kloridion koncentrációt sósavval 4—6 mól értékre állítjuk be;

d) majd a koncentrált vizes-sósavas oldatot egy R^NCH^Cl- általános képletű kvaterner ammónium-kloridot, a képletben R1 jelentése 8—10 szénatomos szénhidrogéncsoport, vagy 2-etil-hexanolt, ennek izomerjeit, n-oktanolt, izooktanolt, n-dekanolt vagy izodekanolt tartalmazó szerves fázissal hozzuk érintkezésbe, a szerves fázist, amely a galliumot és az extrahálószert tartalmazza, a vizes fázisoktól, mely a szennyeződéseket tartalmazza, elkülönítjük;

e) az elkülönített szerves fázisból a maradék szennyeződéseket szelektív mosással eltávolítjuk oly módon, hogy

i) abban az esetben, ha extrahálószerként kvaterner ammónium-kloridot használtunk, 5—8 n vizes-sósavas gallium-oldattal,

ii) abban az esetben, ha extrahálószerként alkoholt használtunk, vízzel vagy 6 nnél kisebb savasságú sósavoldattal mossuk,

f) a tisztított gallium-kloridot a szerves fázisból vízzel érintkeztetve vizes fázisba juttatjuk, majd a szerves fázist a tiszta gallium-kloridot tartalmazó vizes fázistól elválasztjuk.

A 1. és 2. ábra a találmány szerinti eljárást szemléltető két folyamatábrát mutat be.

A galliumsó oldatoknak a fent ismertetett lépésekkel történő feldolgozása kiváló tisztaságú galliumsó oldat előállítását teszi lehetővé különböző elemek, különösen vas jelenlétében. A teljes folyamat magába foglalja a galliumsó oldat előtisztítását ioncserés eljárással, a gyanta eluálásával kapott oldat koncentrálását, végül pedig a kapott oldat további tisztítását (a találmány szerinti d lépés), folyadék-folyadék extrakcióval, amelyhez vízzel nem elegyedő oldószert használunk, majd a kapott extraktumból a galliumion szelektív kivonását víz segítségével.

A találmány szerinti eljárással tisztítható vizes-savas galliumsó oldatok a legkülönbözőbb eredetűek lehetnek. Előnyösen olyan oldatokat tisztíthatunk ezzel a módszerrel, amelyek a következő savak közül legalább

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65