Физико-химические основы получения высокочистого трихлорида мышьяка из нетрадиционного сырья

• Автор: Николашин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Физикохимические свойства АбС1з и способы его получения

1.2. Методы очистки трихлорида мышьяка, полученного из традиционного сырья

1.2.1. Ректификационная очистка.

1.2.2. Адсорбционная очистка

1.2.3. Экстракционная очистка.

1.2.4. Химико термическая обработка.

1.2.5. Комбинированные методы очистки.

1.3. Детоксикация люизита как стадия получения мышьяксодежащего сырья.

1.3.1. Методы детоксикации люизита
1.3.2. Общая схема переработки продуктов детоксикации люизита
в мышьяксодержащие вещества.
Глава 2. Методы экспериментальной работы .
2. 1. Методы анализа трихлорида мышьяка на содержание примесей
2.1.1. Химикоспектральный метод.
2.1.2. Хроматомассспектрометрия
2.1.3. ИК спектроскопия
2.1.4. Газо хроматографический анализ.
2. 2.Физикохимические методы исследования
2.2.1. Термогравиметрический анализ
2.2.2. Дифференциальнотермогравиметрический анализ
2.2.3. Измерение плотности.
2.3. Сублимация технического мышьяка
2.3.1. Сублимация мышьяка в вакууме
2.3.2. Сублимация мышьяка в потоке газаносителя.
2.4. Синтез трихлорида мышьяка
2.4.1. Хлорирование порошкообразного мышьяка в жидкой фазе
2.4.2.Прямое хлорирование компактного мышьяка
2.5. Глубокая очистка трихлорида мышьяка
2.5.1. Химикотермическая обработка АбС
2.5.2. Ректификационная очистка АбС
2.6. Методы изучения фазовых равновесий жидкость пар
2.6.1. Эбулиометрия
2.6.2. Равновесная перегонка.
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.1. Комплексное исследование технического мышьяка продукта детоксикации люизита
3.2. Кинетика дегазации технического мышьяка
3.3. Сублимация технического мышьяка
3.3.1. Сублимация мышьяка в вакууме
3.3.2. Сублимация мышьяка в потоке газа носителя
3.4. Синтез трихлорида мышьяка
3.4.1. Прямое хлорирование мышьяка после сублимации
3.4.2. Хлорирование порошкообразного мышьяка в жидкой фазе
3.5. Физикохимические основы глубокой очистки трихлорида мышьяка
3.5.1. Химикотермическая обработка АбС
3.5.2. Ректификационная очистка АбС
Глава 4. Технологические схемы получения высокочистого трихлорида мышьяка из продуктов детоксикации люизита.
4.1. Выбор и обоснование технологических схем.
4.2. Альтернативные схемы получения высокочистого АбС.
4.3. Применение высокочистого трихлорида мышьяка в
производстве мышьяка и арсенида галлия.
Выводы.
Список литературы


Решение этой проблемы дает возможность, помимо выполнения внешнеполитических обязательств России по Конвенции о химическом разоружении, решить не менее важную задачу обеспечение страны дефицитным сырьем металлическим мышьяком. Для создания производства высокочистых мышьяксодержащих веществ на новой сырьевой базе требуется проработка и решение целого комплекса физикохимических и технологических задач. Данные по этим вопросам в литературе практически отсутствуют, показана лишь принципиальная возможность получения особо чистых трихлорида мышьяка, алкоксидов мышьяка и металлического мышьяка из продуктов детоксикации люизита 2. Цель работы заключается в разработке физикохимических основ получения высокочистого трихлорида мышьяка из нетрадиционного сырья продуктов детоксикации утилизации люизита. МО4 мас. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АвС И СПОСОБЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Для разработки процессов получения и глубокой очистки трихлорида мышьяка необходимо знание его физикохимических свойств. Рассмотрим кратко некоторые из них. Трихлорид мышьяка представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, дымящуюся на воздухе. При затвердевании образует кристаллы с перламутровым блеском 3. Физикохимические свойства АбСЬ, которые могут быть использованы для расчета параметров фазовых равновесий, технологических процессов его получения и глубокой очистки, а также эффективности соответствующих аппаратов, приведены в тбл. Таблица 1. Давление насыщенного мм. Получение АвСЬ
этим способом реализуется через следующие стадии приготовление раствора АэгОз в хлороводородной кислоте и дистилляция этого раствора с последующей конденсацией парогазовой смеси и выделением трихлорида мышьяка в отдельную фазу. Растворение триоксида мышьяка ведут в концентрированной ной хлороводородной кислоте, из расчета, чтобы остаточная концентрация хлороводородной кислоты после растворения Аз3 была на уровне 6Ы , что соответствует расходу 6 л кислоты на 1 кг оксида мышьяка III. Дистилляцию трихлорида мышьяка осуществляют при атмосферном давлении, температуре 08С из раствора 6Ы НС1, то есть хлороводородной кислоты азеотропного состава. Дистилляционное выделение АбСЬ из раствора основано на большей летучести трихлорида мышьяка, чем хлороводородной кислоты. После конденсации паровой фазы при С дистиллят расслаивается на два слоя жидкости нижний трихлорид мышьяка и верхний солянокислый раствор АбСЬ. В ряде работ рассмотрены процессы выделения мышьяка и его соединений из сложных гетерофазных систем. Анализ указанных способов позволяет заключить, что наиболее перспективными с точки зрения получения исходного сырья, подлежащего глубокой очистке, являются синтез трихлорида мышьяка из элементов и жидкофазное гидрохлорирование оксида мышьяка III. Однако, полученный различными методами трихлорид мышьяка, как правило, содержит значительные количества примесей 1 2 мае. Методы очистки трихлорида мышьяка, полученного из традиционного СЫРЬЯ. Важнейшей стадией в технологии получения высокочистых мышьяксодержащих веществ является их глубокая очистка от лимитирующих примесей. По отношению к системе трихлорид мышьяка примесь исследованы процессы ректификации, сорбции, химикотермической обработки и экстракции, признанные наиболее эффективными. Ректификация является основным методом глубокой очистки летучих хлоридов элементов IIIV групп Периодической системы. Ректификационной очистке АбС1з посвящено значительное количество работ . Из литературных данных можно заключить, что применение ректификации позволяет получать трихлорид мышьяка квалификации особой чистоты. Экспериментальные величины коэффициентов разделения, полученные дифференциальным методом простой перегонки и эбулиометрическим методом, представлены в табл. Коэффициенты разделения в равновесии жидкость пар для разбавленных растворов примесей в трихлориде мышьяка давление 0 мм. Примесь Ткип примеси, С Интервал концентрации примеси в АэОз, мас. СХнл ОСчксп. Результаты исследований по гидродинамике и кинетике процесса ректификации, выполненные в , позволяют провести расчет эффективности очистки АбС1з на колоннах периодического и непрерывного действия для получения продукта высокой степени чистоты.