Технология получения чистых кристаллогидратов нитрата и ацетата марганца и создание на их основе катодных покрытий электролитических конденсаторов

• Автор: Степанов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные направления развития производства веществ высокой чистоты

1.2 Анализ литературных источников по способам получения марганцевых солей

1.2.1 Способы получения нитрата марганца

1.2.2 Способы получения ацетата марганца

1.3 Выводы.

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА

2.1 Методы анализа химического состава сырья и получаемых продуктов

2.2 Методика исследования ширины метастабильной зоны растворов нитрата и ацетата марганца
2.3 Методики исследования кинетики кристаллизации
2.4 Методика пропитки высокопористых танталовых подложек растворами нитрата марганца и терморазложения с получением оксидной пленки
2.5 Методика термического анализа
2.6 Рентгенофазовый анализ.
2.7 Электронная микроскопия
3 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СОЛЕЙ МАРГАНЦА
3.1 Анализ научных данных о закономерностях протекания массовой кристаллизации веществ из растворов.
3.2 Исследование кинетики кристаллизации гексагидрата нитрата марганца
3.2.1 Определение показателя преломления растворов нитрата марганца
3.2.2 Исследование устойчивости раствора нитрата марганца к переохлаждению
3.2.3 Кинетические закономерности стадии роста кристалла гексагидрата нитрата марганца.
3.2.4 Исследование скорости массовой кристаллизации гексагидрата нитрата марганца
3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТЕТРАГИДРАТА АЦЕТАТА МАРГАНЦА.
3.3.1 Определение растворимости ацетата марганца и показателя преломления его растворов при различной концентрации
3.3.2 Исследование устойчивости пересыщенных растворов ацетата марганца
3.3.3 Кинетические закономерности стадии роста кристалла тетрагидрата ацетата марганца.
3.3.4 Исследование скорости массовой кристаллизации тетрагидрата ацетата марганца
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА И АЦЕТАТА МАРГАНЦА ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ
4.1 Совершенствование технологии получения нитрата марганца высокой чистоты.
4.1.1 Анализ результатов проведенных исследований по очистке гексагидрата нитрата марганца кристаллизацией.
4.1.2 Предварительная очистка металлического марганца.
4.1.3 Комплексная технология получения чистого гексагидрата нитрата марганца
4.2 Совершенствование технологии получения тетрагидрата ацетата марганца высокой чистоты
4.2.1 Исследования процесса очистки ацетата марганца путем кристаллизации насыщенного раствора.
4.2.2 Анализ результатов проведенных исследований по очистке тстрагидрата ацетата марганца кристаллизацией.
4.2.3 Очистка исходного сырья карбоната марганца слабым раствором уксусной кислоты
4.2.4 Очистка исходного сырья карбоната марганца слабым раствором азотной кислоты.
4.2.5 Комплексная технология получения ацетата марганца высокой чистоты
4.3 Выводы.
5 ПОЛУЧЕНИЕ КАТОДНОГО ПОКРЫТИЯ ДИОКСИДА МАРГАНЦА НА ПОВЕРХНОСТИ ТАНТАЛОВОГО АНОДА ПУТЕМ ТЕРМОРАЗЛОЖЕНИЯ РАСТВОРОВ НИТРАТА МАРГАНЦА.
5.1 Исследование процесса формирования пленки диоксида марганца на танталовой подложке
5.2 Исследование влияния состава исходного сырья на размер частиц диоксида марганца
5.3 Исследование процесса формирования пленки диоксида марганца в пористом танталовом аноде
5.3.1 Исследование влияния ультразвука на процесс пропитки
тантал ового анода.
5.2.2. Исследование влияния глицерина на формирование слоев диоксида марганца на поверхности танталового анода
5.4 Выводы.
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для извлечения ацетата марганца и ацетата кобальта из марганцевых катализаторов используют терефталевую кислоту и Н2, чтобы окислить 2валентные ионы железа. Для регулирования процесса в раствор добавляют аммиак, удаляя, таким образом, ионы железа и тяжелых металлов. Очищенный раствор концентрируют посредством упаривания. Для улучшения описанной технологии вместо терефталевой кислоты и Н2О2 используют гидрокарбонатный раствор фосфата . Чистота ацетата кобальта марганца, полученного упомянутым процессом, и его коэффициент извлечения являются достаточно высокими, что способствует значительной экономической выгоде. Извлечение ионов марганца и кобальта в ацетатном растворе также возможно при помощи процесса ионного обмена . Адсорбируемые ионы кобальта и марганца поглощаются в ионообменной колонне, а затем вымываются органическими или неорганическими кислотами. Описанное изобретение имеет высокую скорость извлечения. Процесс извлечения ацетата марганца из катализатора используемого в получении уксусной кислоты каталитическим окислением ацетальдегида с кислородом или кислородсодержащим газом, включает извлечение остатка, остающегося после дистилляции сырой уксусной кислоты, полученной в процессе окисления. Остаток содержит главным образом уксусную кислоту, ацетат марганца и высококипящие побочные продукты, которые не смешиваются с водой в присутствии уксусной кислоты. Подходящими органическими веществами для извлечения ацетата марганца являются сложные эфиры, например изобутил ацетат, пбутил ацетат и изопропиловый ацетат, а также углеводороды, например, толуол . Концентрация марганца в растворе составляет гл. Процесс растворения проводят при температуре С. Полученный раствор ацетата марганца охлаждают до С с получением кристаллического продукта . Таким образом, нитрат и ацетат марганца реактивных квалификаций получают из металлического марганца или ею соединений путем растворения в соответствующей кислоте в присутствии окислителей, органических растворителей и катализаторов 7. Далее растворы очищают и кристаллизуют. Чистые кристаллические продукты используют в качестве исходного сырья, из которого в результате термогидролиза получают ультрадиспсрсный диоксид марганца. Представленные способы, несмотря на многостадийность, не обеспечивают глубокой очистки от лимитируемых примесей. Очищенные растворы содержат органические примеси в виде комплексов с микропримесями в отдельных случаях и с макрокомпонентом, свободный реагент и продукты частичного разложения, которые трудно полностью удалить. Анализ литературных источников по технологиям получения чистых марганцевых соединений показал, что не существует универсального метода получения качественного продукта. Как правило, технологии получения чистых соединений состоят из большого числа стадий, включающих в себя различные приемы очистки растворов от примесных ионов, с последующими операциями кристаллизации основного вещества и десорбции примесей из кристаллической фазы. Используемые способы очистки марганцевых растворов зависят от природы и содержания примесных компонентов. Для очистки растворов нитрата и ацетата марганца от ионов тяжелых металлов предложено вводить соли аммония, раствор аммиачной воды. Для удаления ионов хлора предложены способы с введением в раствор ионов серебра. Высокое содержание ионов кальция может быть снижено добавлением в раствор серной кислоты или сульфатионов, что в конечном итоге может привести к загрязнению продукта сульфатионами. Кристаллизация солей из загрязненных растворов является надежным и достаточно эффективным способом очистки кристаллических продуктов. При кристаллизации происходит вытеснение большинства примесей из твердой фазы в раствор. Но этот процесс часто сопровождается сокристаллизацией изоморфных примесей, адсорбцией растворенных веществ на гранях кристаллов и окклюзионным захватом микропримссей основным кристаллизуемым веществом. На характер распределения микропримесей при кристаллизации из растворов влияют природа микро и макрокомпонентов, состав растворителя, конечная температура кристаллизации, величина , присутствие комплексообразоватсля и ряд других факторов.