<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: I.G. FARBENINDUSTRIE AKTIENGESELLSCHAFT Procédé de préparation d'hydroxyde de zirconium. Demande de brevet allemand en sa faveur du 19 Janvier 1943.
L'hydroxyde de zirconium colloïdal peut être préparé par la dialyse de solutions de sels de zirconium, mais on n'obtient de cette manière que des solutions colloïdales très faibles, par exemple à seulement environ 20 à 30 gr de Zr02 par litre.
Or, il a été trouvé suivant la présente invention qu'on obtient un hydroxyde de zirconium capable de réaction, facilement lavable et se laissant aisément dissoudre, après peptisation, pour former des solutions colloïdales concentrées, lorsque pendant la précipitation de solutions de sels de zirconium au moyen d'agents alcalins on ne dépasse pas un pH d'environ 8 et lorsqu'on confère à l'hydroxyde de zirconium précipité un pH d'environ 3 à 5. L'hydroxyde de zirconium ainsi obtenu peut être facilement peptisé au moyen d'une faible quantité d'acide et être dilué ensuite dans de l'eau pour former des solutions colloïdales concentrées renfermant 200 gr et bien davantage d'hydroxyde de zirconium par litre.
Comme substances de départ on peut employer tous les sels de zirconium solubles dans l'eau. Comme précipitant on emploiera par exemple de l'hydroxyde alcalin, du carbonate alcalin, de l'ammoniac ou des amines. On travaille utilement en faisant couler dans un récipient contenant déjà de l'eau et en agitant énergiquement, simultanément la solution du sel de zirconium et la solution du précipitant alcalin, en jets minces, dans un rapport tel que le mélange de liquides dans le récipient accuse continuellement un pH de 6 à 8. On peut aussi faire couler la solution du précipitant dans la solution de sel de zirconium déjà contenue dans le récipient.
Le réglage du pH à une valeur d'environ 3 à 5 dans l'hydroxyde de zirconium ainsi obtenu s'opère utilement en soumettant le précipité, séparé d'avec le liquide, après un lavage énergique, pour lequel on emploie une eau de lavage d'un pH compris entre 6 et 9, à un traitement ultérieur au moyen d'une eau accusant un pH compris entre 3 et 5.
Ceci peut être réalisé par un lavage sur filtre ou par une mise en suspension, si nécessaire répétée, du précipité dans de l'eau acidulée de façon correspondante. Par une interruption, le cas échéant répétée, du lavage, un essorage à la trompe, un séchage du précipité à une basse température et une continuation du lavage on peut accélérer le réglage de la valeur définitive du pH.
@
<Desc/Clms Page number 2>
Les précipites d'hydroxyde de zirconium obtenus peuvent être peptisés au moyen de fractions de la quantité décide th-oriqument nécessaire pour la formation du sel correspondant.
On peut employer à cet effet les acides inorganioues usuels ou aussi des acides organiques, par exemple l'acide formique, l'acide acétique, l'acide nitrilotriacétiaue et l'acide malicue. Le pro- duit peptisé peut être amené par dissolution, suivant les néces- sités, directement à l'état de solutions colloïdales fortement @oncentrées, renfermant par exemple 400 gr de Zr02 ou plus par li@re, ou ils peuvent être amenas par un séchage doux, utilement après les avoir porté à la forme de corps façonnas, par exemple à la presse boudineuse, à un état se prêtant bien à l'emmagasina? et pu transport.
Ces produits secs se dissolvent également faci- lament pour former des solutions colloïdales concentrées.
EXEMPLE. Dans 50 litres d'une solution de sulfat de zirconium, d'un poids spécifique de 1,442, on fait couler, tout en agitant énergiquement. de l'eau ammoniacale d'un poids spécifique de J,940, jusqu'a établissement d'un pH de 7,5. Ceci demande en@iron 15 litres d'eau ammoniacale. La valeur du pH est surveillée au Toyen d'une Electrode en antimoine utilement pendant toute la précipitation. Le précipité formé est sépara du liquide par essorage à la trompe et est lavé au moyen d'une eau de lavage d'un pH de 8,0 et ensuite au moyen d'une eau de lavage d'un pH de 6,0, jusqu'à ce nue l'eau de lavage ne contienne plus d'ions SO4.
Ensuite le précipite, rendu aussi pauvre en eau que possible par essorage à la trompe et le cas ocrant encore séch= une basse température, est mis en suspension dans de l'eau d'un pH de 3,0 et la suspension est additionnée d'une quantit@ telle d'acide nitrique que l'hydroxyde de zirconium, essor= de nouveau à 1? trompe, accuse un pH de 3,2 à 3,4. La masse est ensuite ma- laxée avec 5% de la quantité d'acide nitrique théoriquement né- cessaire pour la transformation en nitrate. On obtient ainsi un produit de peptisation qui peut être dissous pour former une so- lution colloïdale claire d'une teneur de 450 gr de ZrO par litre,.
Avec de l'acide formique on obtient, d'une manière correspondante, des solutions colloïdales avec 380 gr, et avec de l'acideac0tioue. des solutions colloïdales avec 400 à 420 gr de ZrO2 par litre.
Le produit de peptisation obtenu peut être amen-, par un séchage exécuté avec précaution à 60 jusqu'à 70 , ou par façon- nage, par exemple à la presse boudineuse et par séchage réalisé avec précaution, sous forme de produits se prêtant à l'emmagasi- nage et au transport, qui peuvent être dissous dens de l'eau pour former des solutions colloïdales à 400 jusqu'à 450 gr de ZrO2 par litre. Lorsqu'on exécute le séchage à des températures plus levées on obtient des solutions colloïdales moins concentrées et plus troubles.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF THE PATENT OF INVENTION the Company known as: I.G. FARBENINDUSTRIE AKTIENGESELLSCHAFT Process for preparing zirconium hydroxide. German patent application in his favor of January 19, 1943.
Colloidal zirconium hydroxide can be prepared by dialysis of solutions of zirconium salts, but only very weak colloidal solutions are obtained in this way, for example at only about 20 to 30 g of ZrO 2 per liter.
However, it has been found according to the present invention that a zirconium hydroxide is obtained capable of reaction, easily washable and allowing itself to be easily dissolved, after peptization, to form concentrated colloidal solutions, when during the precipitation of solutions of zirconium salts by means of alkaline agents a pH of about 8 is not exceeded and when the precipitated zirconium hydroxide is given a pH of about 3 to 5. The zirconium hydroxide thus obtained can be easily peptized by means of of a small quantity of acid and then be diluted in water to form concentrated colloidal solutions containing 200 gr and much more of zirconium hydroxide per liter.
As starting materials, all water-soluble zirconium salts can be used. As precipitant, for example alkali hydroxide, alkali carbonate, ammonia or amines will be employed. It is useful to work by pouring into a container already containing water and by vigorously stirring, simultaneously the solution of the zirconium salt and the solution of the alkaline precipitant, in thin jets, in a ratio such that the mixture of liquids in the container continuously displays a pH of 6 to 8. The precipitant solution can also be run into the zirconium salt solution already contained in the container.
The adjustment of the pH to a value of about 3 to 5 in the zirconium hydroxide thus obtained is usefully effected by subjecting the precipitate, separated from the liquid, after vigorous washing, for which washing water is used. with a pH between 6 and 9, to a subsequent treatment with water with a pH between 3 and 5.
This can be achieved by washing on a filter or by suspending, if necessary repeated, the precipitate in correspondingly acidulated water. By interrupting, if necessary repeated, the washing, draining with suction, drying the precipitate at a low temperature and continuing the washing, the adjustment of the final pH value can be accelerated.
@
<Desc / Clms Page number 2>
The zirconium hydroxide precipitates obtained can be peptized by means of fractions of the quantity decided th-oriqument necessary for the formation of the corresponding salt.
The usual inorganic acids or also organic acids, for example formic acid, acetic acid, nitrilotriacetic acid and malic acid, can be used for this purpose. The peptized product can be dissolved, as necessary, directly into the state of strongly concentrated colloidal solutions, for example containing 400 g of ZrO 2 or more per li @ re, or they can be brought by a medium. gentle drying, usefully after having brought them to the shape of shaped bodies, for example in the extruder press, to a state suitable for storage? and pu transport.
These dry products also dissolve easily to form concentrated colloidal solutions.
EXAMPLE. In 50 liters of a solution of zirconium sulphate, with a specific weight of 1.442, is poured, while stirring vigorously. ammoniacal water with a specific gravity of J.940, until a pH of 7.5 is established. This requires in @ iron 15 liters of ammoniacal water. The pH value is monitored with the Toyen of an Antimony Electrode usefully throughout the precipitation. The precipitate formed is separated from the liquid by suction suction and is washed with washing water with a pH of 8.0 and then with washing water with a pH of 6.0, until the wash water no longer contains SO4 ions.
Then the precipitate, made as poor in water as possible by suction filtering and the ocher case still dried = a low temperature, is suspended in water with a pH of 3.0 and the suspension is added to such an amount of nitric acid as zirconium hydroxide, soak = back to 1? proboscis, has a pH of 3.2 to 3.4. The mass is then mixed with 5% of the quantity of nitric acid theoretically necessary for the conversion into nitrate. A peptization product is thus obtained which can be dissolved to form a clear colloidal solution with a content of 450 g of ZrO per liter.
With formic acid one obtains, in a corresponding way, colloidal solutions with 380 g, and with acidic acid. colloidal solutions with 400 to 420 g of ZrO2 per liter.
The product of peptization obtained can be brought, by a drying carried out with care at 60 to 70, or by shaping, for example in the extruder press and by drying carried out with care, in the form of products suitable for the drying. storage and transport, which can be dissolved in water to form colloidal solutions at 400 up to 450 g of ZrO2 per liter. When drying at higher temperatures, less concentrated and more turbid colloidal solutions are obtained.