Реакции твердое - жидкость в системе соединения висмута - салициловая кислота, страница 15

Исследования гетерогенных систем твердое - жидкость показали, что получение основного салицилата висмута возможно в следующих обменных реакциях: оксогидроксонитрат висмута - салицилат натрия, оксид висмута-салициловая кислота, оксогидроксоперхлорат висмута - салицилат натрия, наиболее эффективно процесс обмена происходит в системе оксогидроксоперхлорат висмута - салицилат натрия. В системе оксокарбонат висмута - салициловая кислота основной салицилат висмута не образуется.

2.2. Получение основного салицилата висмута в реакциях осаждения

Поскольку технологическими растворами производства соединений висмута являются азотнокислые растворы , то целесообразно изучать не только методы твердофазного обмена, но также и возможность получение основного салицилата висмута непосредственно из технологических растворов осаждением. В данной главе представлены результаты по изучению и выбору оптимальных условий процесса осаждения висмута из азотнокислых и перхлоратных растворов раствором салициловой кислоты или салициловокислого натрия.

2.2.1. Осаждение основного салицилата висмута из нитратных растворов

В настоящей работе представлены результаты исследования влияния концентрации салицилат-ионов (Sal), величины рН среды и температуры процесса на степень осаждения основного салицилата висмута (III) из нитратных растворов и состав продуктов осаждения.

Получение основного салицилата висмута  осуществляли добавлением раствора нитрата висмута к водному раствору салицилата натрия (160 г/л) или салициловой кислоты (140 г/л). Объем исходного висмутсодержащего раствора составлял 10 мл, после его добавления к раствору салицилата натрия (салициловой кислоты) общий объем корректировали дистиллированной водой до 100 мл.

Проведенные исследования по осаждению основного салицилата висмута из нитратных растворов при температуре 20±2⁰С показали (рис. 3.6), что с ростом концентрации салицилат-ионов наблюдается существенное увеличение степени осаждения ( R ) висмута (III). Так при введении небольшого количества салицилат-ионов в систему (молярное отношение салицилат-ионов к висмуту n равно 0.25) значение R увеличивается до 57.5% по сравнению с 50.0% при разбавлении нитратного раствора висмута (III) водой до того же объема. При этом степень извлечения салицилат-ионов в осадок увеличивается по мере возрастания n: от 81.0% при n=0.25 до 99.3% при n=3. Молярное отношение салицилат-ионов к висмуту в продукте реакций при этом меняется от 0.35 до 2.98, а равновесный рН растворов увеличивается от 0.53 до 1.69. Остаточная концентрация салицилат-ионов в растворе не превышает 0.260 г/л. В полученных осадках по мере увеличения n изменяется процентное содержание висмута от 61.4 до 27.6%, салицилат-ионов от 13.6 до 69.0%, нитрат-ионов от 15.2 до 3.00%. Степень осаждения нитрат-ионов уменьшается в зависимости от увеличения n (рис. 3.6).

Продукты осаждения, полученные при n=0.25¸3.0 при температуре 20±2⁰С, представляют собой смесь оксогидроксонитрата висмута состава [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)₅·3H₂O (IV) и салициловой кислоты .

Нами была изучена возможность синтеза основного салицилата висмута (III) добавлением раствора нитрата висмута к раствору салициловой кислоты при температуре 20±2⁰С. Проведенные исследования показали, что с ростом отношения салицилат-ионов к висмуту от 0.25 до 1 не наблюдается увеличения степени осаждения висмута, так во всех случаях R=57.5%, равновесный рН растворов 0.47. Согласно данным РФА, полученные продукты осаждения представляют собой смесь оксогидроксонитрата состава [Bi₆O₄(OH)₄](NO₃)₆·4H₂O (I) с характеристическими дифракционными максимумами d/n: 1.69, 2.22, 2.39, 2.78, 3.31, 4.11, 8.45 (рис. 3.8(1)) и салициловой кислоты .