專利名稱：鋇離子源的純化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的披露內(nèi)容總體上涉及用于制備經(jīng)純化的硝酸鹽的方法，并且具體是涉及用于制備硝酸鋇的方法。
背景技術(shù)：
在用于制備組成改變的鈦酸鋇粉末的濕化學(xué)共沉淀程序中，可取的是從起始材料中除去對(duì)最終產(chǎn)物的性能不利的雜質(zhì)。一個(gè)例子是硝酸鋇[Ba(NO3)2]前體，其中鈉(Na+)、鉀(K+)和鍶(Sr2+)離子是特別不希望的雜質(zhì)，前兩種是可在外加電場(chǎng)下移動(dòng)的離子，而第三種抑制相對(duì)介電常數(shù)。 優(yōu)選實(shí)施方案說明在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，通過添加硝酸根離子源(如硝酸)從包含金屬離子(如鋇離子)的溶液中沉淀硝酸鹽，由此制備硝酸鹽(如硝酸鋇)。分離出硝酸鹽并用硝酸溶液進(jìn)行洗滌。在一個(gè)實(shí)例中，這種硝酸溶液包含至少5wt%的硝酸，如至少1(^丨％的硝酸。在另一實(shí)例中，硝酸溶液具有不超過50° C的溫度，如不超過30° C。在一個(gè)實(shí)例中，以這種方式制成的硝酸鋇具有所希望的純度，并可用于制備足夠純的組成改變的鈦酸鋇粉末。這種組成改變的鈦酸鋇粉末可用于形成例如適用于電容結(jié)構(gòu)(如能量存儲(chǔ)單元)的介電材料。具體地，針對(duì)硝酸鋇的本純化方法顯著地降低了這些晶體中的鈉(Na+)和鉀(K+)這兩種離子的濃度。在一個(gè)實(shí)施方案中，制備硝酸鋇的方法包括沉淀硝酸鋇晶體并洗滌這些晶體。該方法還可以包括制備硝酸鋇晶體從中沉淀出的初級(jí)溶液，如通過溶解鋇源，例如碳酸鋇。作為替代方案，可以使用市售的鋇溶液，如試劑級(jí)鋇溶液。沉淀這些硝酸鋇晶體或顆粒包括從包含鋇離子的初級(jí)溶液中沉淀硝酸鋇晶體?？梢詫⑾跛岣?如硝酸溶液)添加到該初級(jí)溶液中以形成合并的溶液，硝酸鋇晶體從該合并的溶液中沉淀。在一個(gè)實(shí)例中，硝酸溶液是包含至少40wt%的硝酸的水溶液，如包含至少50wt%的硝酸、至少60wt%的硝酸或甚至至少70wt%的硝酸。該硝酸根源的用量可足以在該合并的溶液中得到至少10wt%的硝酸,如至少15wt%的硝酸或甚至至少20wt%的硝酸。在具體的實(shí)例中，這種合并溶液中的硝酸量的可以在1(^七％至3(^七％范圍內(nèi)。沉淀可以在10° C至50° C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，如在15° C至35° C范圍或20° C至30° C范圍的溫度下進(jìn)行。在沉淀過程中，可以攪拌該初級(jí)溶液或合并的溶液。例如，可以經(jīng)由攪拌、搖動(dòng)或通過聲波攪拌來攪拌該合并的溶液。特別地，可以采用聲波攪拌來攪拌該合并的溶液，如采用超聲攪拌?？梢栽搹暮喜⒌娜芤旱闹辽僖徊糠种蟹蛛x硝酸鋇晶體。例如，可以經(jīng)由傾析、過濾、離心或其組合的方式分離這些晶體。特別地，可以允許晶體沉降，并從晶體中傾析該合并溶液的一部分。在另一實(shí)例中，可以使用過濾介質(zhì)過濾這些晶體。在另外的實(shí)例中，可以使用離心機(jī)從該合并溶液的一部分中分離晶體。離心機(jī)可以是間歇式離心機(jī)，或者可以是連續(xù)式離心機(jī)，如旋流離心機(jī)。此外，可以使用洗滌溶液(如水溶液)來洗滌硝酸鋇晶體。洗滌可以在分離之后進(jìn)行，或者可以與分離結(jié)合進(jìn)行。特別地，這種洗滌溶液包含硝酸根源，如硝酸。例如，洗滌溶液可以包括至少5wt%的硝酸,如至少10wt%的硝酸、至少15wt%的硝酸或甚至至少20wt%的硝酸。在另外的實(shí)例中，該洗滌溶液包括15wt%至35重量％范圍內(nèi)的硝酸，如15wt%至25被％范圍內(nèi)的硝酸。可以用溫度相對(duì)涼的洗滌溶液進(jìn)行洗滌。例如，洗滌溶液所具有的溫度可以是不超過50° C，如不超過35° C、不超過30° C、不超過28° C、不超過25° C或甚至不超過20° C。在另外的實(shí)例中，該洗滌溶液所具有的溫度可以是在4° C至30° C，如10° C至30° C的范圍內(nèi)。洗滌后，可以溶解硝酸鋇晶體以形成經(jīng)純化的鋇源溶液。這種源溶液可作為用于沉淀含鋇的陶瓷組分的鋇離子源使用。在具體的實(shí)例中，這種鋇源溶液可與鈦源及其他組 分一起用在沉淀反應(yīng)中以形成組成改變的鈦酸鋇。作為替代方案，可干燥這些硝酸鋇晶體以供使用。在另外的實(shí)例中，這種經(jīng)純化的鋇源溶液可用作該初級(jí)溶液，并重復(fù)上述過程以進(jìn)一步純化該鋇源。進(jìn)行上述過程一回被稱為單次(single pass)。進(jìn)行所述過程不止一回可被稱為例如兩次(double pass)、三次(triple pass)或四次(quadruple pass),這取決于重復(fù)所述過程的次數(shù)。在具體的實(shí)例中，鋇離子的單次收率(定義為進(jìn)行所述過程一回之后的鋇離子收率)為至少80%。例如,鋇離子的單次收率可以為至少85%，如至少90%、至少92%、至少94%或更聞。在另外的實(shí)例中，對(duì)于雜質(zhì)的單次分離系數(shù)(定義為鋇源中的雜質(zhì)濃度(ppm)與所得晶體中的雜質(zhì)濃度之比)是高的。也可以基于該初級(jí)溶液測(cè)量該分離系數(shù)，只要將所得晶體再溶解以形成具有相同鋇離子濃度的測(cè)試溶液即可。特別地，對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少1000，如至少2000、至少4000或甚至至少8000。對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)可以為至少100，如至少200或甚至至少450。對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)可以為至少50，如至少100或甚至至少200。在另外的實(shí)例中，對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)可以為至少20，如至少50或甚至至少90。雖然上面描述了鋇和硝酸作為示例性組分，但可以使用其他的陽離子和硝酸根源。特別地，該方法可以包括向包含陽離子的初級(jí)溶液中添加硝酸根離子源以沉淀陽離子硝酸鹽晶體。該方法可進(jìn)一步包括分離晶體并用洗滌溶液洗滌這些晶體。這種洗滌溶液包含至少10wt%的硝酸根離子源，并且具有不超過30° C的溫度。在具體的實(shí)例中，制備包含陽離子(如鋇離子)的初級(jí)溶液。例如，起始鋇化合物可以是碳酸鋇(BaC03)。在一個(gè)實(shí)例中，可以使用酸水溶液(如包含硝酸的水溶液)來溶解碳酸鋇。BaC03+2HN03 — Ba (NO3) 2+C02 (g) +H2O特別地，由一摩爾BaCO3 (Fff 197. 3359 克 / 摩爾)和兩摩爾 HN03[ (Fff 63. 01284克/摩爾)對(duì)應(yīng)于(在25° C下，128. 5976mL的7(^七％的15. 5524 M HNO3)，在25° C下的密度為 I. 400g/mL]得到一摩爾 Ba(NO3)2 (Fff 261. 3368 克 / 摩爾)。
向硝酸鋇在去離子水中的室溫飽和溶液中在超聲攪拌下添加足量的70wt%(15. 5524 M)硝酸以得到例如20wt% (4. 435M)硝酸水溶液。由于已經(jīng)超出了硝酸鋇在此組合溶液中的溶解度，因此硝酸鋇從溶液中結(jié)晶出來。通過對(duì)母液進(jìn)行過濾、傾析或離心分離晶體，然后用冷的20wt% (4.435 M)硝酸洗滌。按此方式，結(jié)晶Ba(NO3)2的損失量最少，而不是像在用去離子洗滌的情況下產(chǎn)生相當(dāng)多的損失。也可以采用更高濃度的硝酸進(jìn)行洗滌。用冷硝酸進(jìn)行脫水的步驟實(shí)現(xiàn)所要求的純化，其中Ba(NO3)2的損失最少。此純化程序的另一特點(diǎn)是可重復(fù)進(jìn)行直至達(dá)到所希望的純度。8&(吣3)2在25° C下的溶解度為9.858g/100mL溶液或0.377mol/L溶液。為了溶解一摩爾 Ba (NO3) 2 [Fff 261. 3368 克 / 摩爾]，使用 2. 899L 的 DI 水。Ba(NO3)2 在 20wt%HN03(4. 435 M)中的溶解度為0. 366g/100mL溶液或0. 018mol/L溶液。因此溶解度差是24. 645
倍。 實(shí)施例I :獲得硝酸鋇的近飽和溶液并分析鋇、鈣、鉀、鈉和鍶。采用電感耦合等離子體光譜法確定金屬含量。使用量筒將2. 899L溶液轉(zhuǎn)移到超聲槽中。啟動(dòng)超聲并將878mL潔凈室LP級(jí)70%硝酸添加到該槽中。立即形成了晶體。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超聲攪拌五分鐘。關(guān)閉超聲后，允許晶體沉降五分鐘。通過泵抽3.4L來傾析該溶液，之后留下大約10%的體積。使用蠕動(dòng)泵來傾析溶液，并保持抽吸管線剛好在槽中液位的下方以使晶體損失最少。分析傾析液的金屬含量。然后用20%硝酸洗滌晶體兩次，該硝酸事先已按以下程序冷凍到10° C。首先，啟動(dòng)超聲。接下來，向槽中添加得自潔凈室LP級(jí)硝酸的IL高純20%硝酸。保持超聲攪拌系統(tǒng)五分鐘。停止超聲后，用蠕動(dòng)泵傾析液體，直到剩下大約10%。第一次洗滌后移除了 818mL，第二次洗滌后移除了 I. 1L。分析傾析液的金屬含量。濃度數(shù)據(jù)匯總于下表I。使用在每次傾析過程中移除的體積，在最后一行中通過比較初始存在的毫克數(shù)與純化過程中移除的毫克數(shù)來計(jì)算移除百分比。表I.金屬離子的濃度
溶液ppm Ba ppm Ca ppm K ppm Na ppm Sr
原液46483 38 5 0.4939 30. 74 776
初始傾析3397 3^2 0. 3192 15.65 467
第 I 次洗潘 2508 8 03 0. 1990 4 99 183第 2 次洗潘 1814 ^91 0. 1857 ^25 95 5~
% 移除8 88 89 7 TL9 52 4 62 8~繼續(xù)進(jìn)一步重復(fù)上述過程以減少鈣、鈉和鍶的濃度，而鉀的濃度保持不變。鉀濃度接近潔凈室LP硝酸的規(guī)格。進(jìn)一步純化似乎受這種硝酸源純度的限制。實(shí)施例2用最優(yōu)級(jí)硝酸，污染物的濃度更低，總體上在兆分之幾的范圍內(nèi)。最優(yōu)級(jí)硝酸報(bào)告的雜質(zhì)濃度超低。例如，鈣的濃度是小于20ppt，通常小于IOppt ;鉀的濃度是小于lOppt，通常小于5ppt ;鈉的濃度是小于lOppt，通常小于5ppt ;并且鍶的濃度是小于lOppt，通常小于Ippt。為純化含有一摩爾Ba (NO3) 2的飽和Ba (NO3) 2溶液(總體積為2. 899L)添加878mL最優(yōu)級(jí)70wt%的HNO3,得到在溶液中20wt%的HNO3,作為結(jié)果，在溶液中溶液包含16. 048摩爾(NO3)-和一摩爾Ba+2，超過了 Ba(NO3)2的溶解度極限。0. 9560摩爾量的Ba(NO3)2結(jié)晶。在超聲攪拌下，粒度受到限制，并且截留在Ba(NO3)2晶體中的污染物離子非常少。通過傾析將溶液脫水到其體積的5%至10% (0.378L)。母液含污染物和少量 的 Ba (NO3) 2。用IL得自最優(yōu)級(jí)硝酸的20wt% HNO3洗滌剩下的漿料。0. 013摩爾量的Ba (NO3) 2溶解，但繼續(xù)洗掉留在溶液中的所不希望有的離子。可重復(fù)洗滌程序直至達(dá)到所希望的純度。每次用IL的20wt% HNO3按上述方式洗滌Ba(NO3)2晶體，在洗滌中有大約0.013摩爾Ba(NO3)2溶解。如果使用去離子水而不是20wt% HNO3，則大約0. 105摩爾的Ba(NO3)2晶體溶解。特別地，單步再結(jié)晶程序尤其值得一提，因?yàn)槠涑杀镜停Y(jié)晶產(chǎn)品的收率非常高，非常高的分離系數(shù)導(dǎo)致高純度的結(jié)晶產(chǎn)品，用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室器具實(shí)施起來相對(duì)容易，并且效率非常高。表2示出了在所得到的經(jīng)洗滌晶體中的雜質(zhì)的濃度。表2.離子的濃度。
溶液ppm Ba ppm Ca ppm K ppm Na ppm Sr
原液46483 38 5 0.4939 30. 74 776
初始傾析3397 3^2 0. 3192 15.65 467
首次洗潘2508 <07T <07T <08 <1
~另外的洗潘 1814 〈O. 05 〈O. 05 〈O. 05 <o7T關(guān)于表2中所示的Ba(NO3)2溶液樣品的分析，元素Na+、K+、Ca++和Sr++是小于
I.Oppm,其中K+和Ca++是低于lOOppb。采用另外的洗漆，Na+>K+和Ca++各自濃度可以是低于50ppb。此外,大多數(shù)其他雜質(zhì)元素的濃度也在I. Oppm以下,并且有可能小于lOOppb。雖然上文描述了所述方法的具體實(shí)施方案，但這一程序可適用于其他硝酸鹽化合物的純化。由于硝酸鹽可溶于水，因此上述方法成為純化其他金屬元素的低成本方法，這取決于金屬元素的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)。對(duì)比實(shí)施例I在由飽和水溶液通過水蒸發(fā)的常規(guī)重結(jié)晶中，對(duì)于每次重結(jié)晶，溶液(母液)中剩余的部分(這時(shí)富含來自蒸發(fā)之前的溶液部分的雜質(zhì))可在這些雜質(zhì)并非不希望的應(yīng)用中得到利用。每一相繼步驟有50%收率的分步程序的一個(gè)例子選擇如下I)通過在Ikg去離子水中溶解103g Ba(NO3)2,由此以硝酸鋇飽和溶液開始；2)將液體加熱到接近沸點(diǎn)溫度，直到溶液的體積減少到500mL。隨著水從溶液中移除，Ba(NO3)2晶體形成；3)過濾熱溶液以從剩余母液中分離經(jīng)純化的晶體；4)在500mL去離子水中溶解經(jīng)純化的晶體以產(chǎn)生新的飽和Ba(NO3)2溶液；并且5)重復(fù)步驟2-4，直至達(dá)到所希望的純度。隨著單次重結(jié)晶，約50%的硝酸鋇富含雜質(zhì)。隨著兩次重結(jié)晶，約75%富含雜質(zhì)， 隨著三次重結(jié)晶，87. 5%富含雜質(zhì)，只留下12. 5%是純度提高的，以此類推。如此，高純硝酸鋇的收率是不高于12. 5%。對(duì)比實(shí)施例2 從10wt%至20wt%的HNO3水溶液中結(jié)晶純化Ba (NO3) 2比由飽和Ba (NO3) 2水溶液進(jìn)行的常規(guī)水蒸發(fā)更有效，因?yàn)榍罢叩碾s質(zhì)偏析系數(shù)要大得多。對(duì)于所有的分級(jí)結(jié)晶過程，收益遞減的原則均是有效的。分離系數(shù)隨晶體純度的提高而減小。例如，分離系數(shù)對(duì)于不純物質(zhì)來說高達(dá)500，而對(duì)于高純物質(zhì)來說低至5。低值5仍然是有實(shí)際意義的，然而收率低。對(duì)于I丐和銀離子已經(jīng)達(dá)到了大約5ppm的濃度；對(duì)于鈉和鉀的離子達(dá)到了大約6ppm,偏析系數(shù)為10。在第一實(shí)施方案中，制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法包括向包含鋇離子的水溶液中添加硝酸溶液以沉淀硝酸鋇晶體。添加足量的硝酸溶液以得到具有至少10wt%硝酸的合并溶液。該方法還包括在沉淀硝酸鋇晶體過程中攪拌該合并的溶液、分離這些硝酸鋇晶體并用包含至少15wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌這些硝酸鋇晶體。鋇離子的單次收率為至少80%。對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少2000。在該第一實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例中，水溶液包含至少2(^丨％的硝酸。例如，水溶液包含在15wt%至35wt%范圍內(nèi)的硝酸。在第一實(shí)施方案的另一實(shí)例中，溫度是不超過28° C，如不超過25° C。例如，溫度是在4° C至30° C的范圍，如在10° C至30° C的范圍。在該第一實(shí)施方案的另外的實(shí)例中，分離包括過濾。在另外的實(shí)例中，分離包括傾析。在另一實(shí)例中，分離包括離心。在該第一實(shí)施方案的此外的實(shí)例中，攪拌包括超聲攪拌。在該第一實(shí)施方案的另一實(shí)例中，沉淀包括添加包含至少40wt%硝酸的硝酸溶液。例如,這種硝酸溶液包含至少50wt%的硝酸，如至少60wt%的硝酸或至少70wt%的硝酸。在該第一實(shí)施方案的另外實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括溶解該經(jīng)洗滌的硝酸鋇晶體。在另一實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括在溶解之后重復(fù)沉淀和洗滌。在該第一實(shí)施方案的另外實(shí)例中，鋇離子的單次收率為至少85%，如至少90%、至少92%或甚至至少94%。在具體的實(shí)例中，對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少1000，如至少2000、至少4000或甚至至少8000。在該第一實(shí)施方案的另一實(shí)例中，對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少200，如至少450。在另外的實(shí)例中，對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少100，如至少200。在此外的實(shí)例中，對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少50，如至少90。在第二實(shí)施方案中，制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法包括將硝酸溶液與包含鋇離子的溶液混合以沉淀硝酸鋇晶體，分離這些硝酸鋇晶體并用包含至少10wt%硝酸且具有不超過50 ° C溫度的洗滌溶液洗滌這些硝酸鋇晶體。在第三實(shí)施方案中，制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法包括向包含鋇離子的水溶液中添加硝酸溶液以沉淀硝酸鋇晶體。添加足量的硝酸溶液以得到具有至少10wt%硝酸的合并溶液。該方法進(jìn)一步包括在沉淀硝酸鋇晶體過程中攪拌該合并的溶液，分離這些硝酸鋇晶體并用包含至少15wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌這些硝酸鋇晶體。在第四實(shí)施方案中，制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法包括從溶液中沉淀硝酸鋇晶體并用包含至少10wt%硝酸的水溶液洗漆這些硝酸鋇晶體。在該第四實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例中，該水溶液包含至少15wt%的硝酸，如至少20wt% 的硝酸。例如，該水溶液包含在15wt%至35wt%范圍內(nèi)的硝酸。在該第四實(shí)施方案的另一實(shí)例中，該水溶液的溫度是不超過50° C。例如，該溫度是不超過35° C，如不超過30° C、不超過28° C或甚至不超過25° C。在此外的實(shí)例中，該溫度是在4° C至30° C的范圍內(nèi)，如在10° C至30° C范圍。在該第四實(shí)施方案的另外實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括從該溶液中分離這些沉淀的硝酸鋇晶體。例如，分離包括過濾。在此外的實(shí)例中，分離包括傾析。在另一實(shí)例中，分離包括離心。在該第四實(shí)施方案的此外的實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括在沉淀的同時(shí)攪拌該溶液。在該第四實(shí)施方案的另一實(shí)例中，攪拌包括超聲攪拌。在該第四實(shí)施方案的另外實(shí)例中，沉淀包括添加包含至少40wt%硝酸(如至少50wt%硝酸、至少60wt%硝酸或甚至至少70wt%硝酸)的硝酸溶液。在該第四實(shí)施方案的另一實(shí)例中，這種硝酸溶液的添加量足以得到包含至少10wt%硝酸(如至少15wt%硝酸或甚至至少20wt%硝酸)的合并溶液。在具體的實(shí)例中，該量足以得到包含在10wt%至30wt%范圍的硝酸的合并溶液。在該第四實(shí)施方案的此外實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括溶解這些經(jīng)洗滌的硝酸鋇晶體。在另一實(shí)例中，該方法進(jìn)一步包括在溶解之后重復(fù)沉淀和洗滌。在該第四實(shí)施方案的另外實(shí)例中，鋇離子的單次收率為至少80%，如至少85%、至少90%、至少92%或甚至至少94%。在另一實(shí)例中，對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少1000，如至少2000、至少4000或甚至至少8000。在此外的實(shí)例中，對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少200，如至少450。在另外的實(shí)例中，對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少100，如至少200。在另外的實(shí)例中，對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少50，如至少90。在第五實(shí)施方案中，制備經(jīng)純化的金屬硝酸鹽的方法包括向包含陽離子的初級(jí)溶液中添加硝酸根離子源以沉淀陽離子硝酸鹽晶體，從該初級(jí)溶液中分離這些陽離子硝酸鹽晶體并用包含至少10wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌這些陽離子硝酸鹽晶體。應(yīng)指出，并非上文在總體性描述或?qū)嵗兴枋龅乃谢顒?dòng)都是要求的，一部分具體的活動(dòng)可能不是所要求的，并且除了所描述的活動(dòng)之外可能還要進(jìn)行一種或多種進(jìn)一步的活動(dòng)。更進(jìn)一步來說，活動(dòng)列出的順序不一定是進(jìn)行活動(dòng)的順序。
在前述的說明書中已參考具體的實(shí)施方案進(jìn)行了概念描述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，在不偏離如下面權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改和變化。因此，說明書及附圖
被視為具有說明性而不是限制性的含義，并且所有的這種修改均旨在包含于本發(fā)明的范圍以內(nèi)。如本文中所用，術(shù)語“包括”(comprises)、包括了(comprising)、包含(includes)、包含了(including)、“具有”(has)、具有了(having)或其任何其他的變化形式旨在涵蓋非排他性的列入內(nèi)容。例如，包括一系列特征的過程、方法、物品或裝置不一定僅限于這些特征，而是可以包括沒有明確列出或這種過程、方法、制品或裝置固有的其他特征。此外，除明確規(guī)定相反的情形外，“或”是指包容性的_或，不是排他性的_或。例如，以下任一種情況均滿足條件A或B :A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)以及A和B均為真(或存在)。另外，使用“一個(gè)/ 一種(a/an)”來描述本文中所述的元件及組分。這樣做只是為了方便并且給出總體意義上的發(fā)明范圍。這種描述應(yīng)解讀為包括一個(gè)(種)或至少一個(gè) (種)，并且單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)，除非意思明顯不是那樣。上文已經(jīng)就具體的實(shí)施方案描述了益處、其他優(yōu)點(diǎn)和問題的解決方案。然而，所述益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案以及能使任何益處、優(yōu)點(diǎn)或解決方案出現(xiàn)或更為顯著的任一種或多種特征均不應(yīng)被解釋為對(duì)任何或所有的權(quán)利要求是關(guān)鍵的、所要求的或必要的特征。在閱讀說明書后，技術(shù)人員會(huì)知道，為清楚起見，某些特征在本文中是以單獨(dú)實(shí)施方案的方式描述的，這些實(shí)施方案也可以在單個(gè)的實(shí)施方案中以組合的形式提供。相反，為簡便起見以單個(gè)實(shí)施方案的方式描述的不同特征也可以單獨(dú)或以任何次組合的方式提供。此外，提及所給出的范圍的值包括該范圍內(nèi)的每一個(gè)值。
權(quán)利要求
1.一種制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法，該方法包括 向包含鋇離子的水溶液中添加硝酸溶液以沉淀硝酸鋇晶體，其中該硝酸溶液以足量添加以得到具有至少10wt9U|酸的合并溶液； 在該硝酸鋇晶體沉淀期間攪拌該合并的溶液； 分離該硝酸鋇晶體；以及 用包含至少15wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌該硝酸鋇晶體； 其中鋇離子的單次收率為至少80% ;并且 其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少2000。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該水溶液包含至少20wt%的硝酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該水溶液包含15wt%至35wt%的硝酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該溫度不超過28°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該溫度不超過25°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中該溫度在4°C至30° C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該溫度在10°C至30° C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中分離包括過濾。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中分離包括傾析。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中分離包括離心。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法,其中攪拌包括超聲攪拌。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中沉淀包括添加包含至少40wt%硝酸的硝酸溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少50wt%的硝酸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少60wt%的硝酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少70wt%的硝酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括溶解經(jīng)洗滌的硝酸鋇晶體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括在溶解之后重復(fù)沉淀和洗滌。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少85%。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少90%。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中鋇的單次收率為至少92%。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少94%。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少1000。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少2000。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少4000。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少8000。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少200。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少450。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少100。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少200。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少50。
31.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少90。
32.—種制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法，該方法包括 將硝酸溶液與包含鋇離子的溶液混合以沉淀硝酸鋇晶體； 分離該硝酸鋇晶體；以及 用包含至少10wt%硝酸且具有不超過50° C溫度的洗滌溶液洗滌該硝酸鋇晶體。
33.一種制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法，該方法包括 向包含鋇離子的水溶液中添加硝酸溶液以沉淀硝酸鋇晶體，其中該硝酸溶液以足量添加以得到具有至少10wt9U|酸的合并溶液； 在該硝酸鋇晶體的沉淀期間攪拌該合并的溶液； 分離該硝酸鋇晶體；以及 用包含至少15wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌該硝酸鋇晶體。
34.一種制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法，該方法包括 從溶液中沉淀硝酸鋇晶體；以及 用包含至少10wt%硝酸的水溶液洗滌該硝酸鋇晶體。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中該水溶液包含至少15wt%的硝酸。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該水溶液包含至少20wt%的硝酸。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該水溶液包含15wt%至35wt%的硝酸。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中該水溶液具有不超過50°C的溫度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該溫度不超過35°C。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中該溫度不超過30°C。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中該溫度不超過28°C。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中該溫度不超過25°C。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中該溫度在4°C至30° C。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中該溫度在10°C至30° C。
45.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括從該溶液中分離沉淀的硝酸鋇晶體。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中分離包括過濾。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中分離包括傾析。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中分離包括離心。
49.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在沉淀的同時(shí)攪拌該溶液。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中攪拌包括超聲攪拌。
51.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中沉淀包括添加包含至少40wt%硝酸的硝酸溶液。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少50wt%的硝酸。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少60wt%的硝酸。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中該硝酸溶液包含至少70wt%的硝酸。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中該硝酸溶液以足量添加以提供包含至少10wt%硝酸的合并溶液。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中該量足以提供包含至少15wt%硝酸的合并溶液。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中該量足以提供包含至少20wt%硝酸的合并溶液。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中該量足以提供包含10被％至30wt%硝酸的合并溶液。
59.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括溶解該經(jīng)洗滌的硝酸鋇晶體。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，進(jìn)一步包括在溶解之后重復(fù)沉淀和洗滌。
61.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少80%。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少85%。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少90%。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中鋇的單次收率為至少92%。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中鋇離子的單次收率為至少94%。
66.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少1000。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少2000。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少4000。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中對(duì)于鍶的單次分離系數(shù)為至少8000。
70.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少200。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中對(duì)于鈣的單次分離系數(shù)為至少450。
72.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少100。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中對(duì)于鈉的單次分離系數(shù)為至少200。
74.根據(jù)權(quán)利要求34-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少50。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中對(duì)于鉀的單次分離系數(shù)為至少90。
76.一種制備經(jīng)純化的金屬硝酸鹽的方法，該方法包括 向包含陽離子的初級(jí)溶液中添加硝酸根離子源以沉淀陽離子硝酸鹽晶體； 從該初級(jí)溶液中分離該陽離子硝酸鹽晶體；以及 用包含至少10wt%硝酸且具有不超過30° C溫度的洗滌溶液洗滌該陽離子硝酸鹽晶體。
全文摘要
一種制備經(jīng)純化的硝酸鋇的方法包括從溶液中沉淀硝酸鋇晶體并用包含至少10wt%硝酸的水溶液洗滌硝酸鋇晶體。
文檔編號(hào)B01J19/18GK102971258SQ201180010625
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者L·佩蒂, R·D·威爾 申請(qǐng)人:埃斯托股份有限公司