Патентный анализ атомно-эмиссионного изучения содержания натрия в поташе
Автор: Хафизов С.И., Ахсанова О.Л., Сагдеева Г.С.
Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki
Рубрика: Химические науки
Статья в выпуске: 12 т.9, 2023 года.
Бесплатный доступ
Поташ - одно из наиболее распространенных и важных химических веществ, широко используется в различных отраслях научного и промышленного сектора. При производстве и получении поташа образуются нежелательные примеси: щелочные (Na, K, Li), щелочноземельные (Ca, Ba) элементы и др. Идентификацию таких примесей предлагается проводить при помощи атомно-эмиссионной спектроскопии. В данной статье рассматривается атомно-эмиссионная спектроскопия как метод, основанный на анализе оптических линейчатых спектров излучения атомов в газовой фазе. Это одно из новых и перспективных направлений качественного и количественного анализа. Одним из видов атомно-эмиссионной спектроскопии является пламенная фотометрия. Данный метод применяется для определения щелочных (Na, K, Li), щелочноземельных (Ca, Ba) и некоторых других элементов по атомным спектрам или молекулярным полосам. С целью его изучения был проведен анализ патентной активности глубина до 1960 года на сайте патентного ведомства РФ. По данным исследования была сделана сводная таблица и построен график изучения данного метода и получения поташа, который показывает увеличение интереса со стороны исследователей. Поиск патентов с 1960 года по нынешнее время показывает, что интерес к изучению атомно-эмиссионной спектроскопии как метода элементного анализа возрастает так же как и интерес к химическим процессам получения поташа. Проведенные исследования доказывают, что поташ является востребованным продуктом благодаря его устойчивому потреблению и стабильному спросу на рынке.
Атомно-эмиссионный спектральный анализ, натрий в поташе
Короткий адрес: https://sciup.org/14129031
IDR: 14129031 | DOI: 10.33619/2414-2948/97/11
Текст научной статьи Патентный анализ атомно-эмиссионного изучения содержания натрия в поташе
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice
УДК 535-15:543.421
Химическая промышленность является одной из важнейших базовых отраслей современной экономики. Ее продукция включает в себя более 70 тыс наименований и широко используется для производства потребительских товаров, а также в таких отраслях экономики, как сельское хозяйство, обрабатывающая промышленность, строительство и сфера услуг [1]. Одним из таких продуктов является поташ. Поташ — один из наиболее распространенных и важных химических элементов, который широко используется в различных отраслях научных и промышленных секторов. Этот элемент, также известный как калий, характеризуется своей уникальной структурой и свойствами, которые делают его неотъемлемой частью многих процессов и продуктов. В промышленности поташ применяют как поглотитель сероводорода при очистке газов и как компонент для получения катализаторов таких как алюмохромовые катализаторы (применяют в процессах дегидрирования легких парафиновых углеводородов), ванадиевые катализаторы (для получения серной кислоты контактным способом). Значительная часть поташа, которая используется в промышленности, производится из природных источников, таких как соляные озера, ивовые пепел и камень поташа. Другим способом производства поташа является процесс электролиза, при котором калий-ион извлекается из растворов или руды . Получение поташа сопровождается наличием большого количества примесей — это натрий, хлориды, сернокислые соли, железо и алюминий. По физико-химическим показателям массовая доля поташа должно быть не менее 92,5% в зависимости от сорта (первый, второй или третий) и для каких нужд необходим поташ [2]. Для идентификации химического состава могут быть использованы следующие методы: потенциометрия; титрование; масс-спектрометрия; атомная абсорбция; эмиссия. Атомно-спектроскопические методы основаны на изменениях энергетического состояния атомов веществ и различаются по способу получения и регистрации сигнала. Одной из основных характеристик, обеспечивающих возможность применения эмиссионного анализа для решения конкретных аналитических задач, является чувствительность (предел обнаружения), определяемая интенсивностью эмиссионных спектральных линий атомов примесей в анализируемом образце (пробе) [3].
Рынок атомно-эмиссионной спектроскопии с 2017 г. по 2029 г. охватывает биотехнологию, фармацевтическую химию, экологические испытания, клинические применения и другие отрасли. С целью изучения атомно-эмиссионного спектрального анализа был проведен анализ патентной активности, глубина которого составляла с 1960 года на сайте патентного ведомства РФ . Основные сведения представлены в Таблице.
|
Таблица СВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ПАТЕНТНОЙ АКТИВНОСТИ |
|
|
Название, №, дата публикации |
Авторы. Краткое описание Обладатель |
|
Способ получения соды и поташа, SU 198304 А1, 28.06.1967. |
Гинзбург Д. М. Предложено получать соду и поташ из концентрированных шлаков гидрохимической переработки нефелинов путем двукратной карбонизации, первую карбонизацию проводят при температуре 80-100°С до степени карбонизации 50–70%, вторую - при температуре 70-80°С до 107% с последующим отделением выпавших в осадок алюмокарбонатов калия и натрия, которые направляют в глиноземное производство. |
|
Способ получения кальцинированн ой соды или поташа, SU 334182 А1, 1972.03.30 |
Владимиров П. Способность получения кальцинированной соды или поташа С. путем восстановления сульфатов в кипящем слое при Рубинчик Ф. повышенной температуре, отличающаяся тем, что, с целью М. предотвратить образование легкоплавких эвтектик, процесс ведется в реакторе, предварительно заполненном карбонатом и сульфатом натрия или калия в количестве, равном 85–95% карбоната и 5–15% сульфата. |
|
Способ получения поташа, SU 1265147 А1, 23.10.1986 |
Александров В. Изобретение относится к способу получения поташа из В. маточников карбонизации глиноземного производства, для повышения содержания в продукте крупных групп поташа при одновременном снижении содержания примесей в нем растворе поташа, из которого охлаждением получают продукт, до охлаждения смешивает 60–180 мин и после охлаждения Также выбирают суспензию 90–240 мин. Полученный после переработки маточников карбонизации глиноземного производства поташный раствор температурой 125°С перемешивают, охлаждают до 66°С и снова перемешивают суспензию, затем фильтруют и получают поташ. |
|
Способ получения поташа, RU 2132301 С1, 27.06.1999. |
Всероссийский Способность получения поташа из его раствора, отделение алюминиево- также карбоната натрия и сульфатов, включающий очистку магниевый раствора упариванием с отделением осадки, отделение институт карбоната натрия, охлаждение и отделение сульфатсодержащего Пикалевское осадка, выделение поташа из очистительного раствора объединение растворами, выделяющаяся тем, что при упаривании раствора «Глинозем» отделяют карбонат натрия, а для отделения сульфатсодержащего осадка охлаждают смеси маточных растворов карбоната натрия и поташа при поддержании в смесях молярного отношения калия к сумме калия и натрия в пределах 72,95–94,82% и после отделения сульфатсодержащего осадка осуществляют упаривание раствора с отделениями натро-калиевого карбоната, поташ нашелся из матового раствора жидким охлаждающим веществом. |
|
Способ получения углекислого калия, SU 1791386 А1, 1993.01.30 |
Зубкова Е. М. Изобретение относится к способам. Получения углекислого калия. Углекислый. Калий получают из маточника карбонизации глиноземного производства путем охлаждения маточника двойного соли, отделения углекислого калия от матового раствора, упаривания плотности матового раствора до раствора 1,68 г/см3, разбавления образовавшейся суспензии водой до общей щелочности 360–380 г/л. (в пересчете на NaO), охлаждение до 20–30°С, отделение жидкой фазы суспензии, которую затем упаривают, охлаждение полученной смеси, обогащенной углекислым калием, с последующим выделением углекислого калия. |
|
Способ атомноэмиссионного анализа растворов, RU 2706720 C1, 20.11.2020 |
Долгоносов А. Изобретение относится к аналитической химии, может быть М., использовано для инструментального анализа растворов атомно- Институт эмиссионной спектрометрии. В способе атомно-эмиссионного геохимии и анализа растворов, включающем введение органической аналитической присадки в исходный анализируемый раствор перед его химии им. В. распылением в плазменный атомизатор, отличающийся тем, что И. Вернадского в качестве присадки используется гидрозоль нано ионита с Российской размерами частиц в диапазоне 10–300 нм и концентрацией 1– академии наук 100 ммоль/л по функциональным группам, который (ГЕОХИ РАН) разбавляется в анализируемом растворе до концентрации 0,01– 10,0 ммоль/л по функциональным группам. |
|
Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред, RU 2487342 C1, 2013.07.10 |
Соколов М. А., Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких Цветков В. И., сред, включающий инициализацию в анализируемой жидкости Ануфриев О. локального электрического разряда с образованием Ю. НПП токопроводящего канала в объеме диафрагменного отверстия, «Буревестник» выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров определяемых химических элементов, отличающийся тем, что вначале в объеме токопроводящего канала проводят осаждение определяемых элементов при токе, величина которого недостаточна для инициализации локального электрического разряда, затем изменяют направление тока и увеличивают его величину для инициализации локального электрического разряда, а возникающее при этом в анализируемой жидкости излучение регистрируют с получением эмиссионных спектров определяемых химических элементов. |
|
Способ определения массовой доли основного компонента в солях хлорида натрия и хлорида калия, RU 268468 C1, 2019.04.26 |
Собин Е. П., Изобретение относится к аналитической химии и Федеральное метрологическому обеспечению средств измерений состава агентство по твердых и жидких веществ и материалов. Проводят определение техническому катионов и анионов методом капиллярного электрофореза, затем регулированию измерение массовых долей примесей методом масси метрологии спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и определение массовой доли органического компонента и кристаллизационной воды методом термогравиметрии с дифференциально-сканирующей калориметрией с масс-спектрометрическим детектором. Способ позволяет повысить точность определения массовой доли основного компонента в солях хлорида натрия и хлорида. |
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 9. №12. 2023
|
Способ спектрального определения микроэлементно го состава вязких органических жидкостей, RU 2638586 C1, 2017.12.14 |
Савинов С. С., Изобретение относится к области аналитической химии, а Санкт- именно к способам количественного определения примесных Петербургский элементов в образцах вязких органических жидкостей государственн спектральными методами. Техническая задача заявляемого ый университет изобретения состоит в снижении трудоемкости и сокращении (СПбГУ) времени проведения спектрального определения микросодержаний элементов в вязких органических жидкостях методами, позволяющими проводить анализ сухого остатка жидкостей и растворов. |
|
Способ атомноэмиссион ного определения олова в полимерах, RU 2 758 435 C1, 28.10.2021 |
Ахсанова О. Л., Способ атомно-эмиссионного определения олова в Загитов Р. М., полимерах, включающий предварительное сухое Гатиятуллина озоление анализируемого образца в муфельной печи Л. Я. ПАО до минерального остатка, который затем Нижнекамскне перемешивают с буфером и анализируют методом фтехим атомно-эмиссионной спектроскопии, отличающийся тем, что буфер состоит из угольного порошка с добавкой 1,0–5,0 мас. % синтезированного углеродного материала, в качестве добавки к буферу используют углеродный материал, для синтеза которого используют графит, подвергаемый после обработки последовательно хромовой смесью и серной кислотой воздействию микроволнового излучения частотой 2,45 ГГц и мощностью 800 Вт в течение 60–90 с, используют разбавление буфером 1:20, а атомно-эмиссионное определение олова проводят при экспозиции 40–80 с |
|
Способ эмиссионного анализа для определения элементного состава с использованием разряда в жидкости, RU 2368895 C1, 2009.09.27 |
ОАО НПП Способ эмиссионного анализа для определения элементного «Буревестник» состава с использованием разряда в жидкости, включающий инициализацию электрического разряда в области диафрагменного отверстия, выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров, отличающийся тем, что инициируют разряд в присутствии токопроводящего элемента, размещенного в электролите в области разряда вблизи диафрагменного отверстия, обеспечивают квазинепрерывный режим поддержания разряда, перед инициализацией разряда проводят поляризацию токопроводящего элемента током меньшей величины одноименной с разрядом полярности и регистрируют эмиссионный спектр в начальный момент установления квазинепрерывного режима разряда. |
|
Способ эмиссионного спектрального анализа состава вещества и устройство для его осуществления, RU 2252412 C2, 2005.05.20 |
Самойлов В. Н. Изобретение относится к методам анализа элементного состава Тютюнников веществ. В способе применяют одноэлектродный С. И. Шаляпин высокочастотный плазменный разряд в режиме чередующихся В. Н. импульсов. При этом в соответствии с направлением газа вдоль, перпендикулярно или навстречу плазмообразующему электроду применяются различные конструкции горелок устройства. Регистрацию спектров излучения ведут в направлении, зависящем от типа применяемого спектрометра: перпендикулярном указанному сформированному разряду для щелевого спектрометра и параллельно — для диафрагменного спектрометра. Технический результат — повышение чувствительности и воспроизводимости результатов элементного анализа состава вещества при снижении мощности применяемого ВЧ-генератора и удешевлении анализа. |
По результатам проведенного исследования был построен график патентной активности. На Рисунке представлен график патентной активности в изучаемой области исследований с 1960 г. по 2021 г. Представленные на Рисунке результаты показывают, что первое серьезные исследования в области получения поташа приходились на 1960 годы. Вероятно, это связано с послевоенным восстановлением мировой экономики. Далее видно, что активность публикаций волнообразно увеличивается с 2000 годов вплоть до настоящего времени, что может свидетельствовать как о повышении интереса исследователей к процессам получения поташа.
Рисунок. График патентной активности в изучаемой области исследований 1960–2021 гг.
Вывод
Представленные выше результаты проведенных исследований подтверждают актуальность настоящей работы. Проведен поиск патентных документов с целью исследования патентоспособности результатов атомно-эмиссионное изучения содержания натрия в поташе. Из проделанной работы видно, что в настоящее время для проведения элементного анализа проб наиболее востребованными методами атомной спектрометрии являются атомно-эмиссионная спектроскопия.
В ходе проведенного исследования и анализа данных, можно сделать вывод о том, что поташ является предпочтительным продуктом благодаря его устойчивому потреблению и стабильному спросу на него на рынке.
Список литературы Патентный анализ атомно-эмиссионного изучения содержания натрия в поташе
- Гендон А. Л. Анализ ситуации и конкурентной среды на мировых рынках минеральных удобрений // От научных идей к стратегии бизнес-развития. 2015. С. 133-147. EDN: WGZGAP
- Калий углекислый технический (ПОТАШ). ГОСТ 10690-73. М.: Стандартинформ, 2006.
- Нокамотов К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 2011.
