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 | УДК: 535-15:543.421 | DOI: 10.33619/2414-2948/97/11
Patent analysis of atomic emission study of sodium content in potash
Potash is one of the most common and important chemical substances, widely used in various branches of the scientific and industrial sectors. During the production and receipt of potash, undesirable impurities are formed: alkaline (Na, K, Li), alkaline earth (Ca, Ba) elements, etc. It is proposed to identify such impurities using atomic emission spectroscopy. This article discusses atomic emission spectroscopy as a method based on the analysis of optical line emission spectra of atoms in the gas phase. This is one of the new and promising areas of qualitative and quantitative analysis. One type of atomic emission spectroscopy is flame photometry. This method is used to determine alkali (Na, K, Li), alkaline earth (Ca, Ba) and some other elements by atomic spectra or molecular bands. In order to study it, an analysis of patent activity was carried out up to 1960 on the website of the Patent Office of the Russian Federation. Based on the research data, a summary table was made and a graph was constructed for studying this method and obtaining potash, which shows an increase in interest on the part of researchers. A search of patents from 1960 to the present shows that interest in the study of atomic emission spectroscopy as a method of elemental analysis is growing, as well as interest in the chemical processes for producing potash. Conducted research proves that potash is a sought-after product due to its sustainable consumption and stable demand in the market.
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.
