Перренат натрия NaReO — технические характеристики и применение
Перренат натрия (NaReO) — неорганическое соединение, представляющее собой натриевую соль рениевой кислоты. В промышленных условиях выпускается в виде кристаллического порошка белого или слегка сероватого цвета, хорошо растворимого в воде и полярных органических растворителях. Массовая доля основного вещества в реактивной квалификации составляет не менее 99,0 %, в технической — 97,5–99,0 %. Соединение относится к классу перренатов — солей, в которых рений находится в высшей степени окисления +7, что определяет его высокую химическую стабильность в окислительных средах.
Физико-химические параметры
Кристаллическая решётка NaReO относится к тетрагональной сингонии (тип шеелита) с параметрами элементарной ячейки a = 5,34 , c = 11,68 . Плотность соединения — 5,39 г/см, температура плавления — 414 C, температура начала термического разложения — 550 C. При нагревании выше 600 C наблюдается частичная сублимация с последующим разложением до ReO и ReO. Растворимость в воде при 20 C составляет 1073 г/л, что делает NaReO одним из наиболее растворимых перренатов щелочных металлов.
В отличие от перрената калия, NaReO не образует труднорастворимых осадков в нейтральных и слабокислых средах, что расширяет диапазон его применения в жидкофазных процессах. Соединение гигроскопично: при относительной влажности воздуха выше 65 % наблюдается заметное поглощение влаги с образованием кристаллогидратов переменного состава.
Технология получения
Промышленный перренат натрия получают двумя основными способами:
- нейтрализацией рениевой кислоты HReO гидроксидом или карбонатом натрия с последующей кристаллизацией и центрифугированием;
- ионным обменом из растворов перрената аммония NHReO с переводом в натриевую форму на катионообменных смолах.
В обоих случаях конечный продукт подвергают сушке при 120–150 C до остаточной влажности не более 0,5 %. Для получения высокочистых квалификаций (ос.ч. 6-4, 99,99 %) применяют двойную перекристаллизацию и фильтрацию через мембранные элементы с размером пор 0,2 мкм.
Применение в промышленности
Основной объём потребления NaReO связан с производством ренийсодержащих катализаторов. В процессах риформинга бензиновых фракций и изомеризации лёгких нафтенов перренат натрия используется как прекурсор при пропитке -оксида алюминия с последующим восстановлением до металлического рения. Типичное содержание рения в готовом катализаторе — 0,2–0,5 мас. %.
В металлургии тугоплавких металлов NaReO служит исходным сырьём для электрохимического осаждения рениевых покрытий. Электролит на основе перрената натрия с концентрацией 10–30 г/л (в пересчёте на рений) обеспечивает выход по току 60–75 % при катодной плотности тока 5–15 А/дм. Получаемые покрытия толщиной 5–50 мкм применяются для защиты деталей термопар, электрических контактов и сопел от эрозионного износа.
Сравнительная характеристика квалификаций
| Показатель | Ч. (чистый) | Ч.д.а. | Ос.ч. 6-4 | Технический |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля NaReO, % | 99,0 | 99,5 | 99,99 | 97,5–99,0 |
| Нерастворимый остаток, % | 0,01 | 0,005 | 0,001 | 0,05 |
| Содержание Mo, % | 0,05 | 0,02 | 0,005 | 0,1 |
| Содержание K, % | 0,05 | 0,02 | 0,005 | 0,1 |
| Влажность, % | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 1,0 |
Условия хранения и меры безопасности
Перренат натрия относится к веществам умеренной опасности (3-й класс по ГОСТ 12.1.007). Пыль соединения при вдыхании может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. ПДК в воздухе рабочей зоны — 2 мг/м (в пересчёте на рений). При работе с порошком необходимо использовать респираторы типа «Лепесток» или фильтрующие полумаски FFP2, защитные очки и нитриловые перчатки.
Хранение осуществляется в герметично закрытой таре — полиэтиленовых мешках-вкладышах внутри полипропиленовых мешков или в барабанах из нержавеющей стали. Складские помещения должны быть сухими, с относительной влажностью не более 60 % и температурой от 0 до +30 C. Срок хранения при соблюдении условий — 24 месяца с даты изготовления. Не допускается хранение совместно с органическими восстановителями, кислотами и горючими материалами.
Вопросы и ответы
Чем перренат натрия отличается от перрената аммония?
NaReO имеет значительно более высокую растворимость в воде (1073 г/л против 27 г/л у NHReO при 20 C), что позволяет готовить концентрированные растворы для пропитки катализаторов и электролитов без подогрева. Кроме того, при термическом разложении перренат натрия не выделяет аммиак, что упрощает утилизацию отходов.
В каких процессах используется NaReO как катализаторный прекурсор?
Основное применение — приготовление ренийсодержащих катализаторов риформинга (Pt-Re/AlO) и изомеризации. Раствор перрената натрия наносят на носитель методом пропитки по влагоёмкости с последующей сушкой при 110–130 C и прокалкой при 450–550 C.
Как контролируется качество перрената натрия?
Содержание основного вещества определяют гравиметрическим методом осаждения в виде перрената нитрона или тетрафениларсония. Примеси металлов (Mo, K, Ca, Fe) анализируют методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС).
Возможно ли использование NaReO в гальванических ваннах?
Да, перренат натрия — стандартный компонент электролитов для электроосаждения рения. Рабочий диапазон pH — 1,5–3,0, температура ванны — 50–70 C. Для стабилизации процесса вводят сульфат аммония или лимонную кислоту в концентрации 20–50 г/л.
