FR2768155A1 - COMPOSITION BASED ON AN ORGANIC SOIL OF TETRAVALENT OXIDE, AND AN ORGANIC ALKALINE OR ALKALINE-EARTH COMPOUND, ITS USE AS ADDITIVE OF HYDROCARBON COMPOUNDS - Google Patents
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Abstract
Description
COMPOSITION A BASE D'UN SOL ORGANIQUE D'OXYDE TETRAVALENT
ET D'UN COMPOSE ORGANIQUE D'ALCALIN OU D'ALCALINO-TERREUX.COMPOSITION BASED ON ORGANIC SOIL OF TETRAVALENT OXIDE
AND AN ORGANIC ALKALINE OR ALKALINE EARTH COMPOUND.
SON UTILISATION COMME ADDITIF DE COMPOSES HYDROCARBONES
RHONE POULENÇ CHIMIE
La présente invention a pour objet une composition à base d'un composé organique d'alcalin ou d'alcalino-terreux et d'un sol d'oxyde tétravalent, et notamment de cérium.ITS USE AS AN ADDITIVE FOR HYDROCARBON COMPOUNDS
RHONE POULENÇ CHEMISTRY
The present invention relates to a composition based on an organic compound of alkali or alkaline earth and a tetravalent oxide sol, and in particular cerium.
La présente invention a également pour objet un procédé d'utilisation de ces compositions. The present invention also relates to a method of using these compositions.
On sait que lors de la combustion du gazole dans le moteur Diesel, les produits carbonés ont tendance à former des suies. qui sont réputées nocives tant pour l'environnement que pour la santé. II est recherché depuis longtemps des techniques qui permettent de réduire l'émission de ces particules carbonées, qu'on désignera dans la suite de la description sous l'expression de 'suies'. It is known that during the combustion of diesel fuel in the diesel engine, the carbonaceous products tend to form soot. which are considered harmful for the environment as well as for health. It has long been sought for techniques which make it possible to reduce the emission of these carbonaceous particles, which will be referred to hereinafter as 'soot'.
Cette recherche est concomitante avec la nécessité de ne pas augmenter l'émission de monoxyde de carbone et de gaz réputés toxiques et mutagènes, tels que les oxydes d'azote. This research is concomitant with the need not to increase the emission of carbon monoxide and gases known to be toxic and mutagenic, such as nitrogen oxides.
De très nombreuses solutions ont été proposées pour réduire ces émissions carbonées. Many solutions have been proposed to reduce these carbon emissions.
Toutefois, on s'oriente de plus en plus vers l'adaptation dans les circuits d'échappement d'un filtre susceptible d'arreter la totalité, ou une très forte proportion (au moins 80 % en masse) des particules carbonées engendrées par la combustion des divers combustibles. However, we are moving more and more towards the adaptation in the exhaust circuits of a filter capable of stopping all, or a very high proportion (at least 80% by weight) of the carbonaceous particles generated by the combustion of various fuels.
Cette technique est toutefois limitée par la capacité de stockage du filtre, qu'il faut soit vider, soit en bruler les suies contenues. Cette opération dite de régénération est extrêmement coûteuse à prévoir et à mettre en oeuvre. Une des solutions les plus couramment proposées est la combustion de ces suies, combustion qui est provoquée de manière intermittente soit par un chauffage électrique, soit par l'utilisation d'un combustible allumeur fossile. This technique is however limited by the storage capacity of the filter, whether it is necessary to empty or burn the soot contained. This so-called regeneration operation is extremely expensive to plan and implement. One of the most commonly proposed solutions is the combustion of these soot, combustion which is caused intermittently either by electric heating, or by the use of a fossil igniter fuel.
Cette technique présente toutefois de nombreux inconvénients, dont le moindre n'est pas le risque de choc thermique conduisant à une fracture ou une fissuration du filtre céramique, ou une fusion du filtre métallique. This technique, however, has many disadvantages, the least of which is not the risk of thermal shock leading to a fracture or cracking of the ceramic filter, or a melting of the metal filter.
Une solution qui serait satisfaisante consiste à introduire dans les suies des catalyseurs qui permettent une auto-inflammation fréquente des suies collectées dans le filtre. Pour cela, il faut que ces suies présentent une température d'auto-inflammation suffisamment basse pour être fréquemment atteinte pendant une marche normale du moteur. A solution that would be satisfactory is to introduce into the soot catalysts that allow frequent self-ignition of soot collected in the filter. For this, it is necessary that these soot have a self-ignition temperature sufficiently low to be frequently reached during a normal engine operation.
On s'est aperçu que le cérium pouvait constituer un bon élément pour réduire la températjre d'auto-inflammation des suies. Toutefois, le besoin s'est fait sentir de disposer d'un produit qui, après introduction dans un gazole, puis après combustion, donne une bonne auto-inflammation des suies à une température encore plus basse. Cerium has been found to be a good element in reducing the soot auto-ignition temperature. However, the need has been felt to have a product which, after introduction into a diesel and then after combustion, gives a good self-ignition of soot at an even lower temperature.
Dans ce but, la composition de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un sol organique de particules d'oxyde de métal tétravalent et un composé organique d'un alcalin et/ou d'un alcalino terreux. For this purpose, the composition of the invention is characterized in that it comprises an organic soil of tetravalent metal oxide particles and an organic compound of an alkali and / or an alkaline earth metal.
Le procédé de préparation de la composition précitée est caractérisé par le fait que l'on mélange un composé organique d'un alcalin ou d'un alcalino-terreux avec le sol organique. The process for the preparation of the aforementioned composition is characterized in that an organic compound of an alkali or an alkaline earth metal is mixed with the organic soil.
Le métal tétravalent est plus particulièrement le cérium. Plus particulièrement, 'alcalino terreux est le strontium ou le calcium et l'alcalin le sodium ou le potassium. Tetravalent metal is more particularly cerium. More particularly, alkaline earth is strontium or calcium and alkali is sodium or potassium.
Généralement, la proportion atomique métal tétravalent/ somme des éléments alcalin, alcalino-terreux et métal tétravalent est d'au moins 50%, plus particulièrement d'au moins 70%. Generally, the tetravalent metal atomic proportion / sum of the alkaline, alkaline earth and tetravalent metal elements is at least 50%, more particularly at least 70%.
Le composé organique d'alcalin ou d'alcalino terreux est un complexe organométallique du type de celui décrit dans la demande de brevet WO 96/34074 dont l'enseignement à ce sujet est incorporé ici. II peut s'agir tout particulièrement du complexe défini dans cette demande WO 96/34074 par la formule M(R)m.nL dans laquelle M est l'alcalin ou 'alcalino-terreux, R est le résidu d'un composé organique de formule RH dans laquelle H représente un atome d'hydrogène actif réactif avec le métal
M et attaché soit à un hétéro atome choisi parmi O, S et N dans le groupe organique R, ou à un atome de carbone, cet hétéro atome ou cet atome de carbone étant situé dans le groupe organique R près d'un groupe électro attracteur , par exemple un hétéro atome ou un groupe consistant en ou contenant O, S ou N, ou un cycle aromatique , par exemple phényle, n est un nombre indiquant le nombre de molécules organiques electro-donneurs (bases de Lewis) formant des liaisons datives avec le cation métal dans le complexe, habituellement jusqu'à 5 en nombre, plus particulièrement un nombre entier de 1 à 4 et L est un ou plusieurs ligands électro-donneurs (bases de Lewis). R peut comprendre un ou plusieurs groupes fonctionnels capables d'agir comme ligand organique electro-donneur. L'ensemble de l'enseignement de WO 96/34074 concernant le complexe de formule ci-dessus est incorporé ici par référence.The organic compound of alkali or earth alkaline is an organometallic complex of the type described in the patent application WO 96/34074, the teaching of which is incorporated herein. It can be very particularly the complex defined in this application WO 96/34074 by the formula M (R) m.nL wherein M is alkaline or alkaline earth, R is the residue of an organic compound of RH formula in which H represents an active hydrogen atom reactive with the metal
M and attached either to a hetero atom selected from O, S and N in the organic group R, or to a carbon atom, this hetero atom or this carbon atom being located in the organic group R near an electro-attractor group , for example a hetero atom or a group consisting of or containing O, S or N, or an aromatic ring, for example phenyl, n is a number indicating the number of electro-donor organic molecules (Lewis bases) forming dative linkages with the metal cation in the complex, usually up to 5 in number, more preferably an integer of 1 to 4 and L is one or more electro-donor ligands (Lewis bases). R may comprise one or more functional groups capable of acting as an electro-donor organic ligand. The entire teaching of WO 96/34074 concerning the complex of formula above is incorporated herein by reference.
Selon un mode de réalisation particulier, le sol précité comporte des particules d'oxyde de métal tétravalent, un système acide amphiphile et un diluant et il est en outre caractérisé par le fait que lesdites particules ont un dg0 au plus égal à 200 nanomètres et il présente au moins une des caractéristiques suivantes:
les dites particules d'oxyde de métal tétravalent sont sous forme d'agglomérats de
cristallites, avantageusement de bioxyde de cérium, cristallites dont le dgg,
avantageusement le dgo, mesuré par comptage photométrique (microscopie
électronique par transmission à haute résolution) est aux plus égal à 5 nanomètres,
quatre-vingt-dix pour cent (en masse) des agglomérats comportant de 1 à 5, de
préférence 1 à 3 cristallites,
ledit système d'acide amphiphile comporte au moins un acide de 10 à 50 atomes de
carbone, présentant au moins une ramification en alpha, bêta, gamma ou delta de
l'atome porteur de l'hydrogène acide.According to a particular embodiment, the aforementioned ground comprises particles of tetravalent metal oxide, an amphiphilic acid system and a diluent and it is further characterized in that said particles have a dg0 at most equal to 200 nanometers and has at least one of the following characteristics:
said tetravalent metal oxide particles are in the form of agglomerates of
crystallites, advantageously cerium dioxide, crystallites including dgg,
advantageously the dgo, measured by photometric counting (microscopy
transmission electronics) is at most equal to 5 nanometers,
ninety percent (by mass) of agglomerates with 1 to 5,
preferably 1 to 3 crystallites,
said amphiphilic acid system comprises at least one acid of 10 to 50 carbon atoms
carbon having at least one branching at alpha, beta, gamma or delta
the atom carrying the acidic hydrogen.
Les caractéristiques du sol de ce mode de réalisation particulier vont être développées ci-dessous. The soil characteristics of this particular embodiment will be developed below.
II convient de préciser dés à présent que les sols les plus performants sont ceux qui répondent à l'une des conditions et au moins partiellement à l'autre condition. It should be clarified now that the best performing soils are those that meet one of the conditions and at least partially the other.
Selon la mise en oeuvre correspondant au premier terme de l'alternative, il est possible d'etre moins restrictif sur les acides amphiphiles à condition d'être plus restrictifs sur les conditions de granulométrie. Dans la présente description, les caractéristiques de granulométrie font souvent référence à des notations du type dn où n est un nombre de 1 à 99, cette notation est bien connue dans de nombreux domaines techniques, mais est un peu plus rare en chimie, aussi peut-il être utile d'en rappeler la signification. Cette notation représente la taille de particule telle que n % (en poids, ou plus exactement en masse, puisque le poids n'est pas une quantité de matière mais une force) des particules soit inférieur ou égal à la dite taille. According to the implementation corresponding to the first term of the alternative, it is possible to be less restrictive on amphiphilic acids provided they are more restrictive on the particle size conditions. In the present description, the particle size characteristics often refer to dn type notation where n is a number from 1 to 99, this notation is well known in many technical fields, but is somewhat rarer in chemistry, so can it is useful to recall the meaning. This notation represents the particle size such that n% (by weight, or more exactly by weight, since the weight is not a quantity of material but a force) of the particles is less than or equal to said size.
Ces conditions plus contraignantes et la manière d'y répondre sont exposée ci après. These more restrictive conditions and how to respond to them are explained below.
Avantageusement 50% (valeur statistique) au moins en masse des agglomérats sont monocristallins, c'est à dire qu'ils ne sont constitués que d'un seul cristallite (ou du moins apparaissent n'être constitués que d'un seul cristallite lorsque l'on examine le sol par METHR (Microscopie Electronique par Transmission à Haute Résolution). Advantageously, at least 50% (statistical value) of the agglomerates are monocrystalline, ie they consist of only one crystallite (or at least appear to consist of only one crystallite when the The soil is examined by METHR (High Resolution Transmission Electron Microscopy).
En outre on peut, en jouant sur la technique et les conditions d'hydrolyse, faire en sorte que 80 %, de préférence 90% en masse des cristallites soient de taille inférieure à une valeur choisie à l'avance dans l'intervalle 2 à 5 nanomètres de préférence 3 à 4 nanomètres. In addition, it is possible, by modifying the technique and the hydrolysis conditions, to ensure that 80%, preferably 90% by mass, of the crystallites are smaller than a value chosen in advance in the range 2 to 5 nanometers, preferably 3 to 4 nanometers.
Avantageusement le rapport molaire entre le dit acide amphiphile et les éléments métalliques du sol est au plus égal à 0,5; avantageusement à 0,4; de préférence à 0, 3. Ici le rapport molaire doit être pris dans l'acceptation d'un rapport molaire fonctionnel, (c'est à dire que l'on compte comme mole d'acide amphiphile, le nombre de mole multiplié par le nombre n de fonctions acides utiles). Plus précisément le nombre d'équivalents d'acide représente le nombre de molécules d'acide lorsque l'acide utilisé est monofonctionnel, et il faut doubler ou tripler ce nombre, dans le cas de diacides ou triacides et, plus généralement, le multiplier par le nombre de fonctions acide dans le cas d'un polyacide. Advantageously, the molar ratio between said amphiphilic acid and the metal elements of the soil is at most equal to 0.5; advantageously at 0.4; preferably at 0, 3. Here the molar ratio must be taken in the acceptance of a functional molar ratio, (that is to say that one counts as mole of amphiphilic acid, the number of mole multiplied by the n number of useful acid functions). More precisely, the number of acid equivalents represents the number of acid molecules when the acid used is monofunctional, and it is necessary to double or triple this number, in the case of diacids or triacids and, more generally, to multiply it by the number of acid functions in the case of a polyacid.
II est souhaitable que, dans le sol, la teneur en cérium Il résiduel par rapport au cérium IV soit aussi faible que possible, en général inférieure à 115 %, avantageusement au plus égale à 1 % de préférence à 1/2 %. It is desirable that, in the soil, the residual cerium II content with respect to cerium IV is as low as possible, in general less than 115%, advantageously at most equal to 1%, preferably to 1/2%.
Avantageusement le sol présente une concentration telle que la teneur en bioxyde de cérium (avec son cortège d'impuretés) contenu soit comprise entre 20 et 60 %, de préférence 30à 50 % en masse. Advantageously, the sol has a concentration such that the content of cerium dioxide (with its attendant impurity) content is between 20 and 60%, preferably 30 to 50% by weight.
La viscosité du sol est déterminée par le temps d'écoulement du sol ,ce temps est avantageusement au plus d'une demi minute. The viscosity of the soil is determined by the flow time of the soil, this time is advantageously at most half a minute.
Ainsi le cérium, éventuellement avec ses impuretés, est essentiellement sous forme d'agglomérats d'oxyde métallique, bioxyde éventuellement hydraté, lequel agglomérat d'oxyde(s) est rendu liposoluble au moyen d'un acide organique amphiphile. Thus cerium, optionally with its impurities, is essentially in the form of agglomerates of metal oxide, optionally hydrated dioxide, which oxide agglomerate (s) is made liposoluble by means of an amphiphilic organic acid.
Les impuretés du cérium pouvant l'accompagner dans le sol, sont des espèces provenant de la co-hydrolyse de cations métalliques à caractère acide accompagnant usuellement le cérium (tel que autres terres rares, actinides....). The impurities of cerium that can accompany it in the soil are species derived from the co-hydrolysis of acidic metal cations usually accompanying cerium (such as other rare earths, actinides, etc.).
Par cation métallique à caractère acide, on désigne un cation métallique, le plus souvent correspondant à l'état d'oxydation le plus élevé de l'élément métallique en question, et dont l'hydroxyde précipite à des faibles valeurs de pH de préférence à un pH inférieur à 4. L'état d'oxydation est le plus souvent IV. A titre de cations acide, on peut citer : le cérium avec le cortège d'impuretés usuel dans les minerais ou produit recyclés. Dans ces mélanges bruts, pour qu'ils soient utilisables, les impuretés du cérium représentent au plus 1/10, avantageusement 1/20, de préférence 1/50 des cations précipitables. By acidic metal cation is meant a metal cation, most often corresponding to the highest oxidation state of the metal element in question, and whose hydroxide precipitates at low pH values preferably at a pH below 4. The oxidation state is most often IV. As acidic cations, mention may be made of: cerium with the usual impurity procession in ores or recycled product. In these crude mixtures, to be usable, the impurities of the cerium represent at most 1/10, advantageously 1/20, preferably 1/50 of the precipitable cations.
Ces limitations sont des limitations du procédé mais à l'intérieur de la zone préférée on peut choisir tout degré de pureté. These limitations are process limitations but within the preferred zone any degree of purity can be chosen.
Un procédé de préparation d'une dispersion colloidale d'un composé du cérium IV et éventuellement d'un cation métallique à caractère acide en milieu organique va maintenant être décrit . Ce procédé comporte les étapes suivantes consistant:
a) à soumettre une phase aqueuse cérifère à une opération d'hydrolyse de
manière à précipiter un bioxyde de cérium (lato sensu)
b) mettre en contact, simultanément ou consécutivement, une suspension de
bioxyde de cérium issue de l'étape (a) avec une phase organique compr,enant un
acide organique et de préférence un composé ou un mélange organique jouant le
rôle de solvant
c) puis à récupérer la phase organique.A process for preparing a colloidal dispersion of a cerium IV compound and optionally an acidic metal cation in an organic medium will now be described. This method comprises the following steps:
a) subjecting an aqueous ceric phase to a hydrolysis operation of
to precipitate a cerium dioxide (lato sensu)
(b) contact, simultaneously or consecutively, a suspension of
cerium dioxide from step (a) with an organic phase comprising a
organic acid and preferably an organic compound or mixture
role of solvent
c) then to recover the organic phase.
Laquelle phase constitue un sol.Which phase constitutes a soil.
Avantageusement , on peut procéder entre l'étape a) et l'étape b) à une séparation des particules solides d'avec les eaux-mères, éventuellement à un séchage de préférence par atomisation, puis à repulper les particules solides en phase aqueuse laquelle sera alors soumise à I 'étape b). Le repulpage est mené de manière que la teneur en bioxyde de cérium dans la phase aqueuse soit comprise ente 100 et 400 g/l. Advantageously, it is possible, between step a) and step b), to separate the solid particles from the mother liquors, optionally to dry them preferably by atomization, and then to plump the solid particles in the aqueous phase, which will then be subject to step b). The repulping is carried out so that the content of cerium dioxide in the aqueous phase is between 100 and 400 g / l.
Le procédé de synthèse des compositions selon l'invention va maintenant être développé plus en détail. The synthesis process of the compositions according to the invention will now be developed in more detail.
Selon une mise en oeuvre avantageuse de la présente invention, ce séchage est réalisé par atomisation, c'est à dire par pulvérisation du mélange de sols dans une atmosphère chaude (spray-drying). L'atomisation peut être réalisée au moyen de tout pulvérisateur connu en soi, par exemple par une buse de pulvérisation du type pomme d'arrosoir ou autre. On peut également utiliser des atomiseurs dits à turbine. Sur les diverses techniques de pulvérisation susceptibles d'être mises en oeuvre dans le présent procédé, on pourra se référer notamment à l'ouvrage de base de MASTERS intitulé 'SPRAY-DRYING' (deuxième édition, 1976, Editions Gerge Godwin - London). According to an advantageous embodiment of the present invention, this drying is carried out by atomization, ie by spraying the soil mixture in a hot atmosphere (spray-drying). The atomization can be carried out using any sprayer known per se, for example by a spraying nozzle of the watering apple or other type. It is also possible to use so-called turbine atomizers. On the various spraying techniques that may be used in the present process, reference may be made in particular to the MASTERS basic work entitled 'SPRAY-DRYING' (second edition, 1976, Gerge Godwin-London editions).
On notera que l'on peut également mettre en oeuvre l'opération d'atomisationséchage au moyen d'un réacteur flash", par exemple du type mis au point par la
Demanderesse et décrit notamment dans les demandes de brevet français n" 2 257 326, 2 419 754 et 2 431 321. Dans ce cas, les gaz traitants (gaz chauds) sont animés d'un mouvement hélicoidal et s'écoulent dans un puits-tourbillon. Le mélange à sécher est injecté suivant une trajectoire confondue avec l'axe de symétrie des trajectoires hélicoidales desdits gaz1 ce qui permet de transférer parfaitement la quantité de mouvement des gaz au mélange à traiter. Les gaz assurent ainsi en fait une double fonction : d'une part la pulvérisation, c'est à dire la transformation en fines gouttelettes, du mélange initial, et d'autre part le séchage des gouttelettes obtenues. Par ailleurs, le temps de séjour extrêmement faible (généralement inférieur à 1/10 de seconde environ) des particules dans le réacteur présente pour avantage, entre autres, de limiter d'improbables risques de surchauffe par suite d'un contact trop long avec les gaz chauds. II convient ici de noter que ce traitement d'atomisation permet d'améliorer significativement l'aptitude d'un sol thermohydrolysé à "basse" température à former des sols stables et même lorsque la température des gaz est au moins égale à 200 C (2 chiffres significatifs), de préférence entre 200 et 300"CI d'obtenir des,résuitats similaires à ceux qui sont obtenus par une thermohydrolyse à "haute" température (1 50 C) et donc des sols selon la présente invention qui soient optimaux. It will be noted that the operation of drying atomizations can also be carried out by means of a flash reactor ", for example of the type developed by the
Applicant and described in particular in French Patent Applications Nos. 2,257,326, 2,419,754 and 2,431,321. In this case, the treating gases (hot gases) are driven by a helicoidal movement and flow into a well. The mixture to be dried is injected along a path coinciding with the axis of symmetry of the helicoidal trajectories of said gases, which makes it possible to perfectly transfer the amount of movement of the gases to the mixture to be treated, the gases thus ensuring a dual function: on the one hand the spraying, ie the transformation into fine droplets, of the initial mixture, and on the other hand the drying of the droplets obtained, Moreover, the extremely low residence time (generally less than 1/10 of about one second) particles in the reactor have the advantage, among other things, of limiting unlikely risks of overheating due to too long contact with the hot gases. atomization treatment significantly improves the ability of a thermohydrolysed soil at "low" temperature to form stable soils and even when the gas temperature is at least 200 C (2 significant figures), preferably between 200 and 300 "to obtain results similar to those obtained by thermohydrolysis at" high "temperature (1 50 C) and thus sols according to the present invention which are optimal.
La température de l'atmosphère de séchas peut varier dans de larges limites, et elle dépend notamment du temps de séjour rrcyen que l'on désire ou que l'on peut imposer au produit atomisé une fois dans ladite atmosphère. D'une manière générale, les conditions du séchage (températures et'ou temps de séjour) sont déterminées classiquement de manière à au moins obtenir une élimination totale ou quasi totale de l'eau résiduelle contenu dans le produit, c'est a dire, globalement, jusqu'à l'obtention d'un poids constant pour ce dernier. The temperature of the drying atmosphere can vary within wide limits, and depends in particular on the residence time required or that can be imposed on the atomized product once in said atmosphere. In general, the drying conditions (temperatures and / or residence time) are determined in a conventional manner so as to obtain at least a total or almost total elimination of the residual water contained in the product, that is to say, overall, until a constant weight is obtained for the latter.
A titre de composés solubles dans l'eau du cérium, on peut citer notamment les sels de cérium IV tels que nitrates ou nitrates céri-ammoniacaux par exemple, qui conviennent ici particulièrement bien. De préférence, on utilise du nitrate cérique. La solution de sels de cérium IV peut contenir sans inconvénient du cérium à l'état céreux mais il est souhaitable qu'elle contienne au ricins 85% de cérium IV. Une solution aqueuse de nitrate cérique peut par exemple être obtenue par réaction de l'acide nitrique sur un oxyde cérique hydraté préparé d'une manière classique par réaction d'une solution d'un sel céreux, par exemple le carbonate céreux, et d'une solution d'ammoniaque en présence d'eau oxygénée. On peut également, de préférence, utiliser une solution de nitrate crique obtenue selon le procédé d'oxydation électrolytique d'une solution de nitrate céreux tel que décrit dans .e document FR-A- 2 570 087, et qui constitue ici une matière première de choix. Examples of compounds which are soluble in cerium water are cerium IV salts such as cerium-ammonium nitrates or nitrates, which are particularly suitable here. Preferably, ceric nitrate is used. The solution of cerium IV salts may contain without difficulty cerium in the cerous state, but it is desirable that it contain 85% of cerium IV in castor oil. An aqueous solution of ceric nitrate may, for example, be obtained by reacting nitric acid with a hydrated ceric oxide prepared in a conventional manner by reacting a solution of a cerous salt, for example cerous carbonate, and of an ammonia solution in the presence of hydrogen peroxide. It is also preferable to use a solution of cracked nitrate obtained by the electrolytic oxidation process of a cerous nitrate solution as described in document FR-A-2,570,087, which constitutes here a raw material of choice.
On notera ici que la solution aqueuse de sels de cérium IV peut présenter une certaine acidité libre initiale, par exemple une nornalité variant entre 0,1 et 4 N. Selon la présente invention, il est autant possible de mettre en oeuvre une solution initiale de sels de cérium IV présentant effectivement une certaine acidité libre comme mentionné ci-dessus, qu'une solution qui aura été préalablement neutralisée de façon plus ou moins poussée par ajout d'une base, telle que par exemple une solution d'ammoniaque ou encore d'hydroxydes d'alcalins (sodium, pctassium,...), mais de préférence une solution d'ammoniaque, de manière à limiter cette acidité. On peut alors, dans ce dernier cas, définir de manière pratique un taux de neutralisation (r) de la solution initiale de cérium par l'équation suivante
r = n3-n2 nl dans laquelle nl représente le nombre total de moles de Ce IV présentes dans la solution après neutralisation; n2 représente le nombre de moles d'ions OHeffectivement nécessaires pour neutraliser l'acides libre initiale apportée par la solution aqueuse de sel de cérium IV; et n3 représente le nombre total de moles d'ions OHapportées par l'addition de la base. Lorsque la variante "neutralisation" est mise en oeuvre, on utilise dans tous les cas une quantité de base qui doit etre impérativement inférieure à la quantité de base qui serait nécessaire pour obtenir la précipitation totale de l'espèce hydroxyde Ce(OH)4 (r=4). Dans la pratique, on se limite ainsi à des taux de neutralisation n'excédant pas 1 et de préférence encore n'excédant pas 0,5.It will be noted here that the aqueous solution of cerium IV salts may have a certain initial free acidity, for example a nature varying between 0.1 and 4 N. According to the present invention, it is as possible to implement an initial solution of cerium IV salts actually having a certain free acidity as mentioned above, a solution that has been previously neutralized more or less intensively by adding a base, such as for example an ammonia solution or d alkali hydroxides (sodium, potassium, etc.), but preferably an ammonia solution, so as to limit this acidity. We can then, in the latter case, define in a practical way a neutralization rate (r) of the initial solution of cerium by the following equation
in which n1 represents the total number of moles of Ce IV present in the solution after neutralization; n2 represents the number of moles of OH ions actually necessary to neutralize the initial free acid provided by the aqueous solution of cerium IV salt; and n3 represents the total number of moles of OH ions added by the addition of the base. When the "neutralization" variant is used, in all cases a base quantity is used which must imperatively be less than the amount of base that would be necessary to obtain the total precipitation of the Ce (OH) 4 hydroxide species ( r = 4). In practice, it is thus limited to neutralization rates of not more than 1 and preferably not exceeding 0.5.
Le mélange initial étant ainsi obtenu, on procède ensuite, conformément à la deuxième étape du procédé selon l'invention (étape (a) ), à son chauffage. The initial mixture is thus obtained, then, in accordance with the second step of the process according to the invention (step (a)), it is heated.
La température à laquelle est menée le traitement thermique (a), aussi appelé thermohydrolyse, peut être comprise entre 80"C et la température critique du milieu réactionnel, en particulier entre 80 et 350"C, de préférence entre 90 et 200"C. The temperature at which the heat treatment (a), also called thermohydrolysis, is carried out may be between 80 ° C. and the critical temperature of the reaction medium, in particular between 80 and 350 ° C., preferably between 90 and 200 ° C.
Ce traitement peut être conduit, selon les conditions de températures retenues, soit sous pression normale atmosphérique, soit sous pression telle que par exemple la pression de vapeur saturante correspondant sensiblement à la température du traitement thermique. This treatment can be conducted, depending on the temperature conditions selected, either under normal atmospheric pressure, or under pressure such as for example the saturated vapor pressure substantially corresponding to the temperature of the heat treatment.
Lorsque, comme cela est préféré, la température de traitement est choisie supérieure à la température de reflux (sous pression ordinaire) du mélange réactionnel (c'est à dire généralement supérieure à 10000), par exemple choisie entre 120, plus souvent entre 150 et 3500C, on conduit alors l'opération dans une enceinte close. On introduit le mélange aqueux contenant les espèces précitées dans cette enceinte (réacteur fermé plus couramment appelé autoclave), la pression nécessaire ne résultent alors que du seul chauffage du milieu réactionnel (pression autogène). Dans les conditions de températures données ci-dessus, et en milieux aqueux, on peut ainsi préciser, à titre illustratif, que la pression dans le réacteur fermé varie entre une valeur supérieure à 1 Bar (105 Pa) et 200 Bar (2. 107 Pa), de préférence entre 5 Bar (5. 105
Pa) et 150 Bar (1,5107 Pa). II est bien entendu également possible dexercer une pression extérieure qui s'ajoute alors à celle consécutive au chauffage.When, as is preferred, the treatment temperature is chosen to be greater than the reflux temperature (under ordinary pressure) of the reaction mixture (that is to say generally greater than 10,000), for example chosen between 120, more often between 150 and 3500C, the operation is then conducted in a closed chamber. The aqueous mixture containing the aforementioned species is introduced into this chamber (closed reactor more commonly called autoclave), the necessary pressure then result only from the heating of the reaction medium (autogenous pressure). Under the conditions of the temperatures given above, and in aqueous media, it is thus possible to specify, by way of illustration, that the pressure in the closed reactor varies between a value greater than 1 Bar (105 Pa) and 200 Bar (2 107 Pa), preferably between 5 bar (5.
Pa) and 150 Bar (1.5107 Pa). It is of course also possible to exert an external pressure which is then added to that following the heating.
Le chauffage peut être conduit soit sous atmosphère d'air, soit sous atmosphère de gaz inerte, de préférence l'azote. The heating may be conducted either in an atmosphere of air or in an atmosphere of inert gas, preferably nitrogen.
La durée du traitement n'est pas critique, et peut ainsi varier dans de larges limites, par exemple entre 1 et 48 heures, de préférence entre 2 et 24 heures. De même, la montée en température s'effectue à une vitesse qui n'est pas critique, et on peut ainsi atteindre la température réactionnelle fixée en chauffant le milieu par exemple entre 30 minutes et 4 heures, ces valeurs étant données à titre tout à fait indicatif. The duration of the treatment is not critical, and can thus vary within wide limits, for example between 1 and 48 hours, preferably between 2 and 24 hours. Similarly, the rise in temperature is carried out at a speed which is not critical, and it is thus possible to reach the reaction temperature set by heating the medium for example between 30 minutes and 4 hours, these values being given for all purposes. indicative fact.
A l'issue de l'étape (a) de chauffage, on récupère un précipité solide qui peut être séparé de son milieu par toute technique classique de séparation solide-liquide telle que par exemple, élutriation, filtration, décantation, essorage ou centrifugation
On notera qu'il est bien entendu possible de répéter une ou plusieurs fois, à l'identique ou non, une étape de chauffagelprécipitation telle que ci-dessus définie, en mettant alors en oeuvre par exemple des cycles de traitements thermiques. At the end of step (a) of heating, a solid precipitate is recovered which can be separated from its medium by any conventional solid-liquid separation technique such as, for example, elutriation, filtration, decantation, spinning or centrifugation.
Note that it is of course possible to repeat one or more times, identically or not, a heatingagelprecipitation step as defined above, then implementing for example cycles of heat treatments.
A titre indicatif, on peut utiliser comme solution de départ à la thermolyse des solutions de cérium IV, en général de nitrate, répondant aux caractéristiques suivantes
By way of indication, it is possible to use, as starting solution for thermolysis, solutions of cerium IV, generally nitrate, having the following characteristics:
<tb> <SEP> Caractéristiques <SEP> Possible <SEP> Zone <SEP> Avantageuse <SEP> Préférée
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> cérium <SEP> de <SEP> lg/l <SEP> à <SEP> la <SEP> limite <SEP> de <SEP> | <SEP> entre <SEP> 40 <SEP> et <SEP> 120go1 <SEP> entre <SEP> 60 <SEP> et <SEP> 1009/l <SEP>
<tb> <SEP> solubilité
<tb> Acidité <SEP> r <SEP> au <SEP> plus <SEP> égal <SEP> à <SEP> 1 <SEP> r <SEP> compris <SEP> entre <SEP> 0.5 <SEP> et
<tb> <SEP> -0,5
<tb> Contre <SEP> ion <SEP> du <SEP> cérium <SEP> | <SEP> tout <SEP> anion <SEP> faiblement <SEP> anion <SEP> oxygéné <SEP> et <SEP> j <SEP> nitrate
<tb> <SEP> complexant <SEP> non <SEP> complexant
<tb>
La caractéristique de l'étape (b) du procédé de l'invention est d'obtenir un sol organique, expression qui désigne la dispersion du bioxyde de cérium, éventuellement impur (ci-après le bioxyde de cérium sera parfois désigné par le composé du cation
Mn+), en milieu organique, par transfert dudit bioxyde de cérium en phase organique, à partir d'une phase aqueuse constituée par le composé cérique qui se trouve sous forme colloïdale dans un sol aqueux.<tb><SEP> Features <SEP> Possible <SEP> Preferred <SEP> Area <SEP> Preferred
<tb> Content <SEP> in <SEP> cerium <SEP> of <SEP> lg / l <SEP> to <SEP><SEP> limit <SEP> of <SEP> | <SEP> between <SEP> 40 <SEP> and <SEP> 120go1 <SEP> between <SEP> 60 <SEP> and <SEP> 1009 / l <SEP>
<tb><SEP> solubility
<tb> Acidity <SEP> r <SEP> at <SEP> plus <SEP> equals <SEP> at <SEP> 1 <SEP> r <SEP> included <SEP> between <SEP> 0.5 <SEP> and
<tb><SEP> -0.5
<tb> Against <SEP> ion <SEP> of <SEP> cerium <SEP> | <SEP> all <SEP> anion <SEP> weakly <SEP> anion <SEP> oxygenate <SEP> and <SEP> j <SEP> nitrate
<tb><SEP> complexing agent <SEP> no <SEP> complexing agent
<Tb>
The characteristic of step (b) of the process of the invention is to obtain an organic sol, an expression which refers to the dispersion of the cerium dioxide, possibly impure (hereinafter the cerium dioxide will sometimes be designated by the compound of the cation
Mn +), in organic medium, by transfer of said cerium dioxide in the organic phase, from an aqueous phase consisting of the ceric compound which is in colloidal form in an aqueous sol.
On désigne par sol aqueux, la dispersion colloidale du composé du cation M"+ | en milieu aqueux qui constitue la matière première de base du procédé de l'invention. The term "aqueous sol" refers to the colloidal dispersion of the compound of the cation M + + in an aqueous medium which constitutes the basic raw material of the process of the invention.
Afin de conduire de manière satisfaisante le procédé de l'invention, il est souhaitable que le sol aqueux de départ satisfasse aux exigences suivantes
le taux de métal sous forme d'oxyde (lato sensu) colloïdale doit être très aussi
élevé, avantageusement 90 %, de préférence supérieur ou égal à 95 % et en
règle générale aussi élevé que possible
la concentration du sol aqueux en oxyde (lato sensu) colloïdale doit être
suffisante et se situer de préférence entre 0,1 et 3 moles/litre,
le sol aqueux doit présenter de bonnes propriétés de stabilité thermique et ne
pas floculer à la température de réaction qui est supérieure à 60"C et varie le
plus souvent entre 80 et l'ébullition (variable selon la pression).In order to satisfactorily carry out the process of the invention, it is desirable for the aqueous starting sol to satisfy the following requirements:
the metal content in the form of oxide (lato sensu) colloidal must be very
high, preferably 90%, preferably greater than or equal to 95% and
general rule as high as possible
the concentration of the aqueous sol in oxide (lato sensu) colloidal must be
sufficient and preferably between 0.1 and 3 moles / liter,
the aqueous sol must have good properties of thermal stability and
not flocculate at the reaction temperature which is greater than 60 ° C and varies
more often between 80 and boiling (variable depending on pressure).
Le milieu liquide organique utilisé dans le procédé de l'invention peut être un hydrocarbure aliphatique ou cycloaliphatique inerte où leur mélange tel que par exemple des essences minérales où de pétrole, éthers minéraux où de pétrole pouvant contenir également des composantes aromatiques. Les exemples comprennent l'hexane,
I'heptane, I'octane, le nonane, le décane, le cyclohexane, le cyclopentane, le cycloheptane et les naphtènes liquides. Les solvants aromatiques tels que le benzène, le toluène, I'éthylbenzène et les xylènes conviennent également ainsi que les coupes pétrolières du type Solvesso (marque déposée par la Société EXXON) notamment le
Solvesso 100 qui contient essentiellement un mélange de méthyléthyl et triméthylbenzène et le Solvesso 150 qui renferme un mélange d'alcoylbenzènes en particulier de diméthyléthylbenzène et de tétraméthylbenzéne. The organic liquid medium used in the process of the invention may be an inert aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon where their mixture such as for example mineral spirits or petroleum, mineral ethers or petroleum may also contain aromatic components. Examples include hexane,
Heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, cyclopentane, cycloheptane and liquid naphthenes. Aromatic solvents such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes are also suitable, as are petroleum cuts of the Solvesso type (trademark registered by the company EXXON), particularly the
Solvesso 100 which contains essentially a mixture of methylethyl and trimethylbenzene and Solvesso 150 which contains a mixture of alkylbenzenes in particular dimethylethylbenzene and tetramethylbenzene.
On peut mettre en oeuvre également des hydrocarbures chlorés tels que le chloroou dichlorobenzène et le chlorotoluène aussi bien que des éthers aliphatiques et cycloaliphatiques tels que l'éther de diisopropyle, I'éther de dibutyle et les cétones aliphatiques et cycloaliphatiques telles que la méthylisobutylctone, la diisobutylcétone,
I'oxyde de mésityle.Chlorinated hydrocarbons such as chloro or dichlorobenzene and chlorotoluene can also be used as well as aliphatic and cycloaliphatic ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether and aliphatic and cycloaliphatic ketones such as methyl isobutyl ketone, isobutyl ketone,
Mesityl oxide.
Les esters peuvent être envisagés, mais ils présentent !'inconvénient de risquer d'être hydrolysés. On peut citer comme esters susceptibles d'é-.re utilisés ceux issu des acides cité dans la présente demande avec des alcools en C à C8 et notamment les palmitates d'alcool secondaire tel l'isopropanol. The esters can be envisaged, but they have the disadvantage of risking being hydrolysed. Esters which may be used are those derived from the acids mentioned in the present application with C 8 -C 8 alcohols and in particular the secondary alcohol palmitates such as isopropanol.
On choisira le liquide organique ou système solvant en zonant compte de l'acide organique solubilisant utilisé, de la température de chauffage et de l'application finale de la solution ou dispersion colloïdale. Dans certains cas, il est préférable d'employer un mélange de solvants. La quantité de liquide ou solvant détermine évidemment la concentration finale. II est plus économique et plus commode de préparer des dispersions plus concentrées qui pourront être diluées plus tard. lors de leur emploi. The organic liquid or solvent system will be chosen by zonation of the solubilizing organic acid used, the heating temperature and the final application of the colloidal solution or dispersion. In some cases it is better to use a mixture of solvents. The amount of liquid or solvent obviously determines the final concentration. It is more economical and more convenient to prepare more concentrated dispersions which can be diluted later. during their employment.
C'est pour cette raison que la quantité de solvant n'est pas critique. It is for this reason that the amount of solvent is not critical.
II peut être avantageux d'ajouter dans la phase organique un agent promoteur dont la fonction est d'accélérer le transfert des colloïdes de la phase aqueuse à la phase organique et d'améliorer la stabilité des sols organiques ootenus. A titre d'agents promoteurs, on peut utiliser les composés à fonction alcool et tout particulièrement des alcools aliphatiques linéaires ou ramifiés ayant de 6 à 12 atomes de carbone. It may be advantageous to add to the organic phase a promoter agent whose function is to accelerate the transfer of the colloids from the aqueous phase to the organic phase and to improve the stability of the organic soils retained. As promoters, it is possible to use the alcohol-functional compounds and more particularly linear or branched aliphatic alcohols having from 6 to 12 carbon atoms.
Comme exemples spécifiques, on peut citer l'éthyl-2 hexanol, le décanol, le dodécanol où un mélange d'entre eux. Specific examples include 2-ethyl hexanol, decanol, dodecanol or a mixture of them.
La proportion dudit agent dans la phase organique n'est pas critique et peut varier dans de larges limites. The proportion of said agent in the organic phase is not critical and may vary within wide limits.
Toutefois une proportion comprise entre 2 et 15 % en poids convient généralement bien. However, a proportion of between 2 and 15% by weight is generally suitable.
Si le champ des acides utilisables est très vaste, le nombre total de carbone dans la molécule pour obtenir une bonne dissolution, est toutefois un peu plus contraignant. If the field of usable acids is very large, the total number of carbon in the molecule to obtain good dissolution, however, is a little more constraining.
Le nombre total (moyen si l'acide utilisé est un mélange > de carbone des acides est avantageusement supérieur à 6 de préférence à 10, il est également souhaitable qu'il soit inférieur à environ 60. The total number (average if the acid used is a> carbon mixture of the acids is preferably greater than 6, preferably 10, is also desirable to be less than about 60.
Si l'on désire des concentrations élevée en cérium, ou équivalent il est souhaitable de choisir des acides aussi court que possible. If high concentrations of cerium, or the like are desired, it is desirable to select as short a acids as possible.
Ces acides peuvent être linéaires ou ramifiés. II est préférable toutefois que les ramifications soient, soit loin de la fonction carboxylique, soit peu nombreuses et portées par des carbones différents. Les acides carboxyliques utilisables pour la présente invention peuvent être des acides aryliques, aliphatiques ou arylaliphatiques. These acids can be linear or branched. It is preferable, however, that the branches are either far from the carboxylic function or are few in number and carried by different carbons. The carboxylic acids that may be used for the present invention may be aryl, aliphatic or arylaliphatic acids.
Ils peuvent porter d'autres fonctions à condition que ces fonctions soient stables dans les milieux ou l'on désire utiliser les composés de cérium selon la présente invention.They may carry other functions provided that these functions are stable in the environments where it is desired to use the cerium compounds according to the present invention.
Pour que le sol reste utilisable au température basse, en dessous de l'ambiante, voire en dessous de zéro degré centigrade, il est préférable que le point de fusion de l'acide, ou du mélange d'acide soit au plus égal à 50"C avantageusement à l'ambiante, de préférence à zéro degré centigrade. So that the soil remains usable at low temperature, below ambient, or even below zero degrees centigrade, it is preferable that the melting point of the acid, or of the acid mixture, is at most 50 Advantageously at room temperature, preferably at zero degree centigrade.
Ainsi, on peut aisément utiliser des acides carboxyliques dont la chaîne carbonée porte des fonctions cétoniques comme les acides pyruviques substitués en alpha de la fonction cétone. Cela peut être également des acides alpha-halogéno carboxyliques ou des acides alpha-hydroxycarboxyliques. Thus, it is easy to use carboxylic acids whose carbon chain carries ketonic functions such as the pyruvic acids substituted in alpha for the ketone function. It can also be alpha-halo carboxylic acids or alpha hydroxycarboxylic acids.
La chaîne rattachée au groupe carboxylique peut porter des insaturations. The chain attached to the carboxylic group may carry unsaturations.
Toutefois en général on tend à éviter de trop nombreuses doubles liaisons car le cérium catalyse la réticulation des doubles liaisons. La chaine peut être interrompue par des fonctions éther ou ester à condition de ne pas trop altérer la lipophilicité de la chaine porteuse du groupe carboxylique. However, in general, it tends to avoid too many double bonds because cerium catalyzes the crosslinking of double bonds. The chain can be interrupted by ether or ester functions provided that the lipophilicity of the carrier chain of the carboxylic group is not greatly impaired.
Ainsi on peut mettre en oeuvre des acides carboxyliques aliphatiques, des acides sulfoniques aliphatiques, des acides phosphoniques aliphatiques, des acides alcoylarylsulfoniques et des acides alcoylarylphosphoniques possédant environ de 10 à environ 40 atomes de carbone, qu'ils soient naturels ou synthétiques. On peut les utiliser seuls ou en mélange entre eux. Thus, aliphatic carboxylic acids, aliphatic sulfonic acids, aliphatic phosphonic acids, alkylarylsulfonic acids and alkylarylphosphonic acids having from about 10 to about 40 carbon atoms, whether natural or synthetic, can be used. They can be used alone or mixed together.
A titre d'exemples paradigmatiques, on peut citer les acides gras de tallol, d'huile de coco, de soja, de suif, d'huile de lin, I'acide oléique, I'acide linoléique, I'acide stéarique et ses isomères, I'acide, I'acide pélargonique, I'acide caprique, I'acide laurique, I'acide myristique, I'acide dodécylbenzènesulfonique, l'acide éthyl-2 hexanoique, I'acide naphténique, I'acide hexoïque, I'acide toluène-sulfonique, I'acide toluène-phosphonique, l'acide lauryl-sulfonique, I'acide lauryl-phosphonique, l'acide palmityl-sulfonique et l'acide palmityl-phosphonique. D'une manière préférentielle, on utilise l'acide oléique ou les acides alcoylarylsulfoniques. As paradigmatic examples, mention may be made of tall oil fatty acids, coconut oil, soy, tallow, linseed oil, oleic acid, linoleic acid, stearic acid and its derivatives. isomers, acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, 2-ethylhexanoic acid, naphthenic acid, hexoic acid, toluenesulphonic acid, toluenephosphonic acid, laurylsulfonic acid, laurylphosphonic acid, palmitylsulfonic acid and palmitylphosphonic acid. Preferably, oleic acid or alkylaryl sulfonic acids are used.
La quantité d'acide organique amphiphile mise en oeuvre exprimée en nombre de moles d'acide par mole d'oxyde (lato sensu) peut varier dans de larges limites entre 1/10 et 1 mole par mole de bioxyde de cérium. La borne supérieure ne présente pas de caractère critique mais il n'est pas nécessaire de mettre en jeu davantage d'acide. D'une manière préférentielle, I'acide organique est mis en oeuvre à raison de 1/5 à 4/5 mole par mole de bioxyde de cérium. The quantity of amphiphilic organic acid used, expressed as the number of moles of acid per mole of oxide (lato sensu), can vary within wide limits between 1/10 and 1 mole per mole of cerium dioxide. The upper limit is not critical, but it is not necessary to use more acid. Preferably, the organic acid is used in a proportion of 1/5 to 4/5 mol per mole of cerium dioxide.
Dans la phase organique, la proportion entre le solvant organique et l'acide organique n'est pas critique. Le rapport pondéral entre le solvant organique et l'acide organique est choisi, de préférence, entre 0,3 et 2,0. In the organic phase, the proportion between the organic solvent and the organic acid is not critical. The weight ratio of the organic solvent to the organic acid is preferably from 0.3 to 2.0.
L'ordre d'introduction des différents réactifs est indifférent. On peut effectuer le mélange simultané de la ou des dispersions aqueuses colloïdales, de l'acide organique, du solvant organique et éventuellement de l'agent promoteur. On peut également faire le prémélange de l'acide organique, du solvant organique et éventuellement de l'agent promoteur qui constituent la phase organique. The order of introduction of the different reagents is indifferent. Simultaneous mixing of the colloidal aqueous dispersion (s), the organic acid, the organic solvent and optionally the promoter can be carried out simultaneously. It is also possible to premix the organic acid, the organic solvent and optionally the promoter which constitutes the organic phase.
La température du milieu réactionnel est choisie préférentiellement dans un intervalle allant de 60"C à 150"C. The temperature of the reaction medium is preferably chosen in a range from 60 ° C to 150 ° C.
Dans certains cas, en raison de la volatilité du solvant organique il y a lieu de condenser ses vapeurs par refroidissement à une température inférieure à son point d'ébullition. In some cases, due to the volatility of the organic solvent, it is necessary to condense its vapors by cooling to a temperature below its boiling point.
Avantageusement, on travaille à une température comprise entre 60 et 1 200C, de préférence entre 90 et 1 1 0 C. Advantageously, the reaction is carried out at a temperature of between 60 and 1200 ° C., preferably between 90 and 110 ° C.
On maintient le mélange réactionnel sous agitation pendant toute la durée du chauffage qui peut être de moins d'une heure à une journée environ, de préférence entre 2 heures et une demi-journée. The reaction mixture is stirred for the duration of the heating which may be less than an hour to a day, preferably between 2 hours and half a day.
Au bout du temps de chauffage précité, on arrête le chauffage. On note la présence de deux phases : une phase organique contenant en dispersion, le complexe oxyde métallique - acide organique et une phase aqueuse résiduelle. At the end of the aforementioned heating time, the heating is stopped. The presence of two phases is noted: an organic phase containing in dispersion, the metal oxide-organic acid complex and a residual aqueous phase.
On sépare ensuite la phase organique et la phase aqueuse selon les techniques classiques de séparation : décantation, centrifugation, etc... The organic phase and the aqueous phase are then separated according to standard separation techniques: decantation, centrifugation, etc.
Conformément à la présente invention, on obtient des dispersions organiques colloïdales d'oxyde(s) métallique(s) dont la taille des colloïdes peut être très variable et peut être contrôlée en jouant sur certains paramètres notamment le diamètre des dispersions aqueuses colloïdales de départ laquelle dépend du respect des conditions de thermohydrolyse. According to the present invention, organic colloidal dispersions of metal oxide (s) are obtained whose colloid size can be very variable and can be controlled by adjusting certain parameters, in particular the diameter of the initial colloidal aqueous dispersions which depends on the respect of the conditions of thermohydrolysis.
Pour certaines applications il est possible d'utiliser le mélange réactionnel tel quel mais parfois il est souhaitable d'éliminer l'eau qui peut représenter de 1 à 3 % en poids de la phase organique. A cet effet, on met en oeuvre les moyens bien connus par l'homme de l'art, par exemple passage sur agent de dessiccation (y compris un filtre à membrane hydrophobe) ou l'adjonction d'un tiers solvant inerte par rapport au composé de Mn+, ayant un point d'ébullition, de préférence, inférieur à 100 C et formant un azéotrope avec l'eau puis distillation de l'azéotrope obtenu. A titre de tiers solvants convenant à l'invention, on peut citer les hydrocarbures aliphatiques, tels que l'hexane,
I'heptane, les hydrocarbures cycloaliphatiques : aromatiques, ou les alcools tels que par exemple, éthanol, éthylène glycol, diéthyléne glycol etc...For some applications it is possible to use the reaction mixture as it is but sometimes it is desirable to remove water which may represent 1 to 3% by weight of the organic phase. For this purpose, the means well known to those skilled in the art are used, for example a passage on a drying agent (including a hydrophobic membrane filter) or the addition of a third solvent which is inert with respect to the composed of Mn +, having a boiling point, preferably less than 100 ° C., and forming an azeotrope with water and then distilling off the azeotrope obtained. As third solvents suitable for the invention, mention may be made of aliphatic hydrocarbons, such as hexane,
Heptane, cycloaliphatic hydrocarbons: aromatic, or alcohols such as, for example, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol etc.
II est préférable, notamment pour les applications comme adjuvant du gazole que la teneur en eau soit au plus égale à 149, avantageusement à 1 pour mille, de préférence a 100 ppm. It is preferable, particularly for applications as a diesel fuel adjuvant, that the water content is at most equal to 149, advantageously 1 per thousand, preferably 100 ppm.
L'on va maintenant examiner le second terme de l'alternative, à savoir contrainte forte pour les acides amphiphiles, mais plus faibles pour l'essentiel des particules. We will now examine the second term of the alternative, ie strong stress for the amphiphilic acids, but weaker for the bulk of the particles.
II convient de rappeler que les meilleures performances des sols sont obtenues lorsque un système de contraintes est complété au moins partiellement par diverses contraintes de l'autre système. Certaines des contraintes sont communes, aussi les descriptions détaillées dans la première partie ne sont reprises que succinctement dans cette deuxième partie. les sols répondant aux deux types de contraintes sont les meilleurs. It should be remembered that the best soil performances are obtained when a system of constraints is completed at least partially by various constraints of the other system. Some of the constraints are common, so the descriptions detailed in the first part are only briefly covered in this second part. soils that meet both types of constraints are the best.
Le domaine préféré est de 15 à 25 atomes de carbone pour les acides dudit système amphiphile. The preferred range is from 15 to 25 carbon atoms for the acids of said amphiphilic system.
Lorsque le système est un mélange d'acides le nombre de carbone peut être fractionnaire puisqu'il s'agit alors d'une moyenne et les contraintes sur la moyennes sont avantageusement les meme que celles ci-dessus pour l'un des, ou le, constituant(s) dudit système amphiphile. La contrainte minimale est que la moyenne des atomes de carbone des acides dudit système amphiphile soit au moins égale à 10 atomes de carbone. Plus spécifiquement la moyenne des atomes de carbone des acides dudit système amphiphile est avantageusement de 11 à 25, de préférence de 15 à 25. When the system is a mixture of acids the carbon number can be fractional since it is then an average and the constraints on the average are advantageously the same as those above for one of, or the component (s) of said amphiphilic system. The minimum stress is that the average of the carbon atoms of the acids of said amphiphilic system is at least equal to 10 carbon atoms. More specifically, the average of the carbon atoms of the acids of said amphiphilic system is advantageously from 11 to 25, preferably from 15 to 25.
Pour obtenir de meilleurs résultats, surtout quand la longueur de chaîne est faible (inférieure à 14 atomes de carbone), lorsque la ramification est unique et surtout lorsqu'elle est située en position gamma ou delta de l'atome porteur de l'hydrogène acide, il est très souhaitable que cette ramification soit d'au moins deux atomes de carbone, avantageusement trois. For best results, especially when the chain length is low (less than 14 carbon atoms), when the branching is unique and especially when it is located in the gamma or delta position of the atom carrying the acidic hydrogen it is very desirable that this branching be at least two carbon atoms, advantageously three.
Pour expliciter la nomenclatures des positions on trouvera ci-après les exemples du phosphate acide de di éthyl-2hexyles et de l'acide éthyl-2 octanoique
To clarify the nomenclatures of the positions, the examples of 2-ethylhexyl acid phosphate and 2-ethyl-2-octanoic acid are given below.
<tb> <SEP> position <SEP> alpha <SEP> <SEP> bêta <SEP> gamma <SEP> \ <SEP> delta
<tb> (fonction <SEP> H) <SEP> - <SEP> (atome) <SEP> - <SEP> (atome) <SEP> - <SEP> <SEP> (atome) <SEP> i <SEP> - <SEP> (atome) <SEP> - <SEP> (atome) <SEP>
<tb> <SEP> HO <SEP> -P(C8H <SEP> 7) <SEP> -0 <SEP> : <SEP> -CH2 <SEP> -CH(C2H5) <SEP> -CH2(C3H7)
<tb> <SEP> HO <SEP> j <SEP> <SEP> -CO <SEP> | <SEP> -CH(C2H5) <SEP> CH2 <SEP> | <SEP> CH2 <SEP> | <SEP> CH2(C3H7)
<tb>
On préfère que la partie linéaire la plus longue soit d'au moins 6, de préférence 8 carbones. <tb><SEP> position <SEP> alpha <SEP><SEP> beta <SEP> gamma <SEP> \ <SEP> delta
<tb> (function SEP> H) SEP>SEP>SEP>SEP>SEP>SEP> - <SEP> (atom) <SEP> - <SEP> (atom) <SEP>
<tb><SEP> HO <SEP> -P (C8H <SEP> 7) <SEP> -0 <SEP>: <SEP> -CH2 <SEP> -CH (C2H5) <SEP> -CH2 (C3H7)
<tb><SEP> HO <SEP><SEP><SEP> -CO <SEP> | <SEP> -CH (C2H5) <SEP> CH2 <SEP> | <SEP> CH2 <SEP> | <SEP> CH2 (C3H7)
<Tb>
It is preferred that the longest linear portion be at least 6, preferably 8 carbons.
II est avantageux que le pKa d'au moins un des acides soit au plus égal à 5, de préférence à 4,5. It is advantageous for the pKa of at least one of the acids to be at most 5, preferably 4.5.
II est également avantageux que la ou les chaîne(s) latérale(s) des acides ramifiés comporte au moins deux atomes, de préférence trois atomes de carbone. It is also advantageous if the side chain (s) of the branched acids comprise at least two atoms, preferably three carbon atoms.
II est préférable, notamment lorsque les acides sont des acides carboxyliques, que le système d'acide amphiphile soit un mélange d'acides. It is preferable, especially when the acids are carboxylic acids, that the amphiphilic acid system is a mixture of acids.
Dans ce cas les conditions sur la ramification doivent jouer sur au moins la moitié, avantageusement le deux tiers, de préférence les quatre cinquièmes en mole des acides constitutifs dudit système d'acide(s) amphiphile. In this case the conditions on the branching must operate on at least half, advantageously two thirds, preferably four fifths by mole of the constituent acids of said system of amphiphilic acid (s).
Parmi les acides donnant de très bons résultats, on peut citer les acides contenant du phosphore, comme les acides phosphoriques, notamment les diesters de l'acide phosphorique, les acides phosphoniques, et leurs mono esters, et les acides phosphiniques. Among the acids giving very good results, mention may be made of phosphorus-containing acids, such as phosphoric acids, in particular diesters of phosphoric acid, phosphonic acids, and their mono esters, and phosphinic acids.
Parmi les acides carboxyliques donnant de bons résultats, il convient de citer les acides constitutifs du mélange d'acides connu sous le nom d'acide isostéarique. Le système d'acide est avantageusement l'acide isostéarique lui-même. Among the carboxylic acids giving good results, it is appropriate to mention the constituent acids of the mixture of acids known as isostearic acid. The acid system is advantageously isostearic acid itself.
Le point de fusion commençante du système d'acide(s) amphiphile(s) est avantageusement inférieur à 50"C, plus avantageusement inférieur ou égal à 20"C, de préférence au plus égal à 0 C. The starting melting point of the amphiphilic acid (s) system is advantageously less than 50 ° C, more preferably less than or equal to 20 ° C, preferably not more than 0 ° C.
Pour une bonne stabilité et pour une bon extraction il est souhaitable que le rapport molaire entre l'extractant et le métal tétravalent, de préférence le cérium, soit compris entre 0,1 et 0,6, de préférence entre 0,2 et 0,4. Ce rapport croit quand la taille des particules décroît. For a good stability and for a good extraction it is desirable that the molar ratio between the extractant and the tetravalent metal, preferably cerium, is between 0.1 and 0.6, preferably between 0.2 and 0, 4. This report believes when particle size decreases.
Pour obtenir des sols particulièrement stables, comme il a été montré que la présence de particules grossières nuisait à la stabilité à long terme des sols selon la présente invention, ou même des sols réalisés à partir d'acides plus classiques, il est préférable qu'au plus 5 %, avantageusement au plus 1 %, de préférence au plus 0,5 % en masse des particules d'oxyde de métal tétravalent, soit au plus égal à 0,1 micromètre, avantageusement à 0,05 micromètre, de préférence à 0,02 micromètre
Tout diluant conduisant à un sol stable entre dans le cadre de cette invention.To obtain particularly stable soils, as it has been shown that the presence of coarse particles is detrimental to the long-term stability of soils according to the present invention, or even soils made from more conventional acids, it is preferable that at most 5%, advantageously at most 1%, preferably at most 0.5% by weight of the tetravalent metal oxide particles, at most equal to 0.1 micrometer, advantageously at 0.05 micrometer, preferably at most 0.02 micrometer
Any diluent leading to stable soil is within the scope of this invention.
Les sols selon la présente invention peuvent etre utilisés selon de nombreuses mises en oeuvre. Selon la mise en oeuvre désirée, il convient de choisir un compromis en tenant compte des données techniques ci-après ; pour la synthèse et la stabilité il est souhaitable d'éviter les hydrocarbures très apolaires, comme par exemple les hydrocarbures aliphatiques non cycliques. les diluants, tels les ester ou éthers, présentant une fonction polaires donnent de bons résultats, mais pour certains usages peuvent être à éviter dans la mesure du possible. le mélange de diluants peut apporter une solution en compensant la non polarité de certains diluants par l'adjonction de composés polaires, en général des solvants. The floors according to the present invention can be used in many ways. Depending on the desired implementation, a compromise should be chosen taking into account the technical data below; for synthesis and stability it is desirable to avoid highly apolar hydrocarbons, such as non-cyclic aliphatic hydrocarbons. diluents, such as esters or ethers, having a polar function give good results, but for some uses may be to avoid as far as possible. the mixture of diluents can provide a solution by offsetting the non-polarity of certain diluents by the addition of polar compounds, generally solvents.
Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de la présente invention, le sol est utilisé pour former un sol dilué dans un gazole. le sol initial est en général très concentré, ce qui limite la latitude de l'homme de métier. Par ailleurs pour des raisons de compatibilité avec le gazole, et ses nombreux additifs, les diluants sont alors de préférence peu polaires. Comme éléments constitutifs d'un diluant, les composés aromatiques ou aliphatiques sont préférables aux composés présentant une fonction polaire, tel que par exemple les fonctions ester ou éther. According to a particularly advantageous embodiment of the present invention, the soil is used to form a soil diluted in a diesel fuel. the initial soil is generally very concentrated, which limits the latitude of the skilled person. Moreover, for reasons of compatibility with diesel fuel and its numerous additives, the diluents are then preferably not very polar. As constituent elements of a diluent, the aromatic or aliphatic compounds are preferable to the compounds having a polar function, such as, for example, the ester or ether functions.
II est préférable que les diluants aient un indice de Kauri Butanol (mesuré selon la norme ASTM D Il 33) inférieur à 105, avantageusement inférieur à 90. It is preferred that the diluents have a Kauri Butanol number (measured according to ASTM D 1133) less than 105, preferably less than 90.
Pour l'utilisation en tant qu'additif embarqué il est préférable que le point de fusion des diluants, ou mélanges de diluants, soient bas et répondent aux contraintes de point de fusion décrites dans le présent titre à propos du système d'acide amphiphile. For use as an on-board additive it is preferred that the melting point of the diluents, or mixtures of diluents, be low and meet the melting point constraints described in this Title about the amphiphilic acid system.
II est également préférable que ces diluants présentent une solubilité dans l'eau très faible, de préférence inférieure à 5 % en masse, de préférence au plus à 1 %, plus préférentiellement au plus égale à 0,5 % en masse. It is also preferable that these diluents have a very low solubility in water, preferably less than 5% by weight, preferably at most 1%, more preferably at most 0.5% by weight.
De manière symétrique, il est également préférable que l'eau soit soluble à au plus 5 %, de préférence au plus à 1 %, plus préférentiellement au plus à 0,5 % dans le diluant. In a symmetrical manner, it is also preferable that the water is soluble to not more than 5%, preferably not more than 1%, more preferably not more than 0.5% in the diluent.
Parmi les diluants préférés, il en vient de citer les composés hydrocarbonés aromatiques et leurs mélanges, ainsi que les composés aliphatiques et leurs mélanges contenant moins de 50 %, de préférence 25 % ou plus préférentiellement 1 % de composés aromatiques. Among the preferred diluents, there are just mentioned aromatic hydrocarbon compounds and mixtures thereof, and the aliphatic compounds and mixtures thereof containing less than 50%, preferably 25% or more preferably 1% of aromatic compounds.
Les oxydes de métal tétravalent peuvent contenir des proportions relativement réduites de métaux présentant d'autres valences. En général, la proportion d'éléments d'addition. ou d'impuretés, contenue dans les particules de métal tétravalent, ne dépasse 10 % en masse, plus généralement 5 % en masse. The tetravalent metal oxides may contain relatively small proportions of metals having other valences. In general, the proportion of addition elements. or impurities, contained in the tetravalent metal particles, does not exceed 10% by weight, more generally 5% by weight.
La teneur en métal tétravalent du sol selon l'invention est avantageusement au plus égale 2/3 en masse de préférence entre 30 et 40 % (masse). Pour l'utilisation en additif pour diesel embarqué, il est préférable que la teneur ne descendent pas en dessous de 1/6 de préférence de 1/5. The tetravalent metal content of the soil according to the invention is advantageously at most 2/3 by weight, preferably between 30 and 40% (by weight). For use in additive for onboard diesel, it is preferable that the content does not go below 1/6, preferably 1/5.
Les sols organiques, selon la présente invention, sont en général préparés de manière connue par chauffage d'un sol aqueux contenant le dit oxyde de métal tétravalent, en présence dudit diluant et dudit système acide amphiphile. Organic sols, according to the present invention, are generally prepared in known manner by heating an aqueous sol containing said tetravalent metal oxide, in the presence of said diluent and said amphiphilic acid system.
Selon une des caractéristiques particulièrement avantageuses de l'invention il convient de veiller à ce que il n'y ait aucune particule trop grossière dans le sol aqueux et donc dans le sol final. According to a particularly advantageous feature of the invention it should be ensured that there is no too coarse particle in the aqueous soil and thus in the final soil.
L'élimination des particules de tailles les plus grossières peut se faire par toute technique permettant d'éliminer sélectivement les particules les plus grossières. Cette élimination peut se pratiquer sur le sol aqueux, sur le sol organique ou sur les deux. The removal of the coarsest size particles can be done by any technique to selectively remove the coarser particles. This elimination can be done on the aqueous soil, on the organic soil or on both.
Toutefois on préfère qu'il y ait au moins une séparation sur le sol aqueux. La technique préférée est la centrifugation. However, it is preferred that there be at least one separation on the aqueous sol. The preferred technique is centrifugation.
Une centrifugation du sol aqueux correspondant à 1000 à 10 000 G pendant une heure donne en général de bons résultats. On peut toutefois aller jusqu'à des centrifugations correspondant à 50 000 G, la limite n'est qu'une limite d'ordre technologique. A centrifugation of the aqueous sol corresponding to 1000 to 10,000 G for one hour generally gives good results. However, it can go up to centrifugations corresponding to 50 000 G, the limit is only a technological limit.
II est à noter que la centrifugation préalable à l'étape de constitution du sol organique, souvent appelée étape d'extraction, favorise cette dernière. It should be noted that the centrifugation prior to the constitution step of the organic soil, often called extraction step, favors the latter.
Les sols aqueux sont avantageusement réalisés par hydrolyse, de préférence par thermohydrolyse. Parmi les techniques utilisables pour la présente invention, on peut citer les techniques divulguées dans la demande de brevet européen publiée sous le numéro 97563 au nom de la demanderesse. On peut également citer la demande de brevet européen publiée sous le numéro 206907. The aqueous sols are advantageously produced by hydrolysis, preferably by thermohydrolysis. Among the techniques usable for the present invention, mention may be made of the techniques disclosed in the European patent application published under the number 97563 in the name of the applicant. European patent application published under number 206907 can also be mentioned.
Lesdits sols obtenus selon l'invention présentent une concentration en composé de cérium IV qui peut etre très élevée puisqu'elle peut aller jusqu'à 3,5 M à 4 M de
CeO2.Said soils obtained according to the invention have a concentration of cerium IV compound which can be very high since it can be up to 3.5 M to 4 M of
CeO 2.
On constate que le rendement d'extraction du cérium dans la phase organique est très bon puisqu'il peut atteindre 90 à 95 %. It is found that the extraction yield of cerium in the organic phase is very good since it can reach 90 to 95%.
Par diffusion quasi élastique de la lumière, on met en évidence la présence de colloides ayant un diamètre hydrodynamique variable avec les conditions de préparation et inférieure à 100 A (c'est à dire à la mite de détection des appareils actuels). By quasi-elastic light scattering, the presence of colloids having a variable hydrodynamic diameter with the conditions of preparation and less than 100 Å (that is to say the detection of the current apparatus) is demonstrated.
Les sols organiques ainsi élaborés présentent une excellente stabilité. On n'observe pas de décantation au bout de plusieurs mois. The organic so produced soils have excellent stability. Decantation is not observed after several months.
Selon une des caractéristiques préférées de la présente invention, le sol est tel que, ajusté à une concentration en cérium métal contenu de 30 %, la viscosité du sol à 25 "C est au plus égale à 20 mPa.S, avantageusement à 15 mPa.S, de préférence à 10 mPa.S. According to one of the preferred features of the present invention, the sol is such that, adjusted to a 30% concentration of cerium metal, the viscosity of the sol at 25 ° C. is at most 20 mPa · S, advantageously at 15 mPa. .S, preferably at 10 mPa.S.
II est également préférable que les contre anions de la solution de cérium source du sol, ne soient plus présents dans les divers sols selon la présente invention qu'a une teneur au plus égale à 0,1; avantageusement à 0,05, de préférence à 0,03 équivalents par 100 grammes de bioxyde de cérium. cette contrainte est surtout valable pour la couohe superficielle des criStallites, couche d'épaisseur pentaatomique. cette viscosité peut-être mesurée par "low shear" de marque Contraves en faisant varier le gradient de vitesse de 0,01 à 1. It is also preferable that the anions of the cerium source solution of the soil, are no longer present in the various soils of the present invention at a content at most equal to 0.1; preferably at 0.05, preferably at 0.03 equivalents per 100 grams of cerium dioxide. this constraint is especially valid for the superficial couohe of cryStallites, layer of pentaatomic thickness. this viscosity can be measured by Contraves brand "low shear" by varying the speed gradient from 0.01 to 1.
Les sols organiques ainsi obtenus peuvent être dilué pour obtenir des concentrations de 10 à 500 de préférence de 50 à 200 ppm. Le diluant est avantageusement un carburant pour moteur à combustion interne de préférence diesel ; I'invention vise donc aussi des sols dont la phase organique est essentiellement constituée de gazole et de ses additifs. The organic soils thus obtained can be diluted to obtain concentrations of 10 to 500, preferably 50 to 200 ppm. The diluent is advantageously a fuel for internal combustion engine preferably diesel; The invention therefore also targets soils whose organic phase is essentially composed of diesel and its additives.
L'invention concerne également l'utilisation des sols organiques préparés selon l'invention comme siccatifs dans l'industrie des peintures et vernis en vue d'accélérer le séchage des huiles insaturées et comme adjuvants de combustion dans les combustibles ou carburants liquides des générateurs énergétiques tels que moteurs à explosion, brûleurs à mazout ou propulseurs à réaction. Les sols selon l'invention peuvent également être utilisé en cosmétique. The invention also relates to the use of organic sols prepared according to the invention as siccatives in the paint and varnish industry in order to accelerate the drying of unsaturated oils and as combustion aids in fuels or liquid fuels of energy generators. such as internal combustion engines, oil burners or jet engines. The sols according to the invention can also be used in cosmetics.
EXEMPLES
Réactifs:
Sauf s'il en est disposé autrement les réactifs utilisés dans les exemples sont:
- un nitrate cérique préneutralisé à r = + 0,5 (cf. brevet européen au nom de la
demanderesse publié sous le n"153227)
- un agent extractant de l'acide oléique, qui peut être remplacé sans modification
par de l'oléine (70 % acide oléique + 30 % acide linoléique)
- un solvant, le SOLVESSO 150, qui n'est pas spécifique et peut être remplacé par
de l'ISOPAR L, de l'hexane ou même du gasoil.EXAMPLES
Reagents:
Unless otherwise stated, the reagents used in the examples are:
- a preeneutralized ceric nitrate at r = + 0.5 (see European patent in the name of
applicant published under No 153227)
an extractant of oleic acid, which can be replaced without modification
with olein (70% oleic acid + 30% linoleic acid)
a solvent, SOLVESSO 150, which is not specific and can be replaced by
ISOPAR L, hexane or even gas oil.
Mode opératoire général:
Le mode opératoire des exemples est le suivant:
- la première étape consiste en la synthèse du précurseur qui est un sol aqueux
de colloides de CeO2 dont la taille (MET ) est comprise entre 3 et 5 nm.General procedure:
The procedure of the examples is as follows:
the first step consists in the synthesis of the precursor which is an aqueous sol
of CeO2 colloids whose size (TEM) is between 3 and 5 nm.
La solution de nitrate cérique à r = + 0,5 est placée dans un autoclave recouvert de tantale. La concentration de la solution utilisée est de 80 g/l exprimée en CeO2. The ceric nitrate solution at r = + 0.5 is placed in an autoclave covered with tantalum. The concentration of the solution used is 80 g / l expressed in CeO 2.
L'autoclavage est réalisé à 1600 C pendant 4 heures, avec une montée en température en 1 heure. L'agitation est maintenue pendant toute l'opération. Autoclaving is carried out at 1600 ° C. for 4 hours, with a rise in temperature in 1 hour. Stirring is maintained throughout the operation.
A l'issu de rautoclavage, le produit est décanté puis séparé (filtré et essoré) des eaux mères. II est ensuite redispersé dans l'eau, ce qui permet d'obtenir un sol aqueux stable. La concentration de ce sol est de 150 g/l. After autoclaving, the product is decanted and then separated (filtered and drained) from the mother liquors. It is then redispersed in water, which makes it possible to obtain a stable aqueous sol. The concentration of this soil is 150 g / l.
Exemple
Réactifs
- un citrate cérique préneutralisé à r = + 0,5 et à une concentration de 80g/l en cérium
- un agent extractant de l'acide oléique,
Première retape:
La solution de nitrate cérique à r = +0,5 est placée dans un autoclave recouvert de tantale. La concentration de la solution utilisée est de 80 g/l exprimée en CeO2.Example
Reagents
a preneutralized ceric citrate at r = + 0.5 and at a concentration of 80 g / l in cerium
an extracting agent for oleic acid,
First step back:
The ceric nitrate solution at r = +0.5 is placed in an autoclave covered with tantalum. The concentration of the solution used is 80 g / l expressed in CeO 2.
L'au:oclavage est réalisé à 160 C pendant 4 heures, avec une montée en températu e en 1 heure. The au: oclavage is performed at 160 C for 4 hours, with a rise in temperature in 1 hour.
L'agftation est maintenue pendant toute l'opération. The agftation is maintained throughout the operation.
La solution obtenue est filtrée sur fritté n 4. The solution obtained is filtered on sintered n.
Le produit est ensuite redispersé dans l'eau, ce qui permet d'obtenir un sol aqueux stable. La concentration de ce sol est de 150 g/
La seconde etaDe de la préparation est le transfert des colloïdes de la phase aqueuse à la phase organique.The product is then redispersed in water, which makes it possible to obtain a stable aqueous sol. The concentration of this soil is 150 g /
The second stage of the preparation is the transfer of the colloids from the aqueous phase to the organic phase.
Dans un ballon, on place une quantité dosée de sol aqueux de CeO2, à laquelle on ajoute le mélange organique qui est tel que le rapport molaire acide oléique/cénum soit de 0.3 et le rapport SOLVESSO 150/acide oléique soit de 3.75. In a flask, a metered quantity of aqueous CeO 2 sol is added, to which is added the organic mixture which is such that the molar ratio of oleic acid / enum is 0.3 and the SOLVESSO 150 / oleic acid ratio is 3.75.
Dans l'exemple considéré, ceci conduit à utiliser
- 24.8 g de CeO2 (soit 0,1651 de sol à 150 g/l),
- 12.2 g d'acide oléique,
- 45.7 9 de SOLVESSO 150.In the example considered, this leads to use
- 24.8 g of CeO2 (ie 0.1651 sol at 150 g / l),
- 12.2 g of oleic acid,
- 45.7 9 of SOLVESSO 150.
Le mélange est ensuite chauffé à 100" C à reflux pendant environ 10 heures. The mixture is then heated at 100 ° C under reflux for about 10 hours.
Après refroidissement, la phase organique est séparée de la phase aqueuse puis filtrée sur filtre hydrophobe.After cooling, the organic phase is separated from the aqueous phase and then filtered on a hydrophobic filter.
Le tr':e exact du sol est ensuite mesuré par calcination (extrait sec après 6 heures à 950 C). The exact amount of soil is then measured by calcination (dry extract after 6 hours at 950 C).
On obtint ainsi un sol de stabilité mesurée supérieure à 4 mois (durée de réchantillon), dont la concentration en CeO2 est de 29,1 %(masse), et dont la taille de colloides (mesurée par MET) est comprise entre 3 et 5nm. This gives a soil stability measured greater than 4 months (sample duration), the concentration of CeO2 is 29.1% (mass), and the colloid size (measured by MET) is between 3 and 5nm .
.EXEMPLE 2 Mélange d'un sol organique de cérium et d'un sel de strontium selon l'invention
On répare un sel de strontium de l'anhydride succinique de poly isobutylène de poids moléculaire 420 Sr-PlBSA 420, tel que décrit dans les exemples 13 et 14 du brevet WO 96/34074 de la Société OCTEL. EXAMPLE 2 Mixture of an organic cerium sol and a strontium salt according to the invention
A strontium salt of the polyisobutylene succinic anhydride of molecular weight 420 Sr-PlBSA 420 is repaired, as described in Examples 13 and 14 of the OCTEL patent WO 96/34074.
On procède ensuite à un mélange du sol organique de cérium décrit à l'exemple 1 avec le sel Sr-PIBSA 420 dans les proportions suivantes : 90% molaire de cérium et 10% molaire de Sr. The organic cerium sol described in Example 1 is then mixed with the Sr-PIBSA 420 salt in the following proportions: 90 mol% of cerium and 10 mol% of Sr.
EXEMPLE 3
Mélange d'un sol organique de cenum et d'un sel de strontium selon l'invention
On procède comme à l'exemple 2 en mettant en oeuvre le sol organique de cérium et le sel à Sr-PI BSA 420 dans les proportions suivantes : 75% molaire de cérium et 25% molaire de Sr.EXAMPLE 3
Mixture of an organic soil of cenum and a salt of strontium according to the invention
The procedure is as in Example 2 using the organic cerium sol and the Sr-PI BSA 420 salt in the following proportions: 75 mol% of cerium and 25 mol% of Sr.
Performances . mesure de la température d'inflammation des suies
On procède de la manière suivante
Un noir de carbone dont on sait qu'il peut être produit de manière reproductive (réf. ELFTEX 125 n" 137 de chez CABOT) a été sélectionné pour ces propriétés en terme de taille de particule et de surface spécifique. Celles-ci respectivement de 60 nm et 30 m2/g sont du même ordre de grandeur que les particules carbonées émises en sortie d'un échappement de moteur diesel. Ce noir de carbone est imprégné par de l'additif de manière à obtenir une teneur finale de 15% en poids (équivalent métal. (Ce +
Sr). Cette teneur est représentative de ce qui peut être obtenu dans les particules émises à l'échappement d'un moteur diesel, lors de la mise en oeuvre d'un additif dans du gazole. L'imprégnation est réalisée de la même manière que l'on prépare les catalyseurs supportés parla technique dite d'imprégnation à sec. Du noir de carbone et la quantité voulue d'additif sont intimement mélangés dans un récipient en verre jusqu'à l'obtention d'une pate homogène. Ensuite, l'ensemble est séché une nuit à 95"C. Le suivi en Analyse Thermo Gravimétrique (ATG) de la combustion dans l'air de ce noir de carbone imprégné permet de mettre en évidence le plus ou moins grand effet catalytique ainsi généré par la présence de l'additif. L'additif sera considéré cornme d'autant plus actif que la température correspondante de début de combustion du carbone durant l'ATG sera basse. Un essai réalisé avec le noir de carbone non imprégné d'additif sert de référence. L'ATG est réalisée avec une charge de 20 à 25 mg de noir de carbone, dans un débit d'air de 3,5 Nl/h et avec une programmation de température entre la température ambiante et 900"C à raison de 1 00C/mn. Performance. measurement of the soot ignition temperature
We proceed as follows
A carbon black known to be reproductively produced (reference ELFTEX 125 n ° 137 from CABOT) was selected for these properties in terms of particle size and specific surface area. 60 nm and 30 m2 / g are of the same order of magnitude as the carbon particles emitted at the outlet of a diesel engine exhaust.This carbon black is impregnated with the additive so as to obtain a final content of 15% by weight. weight (metal equivalent.
Sr). This content is representative of what can be obtained in the particles emitted at the exhaust of a diesel engine when an additive is used in diesel fuel. The impregnation is carried out in the same manner as the catalysts supported by the so-called dry impregnation technique. Carbon black and the desired amount of additive are intimately mixed in a glass vessel until a homogeneous paste is obtained. Then, the whole is dried overnight at 95 ° C. The monitoring in Thermo Gravimetric Analysis (ATG) of the combustion in the air of this impregnated carbon black makes it possible to highlight the greater or lesser catalytic effect thus generated. by the presence of the additive.The additive will be considered as all the more active as the corresponding temperature of the beginning of combustion of the carbon during the ATG will be low.A test carried out with the non-impregnated carbon black of additive The ATG is carried out with a charge of 20 to 25 mg of carbon black, in an air flow rate of 3.5 Nl / h and with a temperature programming between room temperature and 900 "C at a rate of of 100C / min.
Pour les mélanges préparés selon les exemples 1 à 3, les températures d'.-'lammation sont rassemblées dans le tableau ci-dessous: Résultats par ATG
For the mixtures prepared according to Examples 1 to 3, the ignition temperatures are collated in the table below: Results by ATG
<tb> <SEP> Additifs <SEP> T <SEP> inliammation <SEP> (0C > <SEP>
<tb> <SEP> sans <SEP> 580
<tb> <SEP> Ce <SEP> (exem <SEP> le <SEP> 1) <SEP> 305
<tb> Ce <SEP> -Sr <SEP> (exemple <SEP> 2) <SEP> <SEP> 230 <SEP>
<tb> <SEP> Ce-Sr <SEP> (exemple <SEP> 3) <SEP> 210
<tb>
Les résultats obtenus montrent sans ambiguité que la température d'inflammation des suies est abaissée de façon significative lorsque les particules de carbone sont imprégnées par un additif constitué par le mélange d'un sol organique de cérium et d'un sel de strontium. <tb><SEP> Additives <SEP> T <SEP> inliammation <SEP>(0C><SEP>
<tb><SEP> without <SEP> 580
<tb><SEP> This <SEP> (exem <SEP><SEP> 1) <SEP> 305
<tb> This <SEP> -Sr <SEP> (example <SEP> 2) <SEP><SEP> 230 <SEP>
<tb><SEP> Ce-Sr <SEP> (example <SEP> 3) <SEP> 210
<Tb>
The results obtained show unambiguously that the soot ignition temperature is lowered significantly when the carbon particles are impregnated with an additive consisting of the mixture of an organic cerium sol and a strontium salt.
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