Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Срочные публикации в журналах ВАК и зарубежных журналах Скопус (SCOPUS)!




Разделы: Химия
Размещена 10.12.2015. Последняя правка: 04.03.2016.

БИНАРНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ

Эшкурбонов Фуркат Бозорович

преподаватель

Термезского государственного университета

преподаватель

Касимов Шерзод Абдузоирович Преподаватель, кафедра химии, Термезский государственный университет, г. Термез. Республика Узбекистан Эшкурбонов Фуркат Бозорович Преподаватель, кафедра химии, Термезский государственный университет, г. Термез. Республика Узбекистан Холназаров Баходир А. магистрант, технического факультета, Термезский государственный университет, г. Термез. Республика Узбекистан


Аннотация:
В статье изучено распределения анионных комплексов некоторых металлов в системах с бинарными экстрагентами на основе четвертичных аммониевых оснований с целью изучения состава экстрагируемых комплексов, а также сопоставления экстракционных свойств бинарных экстрагентов на основе жирных кислот.


Abstract:
The paper studied the distribution of anionic complexes of certain metals in systems with binary extractants based on quaternary ammonium compounds in order to study the composition of the extractable complexes , as well as a comparison of extraction properties of binary extracting agents based on fatty acids .


Ключевые слова:
разделение; экстракция; четвертичные аммониевые основания; экстрагент; стеарат тетраэтиламмония; реэкстракция;

Keywords:
separation; extraction; quaternary ammonium base; extractant; stearate tetraethylammonium; reextraction.


УДК. 542.61:547.775

 

Введение. Одним из наиболее перспективных методов разделения смесей является жидкостная экстракция. Основным преимуществом этого метода является высокая избирательность и чистота разделения, возможность работы как с большими, так и самыми малыми концентрациями веществ, отсутствие загрязнений продуктов, легкость технологического и аппаратурного оформления, возможность осуществления непрерывного процесса, автоматизация и, наконец, высокая производительность. Отыскание и изучение новых экстрагентов – одно из важнейших направлений исследований в области экстракции. Наряду с созданием экстрагентов группового, коллективного действия, особенно остро стоит задача синтеза и испытания соединений, способных экстрагировать металлы с высокой избирательностью. Развитие экстракционных методов достигло такой ступени, что в настоящее время можно экстрагировать любой элемент или разделить любую пару элементов путем применения тех или иных экстракционных систем или выбора соответствующих условий экстракции [2].

Соли четвертичных аммониевых оснований (ЧАО) являются высокоэффективными экстрагентами для извлечения анионогалогенидных комплексов металлов, в том числе металлов платиновой группы. Показано, что системы с бинарными экстрагентами (солями органических оснований с органическими кислотами) характеризуются особенностями межфазного распределения веществ, что проявляется в упрощении процессов реэкстракции, а также некоторых случаях в повышении эффективности разделения по сравнению с исходными ионообменными экстрагентами [3].

В связи с этим возник интерес исследовать распределение анионных комплексов некоторых металлов в системах с бинарными экстрагентами на основе ЧАО, с целью изучения состава экстрагируемых комплексов, а также сопоставления экстракционных свойств бинарных экстрагентов на основе жирных кислот.

Методика эксперимента. Для экстракции использовали бинарный экстрагент стеарат тетраэтиламмония. В качестве исходного соединения использовали тетраэтиламмоний бромид. Бинарный экстрагент получали встряхиванием водного раствора, содержащего бромид тетраэтиламмония и стеарат натрия с мольным соотношениям 1:1. Образующийся дисперсный раствор отфильтровали с помощью водяного насоса, промыли дистиллированной водой и сушили при температуре 400С в течение 2 часов в сушильном шкафу. При изучении растворения полученного бинарного экстрагента было установлено, что в ацетоне он мало растворятся, в хлороформе больше, чем в ацетоне, а в других растворителях практически не растворяется. Для экстракционных экспериментов использовали хлоридные соли металлов. Перед экстракцией приготовили 0,1 н. модельные растворы солей экстрагируемых металлов. В качестве растворителя использовали хлороформ квалификации «ч.д.а.». Экстракцию проводили в пробирках со шлифованными пробками интенсивным встряхиванием, при соотношении водной и органической фаз 5:1, при 200С в течение 30 мин, что было достаточно для установления постоянных значений коэффициент распределения (рН≥5). Концентрацию ионов металлов в водных растворах определяли и сравнивали фотометрическим методом на КФК-2М, а также и методами трилонометрического и потенциометрического титрования, в органических фазах – по разности между концентрациями в исходном растворе и водной фазе после экстракции. Концентрацию кислот в водной и органической фазах определяли методами кислотно-основного титрования. Значения рН и  электродных потенциалов определяли с помощью стеклянного электрода на рН-метрах ОР-211/1. Полученные данные показаны на рисунке.

 http://storage4.static.itmages.ru/i/15/1206/h_1449398176_9834892_9806536df6.png
Рис. Зависимость значений рН водной фазы на степень экстракции хлоридных растворов  металлов  с помощью стеарата тетраэтиламмония в хлороформе.

По литературным данным [1,4] известно, что при экстракции некоторых металлов (Zn(II), Pb(II)), существующих в хлоридных растворах в виде прочных комплексных анионов, зависимость коэффициентов распределения от величины рН водной фазы при экстракции бинарными экстрагентами на основе кислород содержащих органических кислот, характеризуются двумя участками – при большой кислотности значения DM практически не зависят от CHCl (при постоянном CCl(в)), а при увеличение значений рН коэффициенты распределения металлов падают. Было установлено, что распределение в этом случае описывается переходом от анионообменной экстракции к бинарной экстракции комплексных кислот. Поскольку металлы присутствуют в слабокислом хлоридном растворе в виде различных катионных и анионных комплексов, состав и соотношение которых для различных металлов определяется константами комплекс образования, то их распределение в органическую фазу может происходить в виде солей стеарата, а также в виде ионных ассоциатов с ЧАО. В связи с этим уместно было разделить исследуемые нами элементы на три условные группы: экстрагирующиеся преимущественно в виде катионной формы, анионной, а также одновременно в виде обеих форм. На рисунке помешены экспериментальные данные для металлов, которые эффективно извлекаются солями ЧАО. Среди этих металлов цинк и свинец, образующие устойчивые хлорокомплексные анионы, поэтому в системе с бинарным экстрагентом они преимущественно извлекаются в виде ионных ассоциатов состава (R4N)m-nMClm в соответствии с уравнением бинарной экстракции кислот.
        Стеариновая кислота экстрагирует цинк из слабокислотных хлоридных растворов. Поэтому, можно предположить, что экстракция цинка протекает с образованием в органической фазе двух экстрагируемых соединений, таких как соли стеариновой кислоты и тетраэтиламмония. В соответствие с экспериментальными данными экстрагируемость металлов увеличивается в ряду Pb(II) < Zn(II) < Ni(II) < Cu(II). Этот ряд, в основном, совпадает с экстракционным рядом для стеариновой кислоты при экстракции металлов из хлоридных растворов.

            Обсуждение результатов.Полученные экспериментальные данные по экстракции металлов из хлоридных растворов стеарата тетраэтиламмония показывают возможность их эффективного разделения, а при необходимости и коллективного извлечения металлов, обладающих различными свойствами. Это обусловлено тем, что металлы могут извлекаться в органическую фазу как при образовании стеаратов, так и солей ЧАО с металл содержащими хлор комплексами.  

Для реэкстракции металлов в системах с бинарным экстрагентом можно применять способы, используемые в системах с нейтральными, катион обменными и анионообменными экстрагентами. С этой целью была исследована реэкстракция металлов из органической фазы, полученной при экстракции металлов из растворов смеси солей металлов  с 1М HCl, с использованием последовательно растворов 0,1 н. H2SO4 и растворы комплексообразователей: 1% NH3 и 1% тиомочевины. Слабый раствор кислоты использовался для  предотвращения гидролитических процессов. 

Таблица. Результаты последовательной реэкстракции металлов из органической фазы различными реагентами (Сэ.(исх)=0,3М, Vo:Vв=1:3) 

Металл

СМе(о)исх*102, М

Реэкстракция, %

H2SO4,

0,1 н.

NH3,

1%

Тиокарбамид, 1%

Реэкстракция за 3 контакта

Cu(II)

3,15

3,5

5,4

7,8

16,7

Ni(II)

2,95

14,6

5,8

5,3

25,4

Zn(II)

2,7

72,4

1,7

2,3

76,5

Pb(II)

1,75

4,5

2

3,7

10,2

 

Полученные результаты (табл.) позволяют выбрать перспективные системы для разделения металлов и предложить возможные способы их реэкстракции. Например, достаточно эффективно протекает реэкстракция цинка с использованием 0,1н. раствора серной кислоты. В данных условиях медь, образующая наиболее устойчивой стеарат, практически не извлекалась из органической фазы, поскольку концентрация раствора аммиака была недостаточной, но при использовании более концентрированного раствора аммиака, медь реэкстрагируется полностью. Использование несколько ступеней реэкстракции позволило существенно увеличить извлечение металлов из водной фазы.

Таким образом, полученные результаты содержат информацию полезную для создания новых экстракционных методов разделения металлов с целью решения конкретных практических задач, причем разделение возможно как на стадии экстракции, так и реэкстракции.

Библиографический список:

1. Вошкин А.А. Исследование экстракции солей металлов бинарными экстрагентами на основе четвертичных аммониевых оснований, дисс. по уч.ст.к.х.н., М.: 2003, 170 с.
2. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение. М.; «Наука»,- 1984,-с. 144.
3. Межов Э.А. Экстракция аминами, солями аминов и четвертичных аммониевых оснований. // Справочник по экстракции. М. Атомиздат. -1977. -304 С.
4. Холькин А.И., Кузьмин В.И. Бинарная экстракция. //Ж. неорган, химии. -1982. -Т.27. -С. 2070-2074.




Рецензии:

10.12.2015, 11:52 Шахаб Сиямак Насер
Рецензия: Рецензируемая статья "БИНАРНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ" относится к одному из важных направлений химической технологии. Экстракция в системах: жидкость-жидкость – процесс разделения, основанный на извлечении одного или нескольких растворенных веществ из одной жидкости другой жидкостью, практически не смешивающейся с первой. Процесс находит широкое применение в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Эффективно используется для выделения в чистом виде различных продуктов органического и нефтехимического синтеза, извлечения и разделения редких и рассеянных элементов, очистки сточных вод. Статья написана на хорошем научном языке. Тема является актуальной. Предлагаю авторам подумать над аннотацией: "В статье изучено исследование..." звучит некорректно. Из ключевых слов убрать "бинарная". Нужно разбить статью на несколько частей: введение, методика эксперимента, обсуждение результатов, список литературы. Статья может быть рекомендована к печати после необходимых правок.

12.12.2015, 20:43 Шахаб Сиямак Насер
Рецензия: Уважаемые авторы! Еще раз посмотрите Аннотацию: "В статье изучено распределения..." Статья рекомендована к печати в журнал.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх