ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ АНИОННЫХ ПАВ В ЭКСТРАКЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 14
1.1. РАССЛАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПАВ 14
1.2. СИСТЕМЫ С ВЫСАЛИВАНИЕМ ПАВ 16
1.2.1. СИСТЕМЫ ВОДА - ОКСИФОС Б - НЕОРГАНИЧЕСКИЙ
ВЫСАЛИВАТЕЛЬ 16
1.2.2. СИСТЕМЫ ВОДА - АЛКИЛСУЛЬФОНАТ ИЛИ АЛКИЛСУЛЬФАТ -
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ВЫСАЛИВАТЕЛЬ 23
1.3. ЭКСТРАКЦИЯ ИОННЫМИ АССОЦИАТАМИ АПАВ 27
1.3.1. СМЕСЬ АПАВ И КПАВ 28
1.3.2. СМЕСЬ АПАВ И ИОННАЯ ЖИДКОСТЬ 34
1.4. ЭКСТРАКЦИЯ СМЕСЯМИ АПАВ И НПАВ 34
1.5. ЭКСТРАКЦИЯ ОБРАТНЫМИ МИЦЕЛЛАМИ ПАВ 35
1.6. КИСЛОТНО-ИНДУЦИРОВАННАЯ ЭКСТРАКЦИЯ 36
ГЛАВА 2. ПРИБОРЫ, РЕАКТИВЫ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 38
2.1. РЕАКТИВЫ, РАСТВОРЫ И ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЕ 38
2.2. ПРИБОРЫ 41
2.3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
2.3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ МЕТОДОМ
РЕФРАКТОМЕТРИИ 42
2.3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ РАСТВОРОВ
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТЫ 42
2.3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ИОНИЗАЦИИ
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТЫ МЕТОДОМ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ 43
2.3.4. ПОСТРОЕНИЕ ФАЗОВЫХ ДИАГРАММ СИСТЕМ 43
2.3.5. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ НА ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ 46
2.3.6. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ НА
ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ 46
2.3.7. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 46
2.3.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВОВ КОМПЛЕКСОВ МЕТАЛЛОВ 47
2.3.9. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ИОНОВ
МЕТАЛЛОВ 48
ГЛАВА 3. ЖИДКОФАЗНЫЕ И ЭКСТРАКЦИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В
СИСТЕМАХ, РАССЛАИВАЮЩИХСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫСАЛИВАНИЯ .. 50
3.1. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ВОДА - АПАВ -
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КИСЛОТА 50
3.1.1. РАССЛАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ СУЛЬФОНОЛА 50
3.1.1.1. СИСТЕМА ВОДА - СУЛЬФОНОЛ - СЕРНАЯ КИСЛОТА 51
3.1.1.2. СИСТЕМА ВОДА - СУЛЬФОНОЛ - ХЛОРОВОДОРОДНАЯ
КИСЛОТА 53
3.1.1.3. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ РАЗРЕЗОВ СИСТЕМЫ ВОДА -
СУЛЬФОНОЛ - ХЛОРОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА - ДИАНТИПИРИЛМЕТАН 55
3.1.2. РАССЛАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ
ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТА НАТРИЯ 59
3.1.2.1. СИСТЕМА ВОДА - ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ - СЕРНАЯ
КИСЛОТА 60
3.1.2.2. СИСТЕМА ВОДА - ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ -
ХЛОРОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА 62
3.1.2.3. СИСТЕМА ВОДА - ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ - СЕРНАЯ
КИСЛОТА - ХЛОРИД АММОНИЯ 64
3.1.3. РАССЛАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТЫ 66
3.1.3.1. СИСТЕМА ВОДА - АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА -
СЕРНАЯ КИСЛОТА 67
3.1.3.2. СИСТЕМА ВОДА - АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА -
ХЛОРОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА 69
3.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ
АПАВ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ 71
3.2.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМАХ ВОДА - АПАВ - НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КИСЛОТА 71
3.2.2. ЭКСТРАКЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С
АНТИПИРИНОМ 72
3.2.3. ЭКСТРАКЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С
ДИАНТИПИРИЛАЛКАНАМИ 75
3.2.3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА КОМПЛЕКСА СКАНДИЯ С
ДИАНТИПИРИЛМЕТАНОМ 88
3.2.3.2. ЭКСТРАКЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С
ДИАНТИПИРИЛАЛКАНАМИ В СИСТЕМАХ ВОДА - ПАВ - СЕРНАЯ КИСЛОТА - ХЛОРИД АММОНИЯ 90
3.2.4. ЭКСТРАКЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С 1,10-
ФЕНАНТРОЛИНОМ 93
3.2.4.1. ЭКСТРАКЦИЯ СМЕСИ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С 1,10-
ФЕНАНТРОЛИНОМ 98
3.2.4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА КОМПЛЕКСА НИКЕЛЯ С 1,10-
ФЕНАНТРОЛИНОМ 99
3.2.4.3. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
НИКЕЛЯ С 1,10-ФЕНАНТРОЛИНОМ 101
3.2.5. ЭКСТРАКЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ С 1,2,3-
БЕНЗОТРИАЗОЛОМ 105
3.2.5.1. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
МЕДИ(11) С 1,2,3-БЕНЗОТРИАЗОЛОМ 110
3.2.5.2. ЭКСТРАКЦИЯ ПАЛЛАДИЯ 1,2,3-БЕНЗОТРИАЗОЛОМ В
ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 113
3.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 115
ГЛАВА 4. ЖИДКОФАЗНЫЕ И ЭКСТРАКЦИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В
СИСТЕМАХ, РАССЛАИВАЮЩИХСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 117
4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ
ДИССОЦИАЦИИАЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТЫ 117
4.2. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ С ХИМИЧЕСКИМ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ НА ОСНОВЕ АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТЫ 119
4.2.1. СИСТЕМА ВОДА - АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА - АНТИПИРИН 119
4.2.2. СИСТЕМА ВОДА - АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА - 1,2,3- БЕНЗОТРИАЗОЛ 121
4.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМАХ С
ХИМИЧЕСКИМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ 123
4.3.1. ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ ВОДА -
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА - АНТИПИРИН 123
4.3.2. ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ МЕДИ(П) В СИСТЕМЕ ВОДА -
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА - 1,2,3-БЕНЗОТРИАЗОЛ 127
4.4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 131
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 132
Экстракционные методы извлечения, разделения и концентрирования
широко распространены в технологии и практике аналитической химии. Преимуществами метода являются экспрессность, эффективность, возможность
применения в токсикологической химии, химической технологии, фармации,
биохимии. Метод экстракции позволяет переводить вещества из сильно разбавленных растворов в небольшой объем органического растворителя, т.е. концентрировать. Так же эти методы хорошо сочетаются с физическими и физикохимическими методами определения ионов металлов, что позволяет существенно улучшить метрологические характеристики анализа различных природных и технических объектов. Тем не менее, экстракционные методы обладают
некоторыми недостатками, основным из которых является применение легколетучих, пожароопасных и токсичных органических растворителей.
Одним из решений проблемы повышения безопасности экстракционных
процессов является использование систем без органического растворителя. Расслаивание в таких системах может возникать вследствие химического взаимодействия компонентов водного раствора, что наблюдается в тройных системах,
содержащих слабое органическое основание (например, антипирин, дифенилгуанидин) и слабую органическую кислоту (нафтали-2-сульфокислоту, монохлоруксусную, пирокатехин) [1]. Другой причиной расслаивания является процесс высаливания водорастворимых полимеров, сходных с ними веществ и
ПАВ неорганическими кислотами, солями, основаниями [2, 3]. Хорошие результаты были получены при исследовании систем на основе водных растворов
различных ПАВ (анионных, катионных, неионных и амфолитных). Расслаивающиеся системы на основе анионных ПАВ подробно рассмотрены в обзоре
литературы.
Помимо повышения безопасности процесса за счет устранения органических растворителей, предлагаемые способы обладают другими неоспоримыми7
достоинствами – доступностью и невысокой стоимостью компонентов. Полученные экстракты способны растворяться в различных водных растворах, что
позволяет устранить процесс реэкстракции. Данное преимущество делает удобным сочетание нетрадиционного способа извлечения ионов металлов с разнообразными инструментальным завершением анализа (фотометрия, спектроскопия, полярография и др.).
Предлагаемые экстракционные системы без органического растворителя
относятся к многокомпонентным (не менее чем трехкомпонентные), расслаивание в которых на две жидкие фазы наблюдается лишь при определенных значениях концентраций составляющих веществ. Наиболее полную картину фазовых
равновесий в изучаемых системах, необходимую для оптимизации экстракционных процессов, можно получить путем построения соответствующих диаграмм растворимости. Анализ диаграмм позволяет сделать выводы не только о
границах области расслаивания, но и о характере взаимодействия компонентов
и количественном соотношении фаз в системе.
Необходимость расширения ассортимента перспективных экстракционных систем без органического растворителя за счет применения доступных
технических и индивидуальных ПАВ определяет актуальность темы диссертационной работы.
. Построены фазовые диаграммы многокомпонентных систем вода – сульфонол – HCl (H2SO4), вода – SDS – HCl (H2SO4), вода – АБСК – HCl (H2SO4).
Области расслаивания существуют в широких интервалах концентраций
компонентов. Введение высаливателя – хлорида аммония в систему вода –
SDS – H2SO4, расширяет концентрационные границы существования области
расслаивания.
2. Установлены концентрационные границы области жидкого двухфазного равновесия в системах с химическим взаимодействием вода – АБСК – Ант и вода – АБСК – БТА. Расслаивание сохраняется в присутствии неорганических
кислот и высаливателей.
3. В вышеперечисленных системах установлены оптимальные концентрационные параметры проведения экстракции. Введение дополнительных комплексообразующих реагентов: антипирина, диантипирилметана и его гомологов,
1,10-фенантролина, 1,2,3-бензотриазола, стабилизирует соотношение фаз в
системах и позволяет проводить экстракцию из менее кислых растворов.
4. В изученных системах найдены условия количественного извлечения ионов
Tl(III), Ga(III), Fe(III), Sn(II) по анионообменному механизму, Sc(III), Zr(IV)
по координационному механизму диантипирилметаном или его гомологами;
Ni(II), Cu(II), Co(II) 1,10-фенантролином; Pd(II), Cu(II), Ni(II) 1,2,3-
бензотриазолом.
5. В системе вода – АБСК – Ант в отсутствии неорганических кислот количественно извлекаются ионы Sc(III) и Fe(III) по координационному механизму, в
присутствии хлорид-ионов – ионы Tl(III), тиоцианат-ионов – ионы Fe(III),
Cu(II), Co(II), Zn(II) по анионообменному механизму.
6. Предложены методики экстракционно-фотометрического определения Ni(II)
с Phen в системе вода – SDS – 2,0 моль/л H2SO4 и Cu(II) с БТА в системе вода
– АБСК – 0,1 моль/л HCl . Установлена возможность селективного отделения130
ионов Pd(II) от ионов Ni(II), Cu(II), Co(II) и Fe(III) с БТА в системе вода –
АБСК – 1,5 моль/л HCl.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
