Введение…………………………………………………………………...5
Глава 1. Теоретическая часть…………………………………………….7
1.1 Физико-химические основы экстракции…………………………….7
1.2 Жидкостная экстракция………………………………………………8
1.3 Выбор растворителя (экстрагента)…………………………………11
1.4 Трёхфазные экстракционные системы……………………………13
1.4.1 Классификация трехфазных экстракционных систем…………..13
1.4.2 ТЭС первого типа, содержащие фосфорорганические реагенты…………………………………………………………………………..14
1.4.3 ТЭС первого типа, содержащие высокомолекулярные амины……………………………………………………………………………..16
1.4.4 ТЭС первого типа, содержащие производные пиразолона……..17
1.4.5 ТЭС второго типа………………………………………….………20
1.4.6 ТЭС третьего типа………………………………………………....22
1.4.7 ТЭС типа «Водный раствор электролита- полярный и неполярный растворитель»……………………………………………………..23
1.4.8 Причины и механизм отделения третьей фазы………………….26
1.5 Антипирин……………………………………………………………28
Глава 2. Экспериментальная часть……………………………………..30
2.1 Рабочие растворы, реактивы и материалы…………………………30
2.2 Изучение распределения кадмия в двухфазной и трехфазной экстракционных системах………………………………………………………30
Глава 3. Обсуждение результатов………………………………………33
Выводы…………………………………………………………………...43
Техника безопасности…………………………………………………...44
Список использованной литературы…………………………………...46
Реферат
Выпускная квалификационная работа содержит 50 с., 7 рисунков, 7 таблиц, 39 источников.
КАДМИЙ, ТИОЦИАНАТНЫЕ РАСТВОРЫ, ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ, ТРЕХФАЗНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ, АНТИПИРИН
Цель работы - на примере сравнения традиционных и трехфазных экстракционных систем показать эффективность концентрирования кадмия в небольшом объеме третьей фазы.
В процессе работы найдены оптимальные условия для максимального извлечения кадмия в третью фазу антипирином из тиоцианатных растворов. Проведено сравнение эффективности двухфазной и трёхфазной экстракционных систем.
Введение
Экстракция, видимо, наиболее распространенный метод концентрирования. Теоретические основы этого метода постоянно развиваются. Существует классификация экстракционных систем, многое делается для установления состава, структуры и свойств извлекаемых соединений, в том числе смешаннолигандных комплексов, определения зависимости экстракции металлов от состава водной фазы, природы экстрагента, концентрации извлекаемого элемента и температуры. Исследовано взаимное влияние элементов в различных системах; все большее внимание уделяется рациональному сочетанию экстракции и методов последующего определения.
Экстракционные методы пригодны для абсолютного и относительного концентрирования, извлечения микроэлементов или матрицы, индивидуального и группового выделения элементов при анализе разнообразных промышленных и природных объектов. Важными достоинствами экстракционных методов являются универсальность по отношению к природе выделяемых элементов и их концентрации (найдены условия экстракции практически всех элементов в самых разнообразных условиях), простота и быстрота осуществления. Как правило, экстракция обеспечивает и высокую эффективность концентрирования и совмещаемость с разнообразными методами определения. Трудно найти лабораторию, специализирующуюся на определении микроэлементов, которая бы не владела экстракционными методами и не использовала бы их в своей повседневной деятельности [1].
Экстракция в трехфазных системах представляет собой сравнительно новый метод выделения и разделения металлов и органических соединений.
Появление жидкой третьей фазы в классических двухфазных экстракционных системах впервые наблюдалось в конце 30-х годов ХХ века. Вначале это явление считалось осложняющим процесс, и предпринимались попытки предотвратить его. Интенсивные исследования трехфазной экстракции имели место в конце 60-х - начале 70-х годов ХХ века. Эти работы [2, 3] были посвящены, главным образом, физико-химическому анализу трехфазных систем, а также применению экстракции последних для аналитических целей [4].
В результате систематичеких работ пермской и киевской аналитических школ произошла эволюция представлений о трехфазной экстракции, которая была признана эффективным спосбом концентрирования микропримесей и разделения трех неорганических (органических) соединений или трех групп таких веществ.
. Изучена экстракция кадмия из тиоцианатных растворов антипирином в традиционной и трехфазной системах, в результате чего определены оптимальные условия его количественного извлечения в двухфазных и трехфазных системах.
2. Изучено влияние состава водной фазы на расслоение экстракта.
3. Проведено сравнение извлечения элемента в традиционной и трехфазной экстракционной системах, показавшее возможность концентрирования кадмия в небольшой по объему третьей фазе.
. Кузьмин Н. М. Концентрирование следов элементов / Н. М. Кузьмин, Ю. А. Золотов-М.: Наука 1988-268с.
2. Кузнецов В. И. Экстракционное разделение ванадия
и урана / В. И. Кузнецов, И.В. Серякова // Экстракция. М.: Госатомиздат- 1962.- №2.- С-227.
3. Шмидт B.C. Экстракция аминами / В. С. Шмидт- М.: Атомиздат, 1970-312 c.
4. Мойски М. Свойства и применение трехфазных экстракционных систем / М. Мойски, И. Глюх // Журн. аналитической химии- 1996. Т. 51, №- 4.- с. 359-373.
5. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов/ Ю. И. Дытнерский.- изд. 3-е. В 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. - С. 142 – 166
6. Пятницкий И. В. Применение трехфазных экстракционных систем в анализе/ И. В. Пятницкий, В. А. Франковский , А. П. Алейнова // Изв. вузов. Химия и химическая технология- 1987. Т. 30.- № 7.- с. 3.
7. Индиков Э.М. Расслоение в системе НСl- Н2O - три-н-бутилфосфат – разбавитель / Э. М. Индиков, А. С. Соловкин, Э. Г. Тетерин, Н. Н. Шестериков // Журн. неорг. Химии- 1963. Т. 8.- № 9.- с.2187-2189.
8. Соловкин A.C. Образование третьей фазы в системе UO2(NO3)2– HNO3 - три -н-бутилфосфат- керосин / А. С. Соловкин, H.C. Повицкий, К.П. Луничкина // Журн. неорг. Химии- 1960.- Т. 5. -№ 9.- С.1026-1028, 2115-2119.
9. Соловкин A.C. Экстракция нитрата уранила диизоамиловым эфиром метилфосфоновой кислоты/ А. С. Соловкин, М.И. Конарев, Д.П. Адаев // Журн. неорганической химии-1960. –Т. 5. -№ 8. -С. 1861.
10. Choi S.S. Calculation of Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Aromatic Hydrocarbons / S. S. Choi, D. G. J. Tuck // Phys. Chem.,-1964.- vol. 68, № 9, p. 2712—2714.
11. Копач С. Условия образования трех фаз в системе соляная кислота вода - трибутилфосфат – разбавитель/ C. Копач, Б. Ежовска-Тшебятовска // Журн. неорг. Химии.- 1970.- Т. 15.- № 4.- с.1059-1069.
12. Ключников В.М. Об экстрагируемых трибутилфосфатом комплексах циркония из растворов с дефицитом азотной кислоты / В. М. Ключников, Л. М. Зайцев, С.С. Коровин, И. А. Апраксин // Журн. неорг. Химии.- 1972.- Т. 17.- №11.- С. 3030-3035.
13. Цветкова З.Н. О механизме экстракции нитрата циркония три-н-бутилфосфатом из растворов с высокой кислотностью / З. Н. Цветкова, А. С. Соловкин, Н. С. Повицкий, Н. Н. Давыдов // Журн. неорг. Химии.- 1958.- Т.3.- № 1.- с. 222—224.
14. Пушленков М. Ф. К вопросу о влиянии природы разбавителей на экстракцию уранилнитрата трибутилфосфатом / М.Ф. Пушленков, Е.В. Комаров, О.Н. Шувалов // Радиохимия. 1962. - Т. 4. - № 5. - С. 543-550.
15. Brauer Е. Ethynyl-copper(I) complexes with tertiary phosphines / E. Brauer, E. Hogfeldt // J. Inorg. Nucl. Chem. - 1961.- vol. 23.- № 1—2.- с. 115— 121.
16. Индиков Э.М. Расслоение в системе H2SO4- Н2O - три-н-бутилфосфат – разбавитель / Э. М. Индиков, А. С. Соловкин, Э. Г. Тетерин, Н.Н. Шестериков // Журн. неорг. Химии.-1964.-Т. 9.- № 12.- с.2786-2790.
19. Индиков Э. М. Расслоение в системе НСlO4- Н2О - три-н-бутилфосфат –разбавитель / Э. М. Индиков, В. И. Ионов, А. С. Соловкин, Э. Г. Тетерин, Н. Н. Шестериков // Журн. неорг. Химии.- 1965.- Т. 10.- № 11.- с. 2569-2571.
20. Kertes A. S . Solute - Solvent interacción in the system hydrochloric acid - water - tri - n - butyl phosphate / A. S. Kertes // J . Inorg . Nucl. Chem.,- 1960.- Vol. 14.- p. 104 -113.
21. Золотов Ю. А. Гидратация и сольватация экстрагирующихся кислот и солей / Ю. А. Золотов // Успехи химии.- 1963.- Т. 32.- № 2.- с. 220—238.
22. Mills A, L. In: Solvent Extraction Chemistry, proceeding of the Intern. / A. L. Mills, W. R. Logan // Conferens, Gothenburg.- 1966; North—Holland, Amsterdam- 1967. - p. 322—326.
23. Зекель Л. A. Экстракция элементов III группы разбавленным трибутилфосфатом в условиях образования третьей фазы./ Л. А. Зекель, А. М. Резник, С. А. Семенов // В кн.: V Всес. конфер. по химии экстракции: Тез. докл., - Новосибирск.- 1978.- с.69.
24. Siddall Т.Н. Bidentate organophosphorous compounds as extractants-II. Extraction mechanisms for cerium (III) nitrate/ Т.Н. Siddall // J. Inorg. Nucl. Chem.,- 1964.- Vol. 26.- p. 1991-2003.
25. Цветкова З.Н. О механизме экстракции нитрата циркония три-н-бутилфосфатом из растворов с высокой кислотностью / З.Н. Цветкова, А. С. Соловкин, Н. С. Повицкий, Н. Н. Давыдов // Журн. неорг. Химии.- 1961.- Т.6.- №2.- С.489-492.
26. Шмидт В. С. Экстракция аминами. / В. С Шмидт,- М.: Атомиздат.- 1970.- с. 52.
27. Вильсон А. С. Междунар. конф. по мирному использованию атомной энер¬гии/ А. С. Вильсон.- Женева.- 1958. М.,- 1959.- с. 219.
28. Липовский A. A Инфракрасные спектры и строение комплексных соединений уранилнитрата с нитратами цезия и пиридиния / А. А. Липовский, М. Г. Кузина // Радиохимия.- 1963.- Т. 5.- № 6.- с. 668-674.
29. Ласкорин Б.H В сб.: Экстракция. Теория, применение, аппа¬ратура / Б. Н. Ласкорин, А. И. Южин // М.: Госатомиздат.- 1962.- № 1.- с. 112—116.
30. Живописцев В.П. О механизме взаимодействия производных антипирина с неорганическими ионами и строение образующихся комплексных соединений / В. П. Живописцев // В Кн.:Диантипирилметан и его гомологи как аналитические реагенты. Пермь.- 1974.- с. 31-45
31. Петров Б. И. Диантипирилметаны как экстракционные реагенты / Б. И. Петров // Ж. аналит. Химии.- 1983.- Т. 38.- № 11.- с. 2051—2077.
32. Золотов Ю. А. Концентрирование микроэлементов / Ю. А. Золотов, Н. М. Кузьмин.- М.: Химия, 1982.- с. 37
33. Живописцев В. П. Производные пиразоло¬на как аналитические реагенты / В. П. Живописцев, Ю. А. Махнев, М. И. Дегтев // Методы физико-химического анализа. Пермь: Изд-во Пермск. ун-та, 1976.- с. 95.
34. Петров Б. И. Явление расслаивания в экстракционных системах, содержащих диантипирилметан. I Растворимость иодида ДАМа в смесях органических растворителей / Б. И. Петров, К. Г. Галинова, Ю. А. Щуров // Ж. общей химии.- 1982.- Т. 52.- № 1.- с. 3—7.
35. Мочалова Н. К. Трехфазное жидкое равновесие в экстракционной системе с дироданидом ДАМа, бензолом и н-октаноном. Термический анализ и фазовые равновесия / Н. К. Мочалова, Б. И. Петров, А. В. Купряшина.- Пермь, 1982.- с. 102—107.
36. Петров Б. И. Влияние спиртов на экстракцию хлоридных комплексов кадмия гексилдиантипирилметанов. Межвуз. сб. науч. трудов «Применение производных пиразолона в аналитической химии» / Б. И. Петров, М. И. Дегтев, Е. М. Павлецова.- Пермь, 1977.- с. 40—44.
37. Петров Б. И. Новый способ получения аналитических концентратов / Б. И. Петров, К. Г. Галинова // Ж. аналит. Химии.-1978.- Т. 33.- № 8.- с. 1481— 1487.
38. Петров Б. И. Производные антипирина как экстрагенты галогенидных и роданидных комплексов серебра / Б. И. Петров, М. И. Дегтев, Ю. А. Махнев // Ж. аналит. химии.- 1981.- Т. 36.- № 9.- с. 1722—1729.
39. Петров Б. И. Последовательное разделение и определение меди, железа, кобальта с применением гексилдиантипирилметана / Б. И. Петров, В. П. Живописцев, М. И. Дегтев // Ж. аналит. химии.- 1973.- Т. 28.- № 2.- с.240-245.