Вошкин Андрей Алексеевич. Исследование экстракции солей металлов бинарными экстрагентами на основе четвертичных аммониевых оснований

Короткий опис

Вошкин Андрей Алексеевич. Исследование экстракции солей металлов бинарными экстрагентами на основе четвертичных аммониевых оснований : Дис. ... канд. хим. наук : 05.17.02 : Москва, 2003 170 c. РГБ ОД, 61:04-2/179

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова
На правах рукописи
Вошкин Андрей Алексеевич
Исследование экстракции солей металлов бинарными экстрагентами на основе четвертичных аммониевых оснований
05.17.02 - технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук
Научные руководители:
член-корреспондент РАН, профессор, доктор химических наук Холькин А.И.
доктор химических наук Белова В.В.
Москва 2003 год

СОДЕРЖАНИЕ
1 Введение 4
2 Литературный обзор 6
2.1 Катионообменная эктракция 6
2.1.1 Общие закономерности 6
2.1.2 Экстракция карбоновыми кислотами 10
2.1.3 Экстракция диалкилфосфорными кислотами 14
2.1.4 Экстракция алкилфенолами 19
2.1.5 Экстракция дитиофосфорными кислотами 24
2.2 Бинарная экстракция 33
2.2.1 Синтез и свойства бинарных экстрагентов 33
2.2.2 Экстракция простых и комплексных минеральных кислот
бинарными экстрагентами 35
2.2.3 Бинарная экстракция солей металлов 41
2.2.4 Бинарная экстракция гидроксидов металлов 46
2.2.5 Особенности и преимущества бинарной экстракции 48
2.2.6 Примеры использования бинарной экстракции 51
3 Экспериментальная часть 61
3.1 Методика эксперимента 61
3.1.1 Исходные вещества 61
3.1.2 Методики экспериментов и анализов 64
3.2 Синтез и свойства бинарных экстрагентов 66
3.3 Экстракционные равновесия в системах с бинарными экстрагентами
различного состава 76
3.3.1 О межфазном распределении металлов в системах с бинарными
экстрагентами 76
3.3.2 Экстракция редких, цветных и сопутствующих металлов ди(2-
этилгексил)дитиофосфатом триоктилметиламмония 83
3.3.3 Экстракция железа ди(2-этилгексил)дитиофосфатом
триоктилметиламмония 92
3.3.4 Экстракция железа каприлатом, диалкилфосфатом и
алкилфенолятом триоктилметиламмония 102
3.3.5 Количественное описание бинарной экстракции металлов 110
3.4 Практическое применение бинарной экстракции 123
2

3.4.1 Разработка процесса утилизации отработанных травильных хлоридных растворов 123
3.4.2 Изучение экстракции железа на установке ЖПМ (жидкие псевдомембраны) 136
3.4.3 Возможности использования ди(2-этилгексил)дитиофосфата триалкилметиламмония в процессе переработки
медных анодных шламов 143
4 Выводы 147

Список літератури

4 ВЫВОДЫ
0. Проведен общий анализ влияния составов экстрагентов и экстрагируемых соединений на закономерности распределения металлов при различной кислотности водной фазы в системах с бинарными экстрагентами. Показано, что состав экстрагируемых соединений зависит от степени закомплексованности металла и от относительной устойчивости экстрагируемых анионной и катионной форм.
1. Выделены в индивидуальном состоянии и изучены методами электронной, ИК-, ЯМР-спектроскопии и термогравиметрии бинарные экстрагенты - каприлат и ди(2-этилгексил)фосфат триоктилметиламмония.
2. Изучено распределение цветных, редких и сопутствующих металлов при совместном присутствии из хлоридных растворов в системе с ди(2- этилгексил)дитиофосфатом триоктилметиламмония в зависимости от составов водной и органической фаз. Установлены экстракционные ряды Cu(ll) > Bi(lll) > Pb(ll) > Sb(lll) > Sn(ll) » Ni(ll), Co(ll), Y(lll), La(lll) для металлов, экстрагируемых в виде диалкилдитиофосфатов, и ReCV > PtCI62" > Мо042' > ZnCh' > RhCI63' > FeCI4' > MnCI42' для металлов, экстрагируемых в виде комплексных анионов в составе соли ЧАО. Установлена корреляция констант бинарной экстракции хлоридов Cu(ll) » Sn(ll) » Ni(ll), рассчитанных по физико-химическим константам для исходных Д2ЭГДТФК и хлорида ЧАО, с порядком экстрагируемости этих солей.
3. Изучено распределение Fe из хлоридных и сульфатных растворов бинарными экстрагентами и показано, что при экстракции каприлатом и диалкилфосфатом ЧАО наблюдается переход от анионообменной экстракции к бинарной экстракции солей железа при понижении кислотности водной фазы.
4. Изучена экстракция Fe ди(2-этил гексил )дитиофосфатом триоктилметиламмония и Д2ЭГДТФК. Показано, что Д2ЭГДТФК экстрагирует железо преимущественно в виде комплекса FeA2 независимо от его степени окисления в исходном водном растворе. Определена концентрационная константа катионообменной экстракции Fe(lll). При экстракции железа (III) диалкилдитиофосфатом ЧАО из растворов с низкой кислотностью в органической фазе также образуется FeA2.
5. Предложена математическая модель, описывающая равновесия при бинарной экстракции солей металлов через процессы экстракции катионной и анионной форм металла, а также бинарной экстракции минеральной кислоты. На
147

примере экстракции железа показано качественное соответствие экспериментальных и расчетных зависимостей с использованием полученных концентрационных констант анионообменной экстракции Fe(lll) хлоридом триоктилметиламмония и бинарной экстракции HCI каприлатом триоктилметиламмония.
6. Исследована возможность переработки железосодержащих отработанных травильных хлоридных растворов с использованием бинарных экстрагентов. Изучена возможность экстракции железа с использованием карбоксилата ЧАО на установке ЖПМ.