ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ НИКЕЛЯ (ІІ) РАСПЛАВОМ

ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ НИКЕЛЯ (ІІ) РАСПЛАВОМ СТЕАРИНОВОЙ
КИСЛОТЫ
Салыкбаева А.С., Исаева С.Х.
магистрантка ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, г.Астана
В настоящее время одним из наиболее эффективных методов разделения, извлечения
и очистки веществ является жидкостная экстракция органическими растворителями. Она
применяется в технологии редких, цветных и благородных металлов, в химическом анализе.
На современном этапе развития науки и промышленности особое значение приобретает
экологическая безопасность технологических процессов, а, следовательно, повышаются
требования к свойствам экстрагентов, исключая применение пожароопасных, токсичных и
372
высоколетучих растворителей. Одним из путей решения данной проблемы является
использование легкоплавких органических соединений в качестве экстрагентов.
В случае неорганических веществ особый интерес представляют экстракционные
системы «водный раствор – расплав органического вещества». Особенностью данного типа
экстракции является существование органической фазы в жидком состоянии только при
повышенных температурах. После экстракции и охлаждения экстракционного сосуда до
комнатной температуры образуется застывшая компактная масса расплава, которую легко
отделить от водной фазы и хранить достаточно долгое время. Такие экстракционные
системы впервые были предложены Кузнецовым и сотр. [1]
Основными преимуществами систем, в которых экстрагентом является расплав
органического соединения или смеси веществ являются экологическая безопасность,
простота выполнения процесса, высокая экстракционная способность. В качестве
легкоплавких
органических
реагентов
широко
применяются
8-оксихинолин,
салицилальдоксим, бензоилацетон, дибензоилметан, нафтол, алифатические карбоновые
кислоты [2].
В данной работе рассматриваются особенности использования высших карбоновых
кислот в экстракции на примере извлечения ионов никеля стеариновой кислотой. Экстракция
карбоновыми кислотами носит катионообменный характер [3]. При этом в случае
использования расплава карбоновой кислоты отсутствует гидратация и сольватация
экстрагируемых соединений.
С целью определения оптимальных условий экстракции ионов никеля стеариновой
кислотой было исследовано влияние следующих факторов: значения рН водной среды,
соотношения объема фаз, температуры и времени контакта фаз. Определение степени
экстракции производилось путем нахождения количества никеля в водной фазе
фотометрическим методом [4]. В качестве реагента на никель использовался
диметилглиоксим.
Кислотность водного раствора является одним из основных факторов, которые
оказывают значительное влияние на селективность процесса извлечения ионов металлов.
Природа металла и применяемого экстрагента также определяет интервал значений рН, в
котором металл извлекается полностью.
Исследования проводились при температуре 80°С, соотношении объемов фаз 1:5 и
времени экстракции 2 мин. Изучение влияния рН водного раствора на степень экстракции
-5
никеля (II) проводилось для концентрации металла 5∙10 моль/л в широком интервале рН от
1,0 до 5,0. Установлено, что степень экстракции в интервале рН 1,36 – 2,17 резко
увеличивается с 62 до 92 %, и при рН = 4,36 достигает максимума 97 % при рН = 4,36 (рис.1).
373
Рис. 1. Зависимость степени извлечения никеля (II) в системе водный раствор –
расплав стеариновой кислоты от равновесного значения рН водной фазы.
Если представить данные экспериментальные значения в системе координат lgD – pH,
где D – коэффициент распределения металла, то наблюдается прямолинейная зависимость
(табл. 1).
Таблица 1. Результаты изучения влияния рН водного раствора на экстракцию никеля
-5
(II). СМе = 5∙10 моль/л.
№
рНравн
1
2
3
4
5
6
1,36
2,17
2,56
3,70
4,36
4,72
Свод.фазы после
экстракции
-3
-5
г/л∙10
моль/л∙10
1,143
1,937
0,238
0,404
0,191
0,323
0,143
0,242
0,095
0,161
0,095
0,161
Сорг.фазы
-3
г/л∙10
1,857
2,762
2,809
2,857
2,905
2,905
моль/л∙10
3,148
4,681
4,762
4,843
4,923
4,923
-5
D
1,625
11,6
14,75
20
30,5
30,5
lgD
0,211
1,064
1,169
1,301
1,484
1,484
R, %
61,9
92,06
93,65
95,24
96,83
96,83
Для определения возможности концентрирования металла с помощью данной
системы было изучено влияние соотношения объемов фаз на степень извлечения металла. Во
время исследования менялся объем расплава стеариновой кислоты, объем же водной фазы
оставался постоянным и равным 20 мл. Объем расплава экстрагента менялся от 1 до 10 мл,
-5
концентрация металла была постоянной и равной 5∙10 моль/л, температура 80°С, время
контакта фаз 2 мин. Высокая эффективность экстракции никеля (II) достигается при
соотношении 1:2 и остается неизменной до изученного в работе интервала соотношений
объемов органической и водной фазы, что показано на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость степени экстракции от соотношения объемов водной и
органической фазы
Температура может оказывать сильное влияние на процесс количественного
извлечения никеля. В жидкостной экстракции изменение температуры приводит в
изменению растворимости исследуемых веществ как в органической, так и в водной фазе.
Поэтому было проведено исследование зависимости экстракции металла от температуры в
оптимальных условиях. Результаты приведены в виде зависимости степени извлечения
металла от температуры (рис. 3). Установлено, что изменение температуры в интервале от 70
до 90°С практически не влияет на степень экстракции никеля (II).
374
Рис. 3. Зависимость степени экстракции от температуры
На рис. 4 представлены результаты изучения влияния времени контакта фаз на
экстракцию. В исследуемом случае время достижения экстракционного равновесия
составляет 2 мин.
Рис. 4. Зависимость степени экстракции от времени контакта фаз
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что ионы никеля (II)
количественно извлекаются стеариновой кислотой при рН = 4,36, температуре 80°С,
соотношении органической и водной фаз 1:5, время экстракции должно составлять не менее
2 мин.
Таким образом, были определены оптимальные условия экстракции никеля и
выявлено, что большей эффективности процесса способствуют:
 высокая температура реакционной среды 
 высокая концентрация реагента 
 низкая растворимость реагента в воде 
 соответствующий уровень рН среды. 
Литература 1. Кузнецов В.И. Легкоплавкие
экстрагенты в аналитической химии // Журн. аналит.
химии. – 1959. – Т. 14. – № 2. – С. 161 – 166.
375
2. Лобанов Ф.И. Экстракция неорганических соединений расплавами органических
веществ // Итоги науки и техники. Сер. Неорганическая химия. - М., 1980. - Т. 7. – С. 60-64
3. Меркин Э.Н. Экстракция металлов некоторыми органическими катионообменными
реагентами. – М., 1968. – 34 с.
4. Марченко З. Фотометрическое определение элементов. – М.: Мир, 1971. – 503 с.
376