Солюбилизация при образовании третьей фазы в системах с

УДК 544(06) Физическая химия растворов
Д.В. ПУГАЕВ, О.А. СИНЕГРИБОВА, П.Ю. ЛЕОНТЬЕВ
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва
СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ТРЕТЬЕЙ ФАЗЫ
В СИСТЕМАХ С МИНЕРАЛЬНЫМИ КИСЛОТАМИ
Рассмотрено фазообразование в системах ТБФ – декан – серная кислота - вода
и ТБФ – декан – соляная кислота - вода. Высказано предположение о переносе
избытков кислот в третью фазу в результате солюбилизации. Впервые проведено
исследование данных систем методами ПМР-спектроскопии, измерения высокочастотной проводимости и диэлектрической проницаемости.
При использовании три-н-бутилфосфата в качестве экстрагента в промышленности было обнаружено явление образования третьей фазы (расслаивание органической фазы на две несмешивающиеся фазы) в системах
с алифатическими разбавителями.
В последнее время выполнен ряд работ, связанных с исследованием
природы третьей фазы в системах ТБФ – алифатический разбавитель –
неорганическая кислота – вода [1-3]. В этих статьях авторы рассматривают данные системы с точки зрения существования коллоидных структур.
В [3] была рассмотрена система ТБФ – керосин – серная кислота – вода.
Помимо количественного анализа трехфазных систем было проведено
электронно-микроскопическое исследование образующихся третьих фаз.
Было показано существование ламеллярных структур в третьей фазе.
В настоящей работе в сравнении рассмотрены системы ТБФ – декан –
серная кислота – вода и ТБФ – декан – соляная кислота – вода. Исходную
органическую фазу 40 % (об.) ТБФ в декане контактировали с водной фазой (раствор кислоты в воде) при О:В=1:1, затем проводили термостатирование при 20 0С в течение 24 часов. Образующиеся трехфазные системы
разделяли и анализировали на содержание различных компонентов. Кислотность определяли кислотно-основным титрованием, содержание воды
в органических фазах – бипотенциометрическим титрованием с реактивом
Фишера, концентрацию ТБФ в легких органических фазах определяли
ИК-спектрофотометрически. Определяли плотности органических фаз с
тем, чтобы из уравнений материального баланса рассчитать содержание
компонентов в сопряженных органических фазах. Помимо анализа состава были проведены также исследования третьей фазы методами ЯМРспектроскопии (ПМР), высокочастотная проводимости и диэлькометрии.
Как и в [3] для данных систем трехфазную область можно разбить на
два участка I и II, границе которых соответствуют изменения в ходе криISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 9
137
УДК 544(06) Физическая химия растворов
вых состав фазы (третьей или легкой органической) – концентрация кислоты в равновесной водной фазе. Граница областей для серной кислоты
лежит в пределах 10,5 моль/дм3, для соляной 9,0 моль/дм3 (чем выше сила
кислоты, тем меньше граничная кислотность.
В литературе для систем ТБФ – кислота (серная, соляная) – вода показано существование следующих сольватов: для системы с серной кислотой при Ск-та < 3 моль/дм3 ТБФ*H2SO4*2H2O, при Ск-та > 3 моль/дм3
ТБФ*H2SO4*H2O, для системы с соляной кислотой – при Ск-та <
< 6 моль/дм3 2ТБФ*HCl*6H2O, при Ск-та > 6 моль/дм3 ТБФ*HCl*3H2O [4].
С большой долей уверенности можно предполагать такой же состав сольватов в трехфазных системах, поскольку концентрация экстрагента в третьих фазах, в основном, превышает 90 % об. Состав моногидрата, моносольвата для системы с серной кислотой и состав тригидарата, моносольвата для системы с соляной кислотой примерно соответствует составу
третьих фаз в пределах границ I и II областей. Сделан вывод о возможности переноса в третью фазу кислоты и воды сверх данного состава в результате солюбилизации.
Список литературы
1. Xun Fu, Hu Xiaopeng, Zhang Zuhua et al. // Colloids and Surfaces. A 152 (1999). Р.335343.
2. Gu G., Wu Y., Fu X. et al. // Solvent Extraction and Ion Exchange. 18 (5). 2000. P. 841-851.
3. Fu Xun, Shi Jinhui, Zhu Yan et al. // Solvent Extraction and Ion Exchange. 20(2). 2002.
P.241-250.
4. Николотова З.И., Kарташева Н.A. Экстракция нейтральными фосфорорганическими
экстрагентами, Справочник по экстракции.Т.1. 1976. М.: Атомиздат. С.600.
138
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 9