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