Новый вариант расслаивания в системе антипирин (ап) - вода - сульфат натрия



Новый вариант расслаивания в системе антипирин (ап) - вода - сульфат натрия
Новый вариант расслаивания в системе антипирин (ап) - вода - сульфат натрия
Новый вариант расслаивания в системе антипирин (ап) - вода - сульфат натрия
Новый вариант расслаивания в системе антипирин (ап) - вода - сульфат натрия

 


Владельцы патента RU 2631806:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (RU)

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к способам извлечения солей металлов из водных растворов без органического растворителя с помощью расслаивающейся системы антипирин (АП)-вода-сульфат натрия. Расслаивающаяся система для выделения ионов металлов из водных растворов, содержащая производное из группы пиразолонов, воду и высаливатель, где в качестве фазообразователя выступает сульфат натрия, а гидратированная форма антипирина является экстрагентом. Технический результат - получение экстрагента без применения токсичных и горючих органических растворителей, обладающего большой экстракционной емкостью при минимальном количестве компонентов в системе. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к способам извлечения солей металлов из водных растворов без органического растворителя с помощью расслаивающейся системы антипирин (АП)-вода-сульфат натрия.

Чаще всего встречаются экстракционные системы, расслоение которых кроется в ограниченной растворимости жидкостей. Обычно, в качестве двух несмешивающихся фаз используются водные растворы и органические растворители. Известна экстракция без органического растворителя, например: расслаивание водного раствора, содержащего растворимый полимер, при введении неорганической соли в систему [Зварова Т.И., Шкинев В.М., Спиваков Б.Я., Золотов Ю.А. Жидкостная экстракция в системе водный раствор соли - водный раствор полиэтиленгликоля // Докл. АН СССР. - 1983. - Т. 273, №1. - С. 107-110]. В качестве фазообразователя часто применяют сульфат аммония. Недостатком способа является низкая экстракционная емкость, необходимость использования фракции водорастворимого полиэтиленгликоля (ПЭГ) со строго определенной молекулярной массой от 1000 до 5000 у.е.

Наиболее близким по технической сущности является экстракция ионов металлов антипирином. Образующиеся комплексы обладают малой растворимостью, характерной окраской, способностью извлекаться не смешивающимися с водой органическими растворителями. [Бусев А.И., Акимов В.К., Гусев С.И. Производные пиразолона как аналитические реагенты // Успехи химии. - 1965. - Вып. 3. - С. 565-583]. Недостатком способа является то, что большинство органических растворителей относится к легколетучим, пожароопасным и токсичным веществам; некоторые металлы дают окрашенные соединения с антипирином при введении дополнительных агентов.

Задачей изобретения является разработка экстрагента без применения токсичных и горючих органических растворителей, обладающего большой экстракционной емкостью при минимальном количестве компонентов в системе.

Для решения поставленной задачи предлагается экстрагент для выделения ионов металлов из водных растворов, содержащий антипирин, воду и высаливатель, где в качестве высаливателя выступает сульфат натрия.

Изобретение основано на способности АП при определенной «критической» концентрации образовывать самостоятельную органическую фазу, насыщенную водой - 53,22% (ОФ). Необходимым условием в таком случае для образования ОФ является введение в систему высаливателя. Приведенный факт был установлен в присутствии 1 моль/л раствора сульфата натрия, при этом концентрация АП оставалась постоянной при объеме водной фазы 10 мл. Небольшая по объему верхняя фаза является экстрагентом макроколичеств ионов железа (III) и большой группы микроколичеств ионов металлов.

Верхняя органическая фаза представляет собой гидратированную форму АП:

Чем большей высаливающей способностью обладает неорганическая соль, тем больше будет объем ОФ. Гидратированная форма АП может быть достаточно сложной и зависит от присоединения 2-х и более молекул Н2О.

Такой гидратации способствует высокая концентрация АП и неорганического высаливателя в водной фазе. Приведенные данные подтверждаются зафиксированными показателями плотности исходных растворов реагентов, растворов высаливателей, а также водной и органической фаз (табл. 1). При введении 1 моль/л раствора сульфата аммония в систему, а также при увеличении его концентрации до 2 моль/л, фаза с АП не образуется. Следовательно, сульфат натрия обладает большей высаливающей способностью, чем сульфат аммония.

Количественное соотношение компонентов напрямую влияет на объем ОФ, отклонение от которого может привести к полной гомогенизации системы или к выделению твердых фаз переменного состава. Поэтому, чтобы расслаивающаяся система АП-Н2О-Na24 могла использоваться в качестве экстракционной, необходимо определить и строго соблюдать это соотношение.

На рис. 1 приведены сведения о влиянии концентрации высаливателя на объем ОФ при фиксированном содержании АП. Из рис. 1 следует, что повышение концентрации Na24 увеличивает объем ОФ. Последняя практически сохраняется при концентрации АП в интервале 0,3-0,8 моль/л. Однако, при концентрации АП выше 0,8 моль/л и при выдерживании водно-расслаивающейся системы в течение часа и более наблюдается выделение кристаллов. Для практических целей выбрана концентрация АП, равная 0,6 моль/л, обеспечивающая достаточный объем верхней фазы (1,3-1,4 мл) при оптимальном соотношении компонентов (CNa2SO4 = 1 моль/л).

Полученная органическая фаза подвижна, прозрачна, практически не окрашена и удобна как для экстракции ионов металлов, так и для их определения разными методами, в том числе с их последующим атомно-эмиссионным определением с применением индуктивно-связанной плазмы. Важным достоинством ОФ также является хорошая водорастворимость, что позволяет проводить экстракцию без применения токсичных и горючих органических растворителей. Нельзя не отметить и такой факт, как исключение при анализе стадии реэкстракции. При этом коэффициент относительного концентрирования увеличивается, поскольку распределение элемента осуществляется в небольшую по объему органическую фазу. Таким образом, применение расслаивающейся системы повышает уровень экологической безопасности экстракционных методов, напрямую влияющих на здоровье химика-аналитика и состояние окружающей среды.

Пример 1. Методика экстракционного выделения и последующего спектрального определения микроколичеств Fe, In, Sc, Mo, Th, V (iCAP 6500). Анализируемые растворы готовились из стандартных образцов (Internal Standard Mix. Agilent Part Number: 5183-4681; Initial calibration verification standard. Agilent Part Number: 5183-4682).

Выполнение определения: 1 мл каждого эталона переносили в делительную воронку на 50 мл, вводили 3 мл 2 моль/л раствора АП в объеме водной фазы V=10 мл. Поскольку указанные стандарты приготовлены на 5% HNO3, то при экстракции приливали 0,8 мл 2 моль/л раствора NaOH для нейтрализации данной кислотности. В качестве высаливателя вводили сульфат натрия до концентрации 1 моль/л. Экстракцию ионов металлов проводили в течение 5 мин, после отстаивания к водной фазе приливали еще 1,5 мл АП и проводили повторную экстракцию. В объединенных экстрактах определяли содержание входящих в состав эталона компонентов (табл. 2):

При определении микроколичеств Fe, In, Sc, Mo, Th, V относительное стандартное отклонение не превышает 0,01.

Пример 2. Оценка экстракционной способности ОФ на примере извлечения макроколичеств ионов железа. К анализируемому раствору, содержащему ионы железа (III), вводили 3 мл 2М раствора антипирина, в качестве высаливателя вводили сульфат натрия до концентрации 1 моль/л в объеме 10 мл. Экстракцию ионов Fe3+ осуществляли в делительных воронках на 50 мл в течение 5 мин, после отстаивания и расслоения к водной фазе приливали еще 1,5 мл АП и проводили повторную экстракцию. В объединенных экстрактах определяли железо комплексонометрически, предварительно разбавив экстракт дистиллированной водой. Контроль за содержанием ионов Fe3+ в экстракте осуществляли по его остатку в водной фазе по указанному выше методу. В качестве индикатора применяли 25%-ный раствор сульфосалициловой кислоты (2-3 капли) и титровали раствором ЭДТА (0,025 моль/л) до перехода окраски от винно-красной до соломенно-желтой.

Оказалось, что при экстракции 1 мг Fe (III) в условиях 0,6 моль/л раствора АП и 1 моль/л Na2SO4 в ОФ переходит 99,8% железа, то есть 0,99 мг. При экстракции 7,19 мг Fe (III), последнее переходит в ОФ только на 43% и, наконец, при извлечении 14,38 мг Fe (III) степень его извлечения уменьшается до 9,3%. То есть с увеличением концентрации железа в водной фазе экстракционная емкость ОФ уменьшается (до ~ 9%). Тем самым можно заключить, что система АП-Н2О-Na2SO4 обладает большей экстракционной емкостью, например, по сравнению с ПЭГ-Н2О-(NH4)2SO4, где ионы металлов извлекаются на уровне 5⋅10-5 моль/л.

Расслаивающаяся система для выделения ионов металлов из водных растворов, содержащая производное из группы пиразолонов, воду и высаливатель, отличающаяся тем, что в качестве высаливателя выступает сульфат натрия, а гидратированная форма антипирина является экстрагентом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к экстракционным методам извлечения и концентрирования ионов металлов из водных растворов, и может быть использовано для их выделения в гибридных и комбинированных методах анализа.

Изобретение относится к области разработки оптимальных методов сглаживания (полировки) металлических поверхностей и решает задачу повышения скорости обработки и снижения величины рабочего электрического напряжения.

Изобретение относится к очистке поверхности металлических изделий. .

Изобретение относится к области очистки и обработки деталей в вакууме, в частности для удаления с поверхности окалины, окисных пленок, технологических загрязнений и дефектов отливок, упрочнения или отпуска приповерхностного слоя обрабатываемой детали, удаления заусениц и т.д.

Изобретение относится к технологии тонких пленок и может быть использовано при создании элементов рентгеновской и нейтронной оптики. .
Изобретение относится к технологии переработки алюмокремниевого сырья. Нефелиновое сырье измельчают, спекают при температуре 400-1000°C с карбонатом натрия, или дисульфатом калия, или гидросульфатом калия.

Группа изобретений относится к переработке использованных электронных плат. Осуществляют механическое удаление навесных деталей с использованных электронных плат, получая первый промежуточный продукт из удаленных навесных деталей и облегченных плат с деталями монтажа и микромонтажа, выделяют в первом троммеле из упомянутого первого промежуточного продукта упомянутые облегченные платы с деталями монтажа и микромонтажа, выполняют в активаторе химическое растворение припоя с упомянутых облегченных плат, получая суспензию растворенного припоя и твердую фазу из деталей монтажа и микромонтажа и пластмассовых основ плат, отделяют во втором троммеле суспензию растворенного припоя от упомянутой твердой фазы, разделяют упомянутую твердую фазу на упомянутые пластмассовые основы плат и на элементы, содержащие благородные металлы, и направляют разделенные элементы на извлечение из них соответствующих благородных металлов и передают пластмассовые основы плат на утилизацию.

Изобретение относится к способу извлечения лантана (III) из растворов солей. Способ включает флотоэкстракцию с использованием органической фазы, в качестве которой используют изооктиловый спирт, и собирателя, в качестве которого используют ПАВ анионного типа - додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии: La+3+3NaDS=La(DS)3+3Na+, где La+3 - катион лантана (III), DS- - додецилсульфат-ион.

Изобретение может быть использовано при переработке и утилизации облученного ядерного топлива. Способ включает экстрагирование америция из азотнокислой водной фазы посредством циркуляции ее в первом экстракторе, промывание полученной органической фазы во втором экстракторе и селективную реэкстракцию америция в третьем экстракторе.

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано для обработки золотосодержащих концентратов, преимущественно кварцевых, осуществляемой перед гравитационным обогащением.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения наночастиц металлов для использования в термокаталитических процессах переработки углеводородного сырья.

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке минерального сырья, в частности к скандийсодержащим «хвостам», полученным при обогащении титаномагнетитовых руд методом мокрой магнитной сепарации.
Изобретение относится к способам переработки сидеритовых руд, содержащих большие количества оксида магния (свыше 9 мас.%), и предназначено для одновременного получения двух продуктов - железорудного концентрата с высоким содержанием железа и оксида магния высокой чистоты.

Изобретение относится к технике фракционного разделения суспензий руд. .

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд, а именно к блокам гидроциклонов, применяемым в системах фракционного разделения суспензий руд тонкого помола в технологических комплексах переработки руд, и может быть использовано в горно-рудной отрасли, в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к способу извлечения тирозина и витамина В6 из водных растворов. Способ включает приготовление водно-солевого раствора смеси тирозина и витамина В6 путем их растворения в насыщенном растворе высаливателя, в качестве которого применяют сульфат аммония с концентрацией 15-20 мас.%, экстракцию и анализ равновесной водной фазы.

Изобретение относится к устройству многоступенчатой экстракции редкоземельных элементов. Блок экстракции "жидкость-жидкость" включает емкость экстракции/разделения, водную фазу в виде пузырьков вводят из верхнего впуска, находящегося в одной боковой стенке, и органическую фазу в виде пузырьков вводят из нижнего впуска, находящегося в упомянутой боковой стенке.

Изобретение относится к смесителю-отстойнику. Способ функционирования смесителя–отстойника включает этапы: смешивания - смешивание в каждом блоке обеспечивают турбулентными завихрениями, создаваемыми обеспеченным источником давления высоким расходом текучей среды, входящей в подающий конец для смешивания, и одновременно высоким расходом текучей среды, проходящей от блока к блоку в направлении подающего конца для перемещения, так что обеспечено перемещение плотной и легкой текучих сред от блока к блоку в направлении от подающего конца для смешивания к подающему концу для перемещения; отстаивания - отстаивание плотной текучей среды в каждом блоке обеспечивают, когда прекращен поток текучей среды в смеситель-отстойник и из него; перемещения - перемещение легкой текучей среды выполняют путем введения в смеситель-отстойник на его подающем конце для перемещения текучей среды с подходящим расходом от низкого до умеренного с обеспечением потока текучей среды в направлении подающего конца для смешивания и с перемещением легкой текучей среды в смесителе-отстойнике только от блока к блоку.
Наверх