CC BY
45
8 о
п 8
о о
4000
Figure 2. The IR
3500
3000
1500
1000
500
2500 2000
Wavenumber cm-1
spectrum of the liquid products of thermal processing (without catalyst) of tire crumbs with a boiling point up to 180°C
Infrared spectral analysis (Figure 1, 2) of the products of thermal and thermocatalytic processing of tire crumbs has showed that in the spectrums of the studied substances present absorption bands typical for alkanes, arenes, aliphatic hydrocarbons, ethers, esters, carboxylic acids and polymethylene fragment of (CH2V
In both spectrums in the range of 1000-600 cm-1 absorption peaks of the liquid fractions indicate to the presence of different functional groups in the composition of liquid products of the thermal processing.
The absorption bands at 742-720 cm-1 correspond to the fluctuations of -CH2 groups of an aliphatic radical, which indicates the presence of aliphatic radical with a long carbon chain in the composition of the products of thermal processing. Then absorption bands in the range of 790-760 cm-1 show presence of acetyl groups. Bands in the range of 698 cm-1 indicates to deformational fluctuations of hydrogen in the monosubstituted aromatic ring. Multiple peaks in the range of 800-600 cm-1 is likely to hydrocarbon bonds with sulfur, which is typical for compounds such as mercaptans and thiols [3, 4].
In the IR spectrums of the liquid products were identified intense absorption bands in the range of 2866, 2925, 2953, also 1457 and 1375 cm-1 illustrating to the presence of -CH2 and -CH3 groups. Absorption bands in the range of 1495 and 1641 cm-1 of the IR spectrums of the thermal processing products correspond to the unsaturated compounds. Aromatic compounds are represented in the spectrum with absorption
bands 1600 cm-1 and the band at 3020 cm-1 indicates to the valence fluctuations of =CH groups [3, 4]. Conclusion
Thus, based on our preliminary experiment it can be concluded that the using a catalyst in the process it leads to the increasing of yield of the liquid fractions, but virtually doesn't do effect on its hydrocarbon composition as compared with non-catalytic process. All of taken results are absolutely consistent with published data of the pyrolysis of hydrocarbon containing wastes.
References
1. Yongrong Y. / Technical advance on the pyrolysis of used tires in China / Y. Yongrong, C. Jizhong, Z. Guibin // Sendai -2000. - P. 8.
2. Aubarirov E.A., Burkhanbekov K.E., Serikov E.B. Seconary catalytic recycling of worn out tires // Materials of IX-International scientific-practical conference "Bdeschite izsledvaniya-2013", 17-25 February 2013. Sofia, Bulgaria, vol. 26.-2013.- P.43-45.
3. Vassiliev A.B., Grynenko E.V., Shukin, A.O., Fedulin T.G. Infrared spectroscopy of organic and natural compounds. SPb FTA. St. Petersburg. 2007.30 P.
4. Pihl. O.A., Soone Yu.Kh., Kekisheva L.V., Kaev M.A. Recycling of automobile tires by pyrolysis and hydrogenation // Chemistry of solid fuel, 2013.- № 3.- P.51-60.
ЭКСТРАКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СМЕСЯМИ ЭКСТРАГЕНТОВ
Сальникова Елена Владимировна
Канд. хим.наук, доцент, заведующий кафедрой химии ОГУ, г.Оренбург
Дошарова Дина Тасбулатовна
Студентка 5 курса ОГУ, г. Оренбург
Редкоземельные элементы (РЗЭ) находят широкое применение в промышленности. В настоящее время потребность в лантаноидах оценивается в десятки тысяч тонн. К группе РЗЭ относят 15 элементов III B подгруппы периодической системы элементов Д.И. Менделеева
с порядковыми номерами от 57 до 71 включительно. Из-за близости химических и физических свойств к ним примыкает иттрий и скандий. Эти элементы, как правило, находятся в природе и выделяются в обогатительных процессах совместно [2].
Одним из наиболее важных и распространенных методов концентрирования и разделения близких по свойствам элементов является экстракция. В настоящее время экстракционный метод прочно вошел в промышленную практику получения как концентратов, так и индивидуальных РЗЭ. Экстракционное разделение РЗЭ имеет ряд преимуществ перед другими способами и сочетает возможность получения чистых соединений с большой производительностью процесса [1].
Целью данной работы являлось исследование влияния смесей экстрагентов на экстракцию иттрия, лантана и скандия из хлоридных, нитратных и сульфатных сред.
В экспериментальной работе были использованы растворы РЗЭ в разных средах: солянокислые растворы иттрия(Ш) и лантана(Ш), азотнокислые растворы лан-тана(Ш) и скандия(Ш), а также сульфатные растворы лан-тана(Ш), иттрия(Ш) и скандия(Ш) с концентрацией металлов 1 г/л. Стандартные растворы, содержащие иттрий, лантан и скандий готовили растворением оксидов элементов в соответствующих кислотах.
В качестве экстрагентов использовали ди-(2-этил-гексил)фосфорную кислоту (Д2ЭГФК, ДАФ) и три-н-бу-тилфосфат (ТБФ).
Д2ЭГФК относится к кислым экстрагентам. В слабокислой среде Д2ЭГФК экстрагирует катионы по катио-нообменному механизму. Он состоит в обмене экстрагируемого металла на катион экстрагента, происходящем на границе раздела фаз (межфазный ионный обмен).
ТБФ является нейтральным экстрагентом, обладающим высокой сольватирующей способностью по отношению к неорганическим веществам, реализуется координационный (сольватный) механизм. При экстракции по этому механизму имеет место образование координационной связи непосредственно между функциональной группой экстрагента и ионом экстрагируемого металла (или протоном кислоты). Образующиеся при этом соединения (аддукты) называются сольватами [3].
|д о
2,5
1,5
0,5
0
Анализ литературных данных показал, что для эффективного извлечения и разделения РЗЭ, широко используются смеси экстрагентов. При этом наблюдается синер-гетический эффект, как для смеси кислых и основных, так и для смеси кислых и нейтральных экстрагентов. В соответствии с поставленными в настоящей работе целями, для дальнейшей работы по изучению экстракции РЗЭ выбраны смеси экстрагентов Д2ЭГФК и ТБФ.
Экстракцию проводили из модельных растворов с постоянным солевым фоном. Анализ растворов после экстракции на содержание РЗЭ проводили фотометрическим методом с применением арсеназо I, так как трехвалентные РЗЭ характеризуются очень слабыми хромофорными свойствами, и поэтому все чувствительные фотометрические методы их определения основаны на применении окрашенных реагентов.
Проведены исследования экстракции иттрия, лантана и скандия индивидуальными экстрагентами Д2ЭГФК и ТБФ в зависимости от концентрации экстрагента в органической фазе при постоянном составе водной фазы. Из полученных данных установлено, что при экстракции иттрия, лантана и скандия в солянокислой и азотнокислой среде индивидуальным 0,1 М раствором ТБФ в зависимости от концентрации экстрагента при концентрациях от 0,010 до 0,07 М ТБФ практически не извлекает ионы РЗЭ (III). Аналогичные результаты получены и для сульфатных растворов. Из выше перечисленного можно сделать вывод о нецелесообразности использования данного экс-трагента в чистом виде в промышленности.
Изучена экстракция иттрия, лантана и скандия в сернокислой среде индивидуальным 0,1 М раствором Д2ЭГФК. При изменении концентрации Д2ЭГФК от 0,02 до 0,1 моль/л коэффициент распределения возрастает для иттрия от 109,15 до 173,57, от 14,11 до 110,47 для лантана и от 5,02 до 114,83 для скандия. Из рисунка 1 видно, что при экстракции иттрия насыщение реагента наступает при меньшей концентрации Д2ЭГФК, чем при экстракции лантана и скандия.
1 3
0
0,02
0,04
0,06 0,08 0,1 С(Д2ЭГФК), моль/л
Рисунок 1. Экстракция РЗЭ раствором Д2ЭГФК концентрации 0,1 моль/л: 1 - иттрий; 2 - скандий; 3 - лантан
2
1
Методом изомолярных серий при постоянном составе водной фазы и суммарной концентрации смеси экс-трагентов Д2ЭГФК и ТБФ 0,1 моль/л были проведены исследования по экстракции иттрия, лантана и скандия в разных средах. Экспериментальные данные исследования экстракции РЗЭ 0,1 М смесью ТБФ и Д2ЭГФК показывают, что во всех средах при соотношениях Д2ЭГФК:ТБФ = 4:1, 3:2 наблюдается увеличение коэффициентов распределения иттрия, лантана, скандия по сравнению с индивидуальной Д2ЭГФК. Изученные зависимости показывают,
что высокие степени извлечения характерны для смеси экстрагентов с преобладанием Д2ЭГФК.
При экстракции РЗЭ в сернокислой среде (рисунок 2) наибольший коэффициент распределения наблюдается для иттрия ф=2,24), при этом степень извлечения составляет 98,9%. В смесях с преобладанием ТБФ коэффициенты распределения уменьшаются, экстракция ухудшается. Наблюдаемый эффект противоположен синергетическому.
с(Д2ЭГФК), 0,1 моль/л
Рисунок 2. Экстракция иттрия, лантана, скандия в сульфатной среде смесью Д2ЭГФК и ТБФ с концентрацией 0,1
моль/л: 1 - иттрий; 2 - скандий; 3 - лантан
При экстракции из азотнокислой среды коэффици- наблюдается при соотношении смеси Д2ЭГФК:ТБФ = 3:2,
енты распределения скандия на порядок меньше, чем у а максимальный коэффициент разделения пары «лантан-
лантана, который извлекается почти количественно, что скандий» равен 3,92 (смесь экстрагентов 3:2), что в 1,2
хорошо видно из рисунка 3. Улучшение экстракции раза больше по сравнению с чистой Д2ЭГФК.
lg D з
I 3 Ig D
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 с(ТБФ),
с(Д2ЭГФК), 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 моль/л
моль/л
Рисунок 3. Экстракция лантана, скандия в азотнокислой среде смесью Д2ЭГФК и ТБФ с концентрацией 0,1
моль/л: 1 - лантан; 2 - скандий
Экстракция РЗЭ в солянокислой среде протекает лучше, чем в сульфатной и азотнокислой средах. Из рисунка 4 видно, что при экстракции иттрия, лантана и скандия в хлоридной среде наблюдаются высокие показатели коэффициентов распределения и степени извлечения, при использовании смеси Д2ЭГФК:ТБФ состава 4:1 степень извлечения ~ 99%. Улучшение экстракции наступает при соотношении смеси экстрагентов 3:2 и 4:1. Наибольший коэффициент разделения пар «иттрий-скандий», «лантан-скандий» достигается при использовании смеси экстрагентов Д2ЭГФК и ТБФ = 2:3, что в -2 раза выше, чем для
индивидуальной Д2ЭГФК. Коэффициенты разделения пар «лантан-иттрий», «скандий-иттрий», «скандий-лантан» максимальны при соотношении экстрагентов 4:1, и в -1,05 раза выше, чем для 0,1 М Д2ЭГФК.
Полученные данные показали, что экстракция РЗЭ из сульфатных сред протекает хуже, чем из нитратных и хлоридных. Это связано с комплексообразованием РЗЭ с двузарядным сульфат-ионом. Во всех средах при соотношениях Д2ЭГФК:ТБФ = 4:1, 3:2 наблюдается увеличение коэффициентов распределения иттрия, лантана, скандия по сравнению с индивидуальной Д2ЭГФК.
Рисунок 4. Экстракция иттрия, лантана, скандия в солянокислой среде 0,1 М смесью Д2ЭГФК и ТБФ: 1 - лантан; 2 - скандий; 3 - иттрий
Экстрагент в виде индивидуального ТБФ характеризуется очень низкими показателями коэффициента распределения и степени извлечения, использовать их в экстракции в чистом виде не рекомендуется. Было выяснено, что использование смеси экстрагентов повышает коэффициенты разделения РЗЭ по сравнению с использованием последних по отдельности.
Список литературы: 1. Сальникова, Е.В. Экстракция редкоземельных элементов из сульфатных растворов смесями алкил-фосфорных кислот и первичных аминов: дис. ...
канд. хим. наук: 02.00.01 / Сальникова Елена Владимировна. - Караганда, 1998. - 145 с.
2. Серебренников, В.В. Курс химии редкоземельных элементов (скандий, иттрий, лантаниды) / В.В. Серебренников, Л.А. Алексеенко. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1963. - 425 с.
3. Яцимирский, К.В. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов / К.В. Яцимирский. -К.: Наукова думка, 1966. - Ч.2. - 496 с.
ФОРМИРОВАНИЕ СМЕШАННЫХ МИЦЕЛЛ В РАСТВОРАХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
Дремук Алена Петровна
Аспирант кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва
Киенская Карина Игоревна Кандидат химических наук, доцент кафедры коллоидной химии, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва
Авраменко Григорий Владимирович
Доктор химических наук, профессор кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств,
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва
Смешанные мицеллярные системы все чаще используются при производстве фармацевтических и медицинских препаратов, косметических, очищающих и моющих средств. Большинство экспериментальных и теоретических работ сосредоточено на бинарных смесях ПАВ сходной или различной природы, но на практике также сталкиваются с тройными и другими многокомпонентными смесями ПАВ [1-5]. Известно, что получаемые в промышленном масштабе смеси дешевле, чем индивидуальные гомологи. Кроме того, смешанные системы ПАВ нередко демонстрируют лучшие свойства по сравнению с индивидуальными компонентами.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании смешанного мицеллообразования в многокомпонентных смесях ПАВ различной природы и количественной
оценке параметров взаимодействия молекул ПАВ в мицеллах для бинарных и тройных водных растворов ПАВ.
Чаще всего при определении состава смешанных мицелл и параметра взаимодействия в бинарных смесях ПАВ применяется термодинамический подход Рубина [2]. Расчеты проводятся согласно уравнениям: 2
Х1 1п(а1С12 / Х1С1)
(1 - X1 )21п[(1 -«1^12/(1 - X 1)С2]
= 1,
р =■
1п(а1С12 / X1 С1)
(1 - X1)2
(1)
(2)
где Хг и (1-Хг) - мольная доля 1-го и 2-го ПАВ в мицелле; аг и (1- аг) - мольные доли 1-го и 2-го ПАВ в смеси; С12 -
