CC BY
3Tomsk State University Journal of Chemistry, 2023, 32, 38-51
Научная статья УДК 546.86/,87 doi: 10.17223/24135542/32/3
Экстракция сурьмы(Ш) дигексилсульфоксидом из растворов соляной кислоты и отделение ее от висмута(Ш)
Насима Гимадисламовна Афзалетдинова1, Марина Максимовна Цыкалова2, Юлия Юрьевна Гайнуллина3
1 Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, Россия 23 Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия 1 hisam@anrb. ru 2 zykalova_marina@mail. ru 3 umashkova@mail. ru
Аннотация. Изучена экстракция сурьмы(Ш) из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты дигексилсульфоксидом. Определены оптимальные условия извлечения: время контакта фаз, концентрация соляной кислоты. Предположено, что сурьма(Ш) при времени контакта фаз 30 мин извлекается по механизму внедрения с образованием экстрагируемого соединения состава [SbCb(H2O)2^L]. Сняты изотермы экстракции сурьмы(Ш) из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты растворами ДГСО в толуоле. Методом сдвига равновесия из наклона прямой, построенной в координатах lgDSb(nr)—(lgSaO, определено количество молекул экстрагента, входящих в состав извлекаемого соединения. Сольватное число, определенное данным методом, оказалось равным единице, т.е. на одну молекулу SbCb приходится одна молекула экстрагента. Среднее значение концентрационной константы экстракции сурьмы(Ш) равно Кср = 71,8 ± 0,5. Изотермы экстракции сурьмы, построенные в логарифмических координатах, подтверждают переход извлекаемой формы сурьмы(Ш) из водной фазы в органическую в виде моноядерного комплекса. Тангенс угла наклона прямой равен 1,0. Кондуктометрические измерения молярной электропроводности экстрактов сурьмы(Ш) с дигексилсульфоксидом (Сдгсо = 0,1 моль/л) в ацетоне, выделенных при экстракции из растворов, содержащих 2,0 моль/л HCl, в интервале температур 20-50°С показали, что они не являются электролитами. Реэкстракцию сурьмы(Ш) из органической фазы осуществляли 0,5 моль/л раствором аммиака. Экстрагируемый хлорокомплекс сурьмы(Ш) выделен и охарактеризован методом ИК-спектроскопии, а также элементным анализом. Изучены реэкстракция и концентрирование сурьмы(Ш) из раствора соляной кислоты. Показана возможность отделения сурьмы(Ш) от висмута(Ш). Коэффициент разделения равен Кразд = DSb:DBi = 8,2. То есть наиболее оптимальным условием для отделения сурьмы от висмута является соляная кислота с концентрацией 2,0 моль/л.
Ключевые слова: дигексилсульфоксид, сурьма(Ш), экстракция, разделение, висмут(Ш), концентрирование
Для цитирования: Афзалетдинова Н.Г., Цыкалова М.М., Гайнуллина Ю.Ю. Экстракция сурьмы(Ш) дигексилсульфоксидом из растворов соляной кислоты
© Н.Г. Афзалетдинова, М.М. Цыкалова, Ю.Ю. Гайнуллина, 2023
и отделение ее от висмута(Ш) // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2023. № 32. С. 38-51. аог 10.17223/24135542/32/3
Original article
doi: 10.17223/24135542/32/3
Extraction of antimony(III) with dihexylsulphoxide from solutions of hydrochloric acid and separation it from bismuth(III)
Nasima G. Afzaletdinova1, Marina M. Tsykalova2, Yulia Yu. Gainullina3
1 Ufa Institute of Chemistry, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences, Ufa, Russia 22 3 Ufa University of Science and Technology, Ufa, Russia 1 [email protected] 2 zykalova_marina@mail. ru 3 [email protected]
Abstract. The extraction of antimony(III) from a 2 mol/l solution of hydrochloric acid with dihexylsulfoxide was studied. The optimal extraction conditions were determined: phase contact time, hydrochloric acid concentration. We assumed that anti-mony(III) is extracted by the introduction mechanism with the formation of an extracta-ble compound [SbCb(№O)2 •L] at a phase contact time of 30 min. Extraction isotherms of antimony(III) from a 2,0 mol/l solution of hydrochloric acid with solutions of DGSO in toluene were taken. Using the method of shifting the equilibrium from the slope of the straight line plotted in the coordinates lgDsb(nr—f(lgScv), the number of extractant molecules in the composition of the extracted compound was determined. The solvation number determined by this method turned out to be equal to one, that is, there is one molecule of the extractant per molecule of SbCb(H2O). The average value of the concentration constant of the extraction of antimony (III) is Kaver.= 71,8 ± 0,5. Antimony extraction isotherms constructed in logarithmic coordinates confirm the transition of the extracted form of antimony(III) from the aqueous phase to the organic phase in the form of a mononuclear complex._The tangent of the slope of the straight line is 1,0. Conductometric measurements of the molar electrical conductivity of antimony(III) extracts with dihexylsulfoxide (Cdgso = 0,1 mol/I) in acetone isolated during extraction from solutions containing 2,0 mol/I HCl in the temperature range 20-50°С showed that they are not electrolytes. Reextraction of antimony (III) from the organic phase was carried out with a 0,5 mol/I ammonia solution. Reextraction was carried out completely within a minute. It was of interest to study the joint extraction of antimony(III) and bismuth(III) from hydrochloric acid solutions with a concentration of 1,0 to 3,0 mol/I. The maximum separation of antimony (III) from bismuth (III) is observed when metals are extracted from a solution with Chci = 2,0 mol/I. The separation factor is Ksep.= DSb:DBi = 8,2. That is, the most optimal condition for the separation of antimony from bismuth is hydrochloric acid with a concentration of 2,0 mol/I.
Keywords: dihexylsulfoxide, antimony(III), bismuth(III), extraction, re-extraction, separation, concentration
For citation: Afzaletdinova, N.G., Tsykalova, M.M., Gainullina, Yu.Yu. Extraction of antimony(III) with dihexylsulphoxide from solutions of hydrochloric acid and separation it from bismuth(III). Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia - Tomsk State University Journal of Chemistry, 2023, 32, 38-51. doi: 10.17223/24135542/32/3
Актуальность
В последние годы количество сурьмы в окружающей среде увеличивается из-за чрезмерной добычи полезных ископаемых, сжигания ископаемого топлива и промышленного производства товаров, таких как текстиль, пластмассы, электроника, керамика, обесцвечиватели стекла, свинцовые аккумуляторы и антипирены [1, 2]. Сообщалось, что вторичные источники сурьмы (зола-унос, шлаки свинцовых заводов и отходы переработки), промышленные побочные продукты (отвальный материал, отходы добычи металлов) и другие виды деятельности (свалки или остатки от сжигания отходов) представляют все больший интерес для ее извлечения [3].
Авторы работ [4, 5] изучали отделение олова от таких металлов, как As, Sb, Bi, Cu, Zn и Pb, для получения металла высокой чистоты с применением в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ). В работе [6] изучена экстракция сурьмы(Ш) из 2,0 моль/л раствора HCl, содержащего 1,0 моль/л хлорида магния, 0,73 моль/л раствором ТБФ в толуоле. В своих исследованиях авторы [7, 8] применяли наряду с ТБФ и ТОФО (триоктилфосфиноксид).
Ассортимента применяемых в настоящее время экстрагентов недостаточно для обеспечения технологических процессов гидрометаллургии. В последнее время для экстракционного извлечения многих металлов используют сульфоксиды [9].
Ранее нами была изучена экстракция висмута(Ш) дигексилсульфокси-дом из растворов соляной кислоты [10]. Однако в литературе отсутствуют данные по извлечению сурьмы(Ш) из солянокислых растворов дигексил-сульфоксидом. Поэтому представляли интерес изучение экстракции этого металла из солянокислых растворов и рассмотрение возможности отделения сурьмы(Ш) от висмута(Ш).
Экспериментальная часть
Растворы сурьмы(Ш) готовили растворением соли сурьмы SbCl3 (марка хч, ТУ 6-09-17-252-88) в растворе соляной кислоты (1:1) с последующим разбавлением дистиллированной водой до необходимых концентраций по НС1 и по сурьме(Ш). Анализ сурьмы(Ш) проводили титрованием броматом калия по методике; определение концентрации хлорид-ионов в экстрактах осуществляли аргентометрическим методом [11]. Коэффициент распределения сурьмы(Ш) между органической и водной фазами рассчитывали по формуле -Dsb(iii) = Csb(iii) орг^ь(ш) вод, где Csb(iii) орг и Сsb(III) вод - равновесные концентрации сурьмы(Ш) в органической и водной фазах после экстракции. Коэффициент разделения металлов Кразд рассчитывали по следующему уравнению: Кразд = D1/D2, где D1 и D2 - коэффициенты распределения разделяемых металлов. Концентрацию ионов хлора в органической фазе определяли аргентометрическим методом. Индикатор - хромат калия К2Сг04 [11]. Формой нахождения ионов сурьмы(Ш) в растворах соляной кислоты до 2,4 моль/л является анион [SbCU]- [12-14] (X = 47 600 см-1). Концентрацию
соляной кислоты в исходных растворах определяли титрованием 0,51,0 моль/л раствором КОН в воде (индикатор - метилоранж). В качестве экс-трагента при изучении экстракции сурьмы(Ш) в работе применяли раствор дигексилсульфоксида в толуоле (производитель АО «Олайнский химический завод БИОЛАР»). Чистоту реагента (не менее 99%) контролировали по спектрам ИК и данным элементного анализа. Экстракцию проводили при температуре (19 ± 1,0°С) в термостатированных ячейках при соотношении водной и органической фаз 1:1 (В:О) = 1:1. Раздел фаз после перемешивания был четким и происходил в течение 1 мин после завершения контакта фаз. Электропроводность экстрактов и комплекса измеряли в ацетоне на кондуктометре типа ОК 102/1 фирмы Radelkis, а электронные спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре Specord M40 (Германия). ИК-спектры экстрагируемого комплекса были записаны на спектрофотометре IR Prestige-21 (Fourier Spectrophotometer Shimadzu) в области 4 000-400 см-1 в вазелиновом масле.
Обсуждение полученных данных
На рис. 1 представлено влияние концентрации соляной кислоты на коэффициент распределения сурьмы(Ш) между водной и органической фазами при экстракции раствором дигексилсульфоксида в толуоле.
4,5 -|
4,0 -
3,5 -
3.0
Ж 2,5 -О)
а
2,0 -1,5 -1,0 -
0,5 Н-г-г-1-1-1-1-1
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
C^Q), моль/л
Рис. 1. Влияние концентрации соляной кислоты на DSb(iii). CSb(ni) = 0,003 моль/л.
Сдгсо = 0,2 моль/л
Как видно из полученных экспериментальных данных, с ростом концентрации соляной кислоты до 2,0 моль/л в водной фазе коэффициент распределения сурьмы(Ш) (Озь(ш)) увеличивается, что можно объяснить увеличением в растворе доли экстрагируемого хлорокомплекса сурьмы(Ш). Следует отметить, что в изученном интервале концентраций соляной кислоты (до 2,0 моль/л) доля хлорокомплекса состава ^ЬСу- возрастает [12]. С дальнейшим увеличением концентрации соляной кислоты в водной фазе возрастает доля более высокозарядных хлорокомплексов сурьмы состава ^Ь2СЬ]3-, извлечение которых затруднено, вероятно, из-за стерических факторов.
Предварительными опытами было изучено влияние времени контакта фаз на установление экстракционного равновесия при извлечении сурьмы(Ш) из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты. Экстракционное равновесие устанавливается в пределах 25-30 мин (рис. 2). Все последующие опыты по экстракции сурьмы(Ш) осуществляли при оптимальном времени контакта фаз 30 мин и концентрации соляной кислоты 2,0 моль/л.
3,0
2.5
— 20
2Г
(Я
О 1,5 1.0 0,5 0,0
I конт,, мин
Рис. 2. Влияние времени контакта фаз на коэффициент распределения сурьмы(Ш).
Сдгсо = 0,1 моль/л, С8Ъ(ш) = 0,0033 моль/л. Сна = 2,0 моль/л
Была также проанализирована электропроводность органических фаз в зависимости от времени контакта фаз. Среднее значение молярной электропроводности X органических фаз в ацетоне после экстракции сурьмы(Ш) раствором дигексилсульфоксида в толуоле при Узъдп) = 0,0025 моль/л составило 11,3 Ом-1 см2 моль-1. Это значение молярной электропроводности подтвердило наше предположение об извлечении сурьмы(Ш) в нейтральной форме [15].
Для определения механизма экстракции сурьмы(Ш) раствором дигек-силсульфоксида в толуоле было изучено влияние концентрации хлорид-ионов на коэффициент распределения сурьмы(Ш) при Chci = 2,0 моль/л, CL = 0,30 моль/л, Csb(III) = 0,008 моль/л. Концентрацию хлорид-ионов изменяли от 0 до 1,0 моль/л. С увеличением концентрации хлорид-ионов экстракция увеличивается, вероятно, из-за высаливающего влияния ионов. Из рассмотрения логарифмической зависимости lg_Dsb(iii)-lgQci]- следует, что экстракция сурьмы(Ш) осуществляется преимущественно в форме нейтрального соединения состава SbCl3, n = 3 (tga = 2,96) (рис. 3).
0.80 -, 0,70 0,60
О)
0,40 0,30 0,20 -
0,10 -\-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
0.28 0,30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50
igC[Ci]"
Рис. 3. Влияние логарифма концентрации хлорид-ионов lgC[Cl-] на логарифм коэффициента распределения сурьмы(Ш) lgDsb(in). Сдгсо = 0,3 моль/л.
Csb(iii) = 0,008 моль/л; n = 3
Для выявления механизма извлечения хлорида сурьмы раствором ДГСО в толуоле было изучено влияние концентрации ионов водорода при постоянной ионной силе раствора, равной 3,0, Сдгсо = 0,3 и 0,1 моль/л в толуоле, Csb(iii) = 0,001моль/л (рис. 4, кривые 1 и 2). Постоянную ионную силу раствора поддерживали добавлением расчетных количеств хлорида натрия (от 0,0 до 1,0 моль/л). Концентрацию соляной кислоты варьировали от 2,0 до 3,0 моль/л. Тангенс угла наклона в логарифмических координатах зависимости lgDSb-yig[H+] равен нулю. Это позволяет предположить, что извлечение сурьмы(Ш) в таких условиях осуществляется в нейтральной форме, в виде SbCl3. Кондуктометрические измерения молярной электропроводности экстрактов сурьмы(Ш) c дигексилсульфоксидом (Сдгсо = 0,1 моль/л) в ацетоне, выделенных при экстракции из растворов, содержащих 2,0 моль/л HCl, показали, что они не являются электролитами (X = 9,0 Ом-1 см2 моль-1
при Ysb(ш) = 0,0024 моль/л; ^2 = 8,0 Ом-1 см2 моль-1 при Ysb(ш) = 0,0083 моль/л). Это согласуется с литературными данными для интервалов значений молярной электропроводности для неэлектролитов [15].
о,а -,
1
0,6 -
л й О
0,4 -
2
0,3 - •-*-а-♦-•
0,2 -I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-,
о,2а 0,30 0,32 0,34 о,зе о,зв о,4о о,42 0,44 о,4б о,4а o,so
ig[H"]
Рис. 4. Зависимость логарифма коэффициента распределения сурьмы(Ш) дигексилсуль-фоксидом от логарифма концентрации ионов водорода: 1 - ^гсо = 0,3 моль/л;
2 - ^гсо = 0,1 моль/л. CSb(III) = 0,010 моль/л; I = 3
Экстракты были проанализированы на содержание хлорид-ионов арген-тометрическим методом. Установлено, что отношение [Sb(III)]:[Cl]- в органической фазе равно 1:3.
Были сняты изотермы экстракции сурьмы(Ш) из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты растворами ДГСО в толуоле (рис. 5). Методом сдвига равновесия из наклона прямой, построенной в координатах ^^ьрщ-Д^&в), определено количество молекул экстрагента, входящих в состав извлекаемого соединения (рис. 6). Сольватное число, определенное данным методом, оказалось равным единице, т.е. на одну молекулу SbCl3 приходится одна молекула экстрагента. Изотермы экстракции сурьмы, построенные в логарифмических координатах, подтверждают переход извлекаемой формы сурьмы(Ш) из водной фазы в органическую в виде моноядерного комплекса. Тангенс угла наклона прямой равен 1,0 (рис. 7). На основании полученных результатов извлечение сурьмы(Ш) дигексилсульфоксидом из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты можно представить следующим уравнением: [SbCl4(H20)2]- + L ^ [SbCIs^OVL] + [CI]-
Концентрационная константа экстракции сурьмы(Ш) при экстракции из 2,0 моль/л раствора HCl была вычислена по следующему уравнению:
К =
[БЬОз (и2о)2 • ь][С1]-_ [
Ус
БЦШ)
[ 8ЪС14 (И20 )2 ]-[Ь] [ Х81Ъ8Ъ(П1)][ ь]
где [Ysb(III)] и [Хбъсш)] - равновесные концентрации сурьмы(Ш) в органической и водной фазах соответственно, Ь - равновесная концентрация экстра-гента. Концентрация ионов хлора С[С1]- равна концентрации ионов водорода. (Снс1 = 2,0 моль/л). Среднее значение концентрационной константы экстракции сурьмы(Ш) равно Кср = 71,8 ± 0,5 (п = 5, Р = 0,95).
Рис. 5. Изотермы экстракции сурьмы(Ш) растворами дигексилсульфоксида в толуоле. Сна = 2,0 моль/л. Сдгсо (моль/л): 1 - 0,07; 2 - 0,1; 3 - 0,2; 4 - 0,3
Было изучено влияние температуры на коэффициент распределения вис-мута(Ш) при его экстракции раствором ДГСО в интервале температур от 20 до 50°С. Из рассмотрения зависимости ^^цып/Ц/Т) следует, что с ростом температуры экстракционная способность ДГСО увеличивается. Коэффициент корреляции зависимости 1§.Озь-/(1/Т) составляет 0,99 (рис. 8). Из графической зависимости 1§_ОзЬ(ш)-/(1/7) вычислено значение энтальпии экстракции:
АН = -2,3К^а = -4,575^-1,02) = 4,66 ккал/моль, Ав= -ЯТ1пК = -1,982^2984,27 = -2,52 ккал/моль, АБ = (АН - Ав)/Т = (-3,2 + 2,52)/298 = 680/298 = -2,28 кал/град. Отрицательное значение изменения энтальпии экстракции подтверждает, что реакция осуществляется за счет энтальпийного фактора.
Рис. 6. Изотермы экстракции сурьмы(Ш) в логарифмических координатах. Сне! = 2,0 моль/л. Сдгсо (моль/л): 1 - 0,07; 2 - 0,1; 3 - 0,2
Рис. 7. Зависимость логарифма концентрации свободного экстрагента от логарифма коэффициента распределения сурьмы(Ш). Chci = 2,0 моль/л; Csb(iii) = 0,001 моль/л; q = 1
0,7
п (Л О га
о, г
3,10 3,15 3,20 3,25 3,30 3,35 3,40 1ГГ10"3
Рис. 8. Влияние температуры на коэффициент распределения сурьмы(Ш).
Chci = 2,0 моль/л; Csb(iii) = 0,0044 моль/л; Сдгсо = 0,2 моль/л
Извлекаемый комплекс сурьмы(Ш) с дигексилсульфоксидом предложенного нами состава [SbCb(H2O)2L] был выделен при экстракции из 2,0 моль/л раствора соляной кислоты, многократно промыт гексаном и водой от возможного избытка соли сурьмы(Ш) и экстрагента. Согласно результатам элементного анализа соотношение Sb:Cl:L=1:3:1. Соединение представляло собой кристаллическое вещество, растворимое в хлороформе. В ИК-спектре дигексилсульфоксида экстрагента валентные колебания v (S = O) проявляются в виде интенсивной полосы поглощения при 1 017 см-1, а в экстрагируемом комплексе сурьмы(Ш) c ДГСО - при 976 см-1 (А = 42 см-1). Это подтверждает координацию экстрагента с ионом сурьмы(Ш) по атомам кислорода сульфоксидной группы [16, 17]. Молекулы воды, входящие в состав комплекса, проявляются в форме деформационных колебаний при 5H2O 1 635 см-1, а валентные колебания v ОН-группы проявляются в виде полосы поглощения при 3 383 см-1. Валентные колебания связи vSb-O проявляются при 378 см-1.
Кондуктометрические измерения молярной электропроводности экстрактов сурьмы(Ш) c дигексилсульфоксидом (Сдгсо = 0,1 моль/л) в ацетоне, выделенных при экстракции из растворов, содержащих 2,0 моль/л HCl, в интервале температур 20-50°С показали, что они не являются электролитами. Молярная электропроводность X изменяется в пределах от 0,3 до 1,0 Ом-1 см2 моль-1 при концентрации YSb(iii), изменяющейся от 0,0025 до 0,01 моль/л. Эти результаты также согласуются с литературными данными для соединений, не являющимися электролитами (табл. 1 ).
Таблица 1
Состав и молярная электропроводность экстрактов сурьмы(Ш) с ДГСО, выделенных при извлечении из растворов соляной кислоты (СЬ = 0,1 моль/л)
CHCI, моль/л ySb(III), моль/л X, м 1см2, моль 1 YCI, моль/л YCI:YSb
2,0 0,025 0,3 0,074 2,96
2,0 0,010 1,0 0,033 3,03
Представляло интерес определение коэффициента концентрирования сурьмы(Ш) при экстракции из растворов соляной кислоты с концентрацией 1,0 и 2,0 моль/л. В табл.2 приведены результаты определения коэффициента распределения Бзъсш) и коэффициента концентрирования сурьмы(Ш) Кконц при извлечении его растворами дигексилсульфоксида в толуоле.
Таблица 2
Коэффициенты распределения (DSb(Ш)) и концентрированияcурьмы(III) (Кконц ) при ее экстракции из растворов соляной кислоты дигексилсульфоксидом. Сдгсо = 0,3 моль/л. В:О = 15:1
CHCl, моль/л XSb, моль/л YSb, моль/л DSb(III) = YSb/XSb Кконц = YSb/Сисх
1,0 0,0018 0,0030 1,70 1,50
2,0 0,0011 0,0135 12,30 6,75
Из табл. 2 следует, что с ростом концентрации соляной кислоты от 1,0 до 2,0 моль/л коэффициент распределения сурьмы(Ш) (Дзьащ)
при Сдгсо =
= 0,3 моль/л и соотношении В:О =15:1 возрастает с 1,7 до 12,3, что объясняется возрастанием концентрации в растворе соляной кислоты хорошо экстрагируемого хлорокомплекса сурьмы(Ш) состава [SbCU]-. Концентрирование сурьмы(Ш) в органической фазе также возрастает с 1,5 до 6,75. Реэкс-тракцию сурьмы (III) из органической фазы осуществляли 0,5 моль/л раствором аммиака. Реэкстракция осуществлялась однократно, практически нацело в течение минуты, и ее можно представить следующим уравнением: [SbCb(H2O)2-L] + 3NH4-OH ^ NH*+ [Sb(OH)4]- + 2NH4CI + [L-HCI] + H2O.
Экстрагент, образующийся в виде соли LflCl^ органической фазе может быть возвращен в процессе извлечения сурьмы(Ш) из водной фазы после реэкстракции.
Образовавшееся соединение сурьмы состава NH4+[Sb(OH)4]- после реэкстракции раствором соляной кислоты превращается в соль состава SbCl3 по реакции
NH4+[Sb(OH)4]- + 3HCl ^ SbCl3 + 3H2O + NH4OH + H+
Представляло интерес исследование совместной экстракции сурьмы(Ш) и висмута(Ш) из растворов соляной кислоты с концентрацией от 1,0 до 3,0 моль/л. Ранее нами была изучена экстракция висмута(Ш) из растворов HCl растворами дигексилсульфоксида в толуоле [10]. Совместную экстракцию сурьмы(Ш) и висмута(Ш) осуществляли при следующих условиях: Cbi(iii) = CSb(iii) = 0,002 моль/л, ?конт =30 мин, О:В = 1:1, Сдгсо = 0,2 моль/л (табл. 3). Максимальное отделение сурьмы(Ш) от висмута(Ш) наблюдается при извлечении металлов из раствора с Chci = 2,0 моль/л. Коэффициент раз-
деления составил Кразд = .Озь:-0В1 = 8,2. Проценты экстракции, вычисленные по сурьме(Ш) (69,3%) и по висмуту(Ш) (24%), также различаются между собой примерно в 3 раза. То есть наиболее оптимальным условием для отделения сурьмы от висмута является соляная кислота с концентрацией 2,0 моль/л. Незначительное извлечение висмута(Ш) в данных условиях можно объяснить существованием в растворе трудно извлекаемого высокозарядного хлорокомплекса состава ^С15(Ш0)]2-.
Таблица 3
Отделение сурьмы(Ш) от висмута(Ш) при совместной экстракции из растворов соляной кислоты. Сдгсо = 0,2 моль/л. Св1(Ш) = Сэмн!) = 0,0022моль/л. О:В = 1:1
CHCl, моль/л DSb(III) DBi(III) Кразд = DSb:DBi
1,0 ■ 2,0 3,0 0,0014:0,0008 = 1,75 0,0019:0,0008 = 2,37 0,0009:0,0013 = 0,70 0,0017:0,0005 = 3,4 ■ 0,0005:0,0017 = 0,29 0,0003:0,0019 = 0,16 1,75:3,4 = 0,5 2,37:0,29 = 8,2 0,70:0,16 = 4,4
Выводы
Таким образом, изучена экстракция сурьмы(Ш) из раствора соляной кислоты дигексилсульфоксидом, установлены оптимальные условия извлечения: время контакта фаз и концентрация соляной кислоты. Исследована зависимость от концентрации ионов водорода, изучено влияние ионов хлора на извлечение сурьмы(Ш). Зарегистрированы ИК-спектры исходного соединения и экстрактов. Предложен механизм экстракции сурьмы из солянокислого раствора. Рассчитана концентрационная константа экстракции. Показана возможность реэкстракции и концентрирования сурьмы( III). Определены условия отделения сурьмы(Ш) от висмута (III) из раствора соляной кислоты.
Список источников
1. Alassali A., Picuno C. Antimony Mining from PET Bottles and E-Waste Plastic Frac ions //
Sustainability. 2019. Vol. 11 (15). P. 4021-4035.
2. Shan C., Ma Z., Tong M. Efficient removal of trace antimony(III) through adsorption by
hemamatite modified magnetic nanoparticles // J. Hazard. Mater. 2014. Vol. 268. P. 229236.
3. Froehlich P., Lorenz T., Martin G., Brett B., Bertau M. Valuable Metals-Recovery Processes,
Current Trends, and Recycling Strategies // Angew. Chem. Int. Ed. 2017. Vol. 56 (10). P. 2544-2580.
4. Jae Woo Ahn, Jae Chun Lee. Separation of Sn, Sb, Bi, As, Cu, Pb and Zn from hydrochloric
acid solution by Solvent Extraction Process Using TBP (tri-n-Butylphosphate) as an Ex-tractant // Materials Transactions. 2011. Vol. 52, is. 12. P. 2228-2232.
5. Wei-Sheng Chen, Shota Mesaki, Cheng-Han Lee. Separation of Sn, Sb, Bi, and Cu from tina
node slime by solvent extraction and chemical precipitation // Metals. 2021. Vol. 11, is. 3. P. 515-526.
6. Yadov A.A., Khopkar S.M. Rapid Extraction of Antimony with Tributyl Phosphate. Direct
Photo metric Determination with Brilliant Green // Bulletin of the Chemical Soc. of Japan. 1971. Vol. 44 (3). P. 693-696.
7. Sundell O. Solvent extraction of antimony and tin from speiss leachete : kemitecknic, kan-
didat. 2017. 50 p.
8. Ali K.A., Vanjara A.K. Solvent extraction and separation of Bi(III) and Sb(III) from HCI
and HBr media using tri-n-octylphosphin oxide // Indian J. Chem. Technol. 2001. Vol. 8. Р. 239-243.
9. Yixian Huang, Yu Tong, Chen Wang, Ke Tang, Yanzhao Yang. Solvent extraction of palla-
dium with newly synthesized asymmetric branched alkyl sulfoxides from hydrochloric acid // RSC Advances. 2015. Vol. 15. P. 66376-66383.
10. Афзалетдинова Н.Г., Муринов Ю.И. Экстракция висмута(Ш) дигексилсульфоксидом из солянокислых растворов // Вестник Башкирского университета. 2020. Т. 25, № 3. С. 551-558.
11. Крешков А.П. Основы аналитической химии : теоретические основы, количественный анализ. M. : Химия, 1971. 458 с.
12. Milne John. Spectrophotometric studies on Sb(III) in hydrochloric acid solutions // Canadian Journal of Chemistry. 1975. Vol. 53, P. 888-893.
13. Nguyen Huu Chung. Studies on the homogeneous liquid - liquid extraction of metal ions using the mixtures of 2-propanol with water : A Dissertation Submitted to Department of Energy and Material Science Graduate School of Science and Engineering Saga University. Japan. 2004. 123 р.
14. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ / под редакцией Р.А. Лидина. М. : Химия, 2000. 480 с.
15. Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. М. : Высш. школа, 1985. 455 c.
16. Накамото К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений : пер. с англ. М. : Мир, 1991. 536 с.
17. Analitical Infrared Spectroscopy / G. Svehla. Amsterdam : Elsevier, 1978. 556 р. (Comprehensive Analytical Chemistry; vol. 6).
References
1. Alassali A.; Picuno C.; Samara H. Antimony Mining from PET Bottles and E-Waster Plastic
Fractions // Sustainability. 2019. Vol. 11. No 15. P. 4021- 4035.
2. Shan C.; Ma Z.; Tong, M. Efficient removal of trace antimony(III) through adsorption by
hematite modified magnetic nanoparticles // J. Hazard. Mater. 2014.Vol. 268. P. 229 -236. DOI: 10. 1016/ j.jhazmat. 2014.01.020
3. Froehlich P.; Lorenz T.; Martin G.; Brett B.; Bertau, M. Valuable Metals-Recovery Proces-
sers, Current Trends, and Recycling Strategies // Angew. Chem. Int. Ed. 2017, Vol. 56. No.10. P.2544--2580. DOI: 10.1002/anie.201605417 PMID: 27511711
4. Jae Woo Ahn; Jae Chun Lee. Separation of Sn, Sb, Bi, As, Cu, Pb and Zn from hydrochloric
acid solution by Solvent Extraction Process Using TBP (tri-n-Butylphosphate) as an Ex-tractant // Materials Transactions. 2011. Vol. 52. Is. 12. P. 2228 - 2232. Doi: 10.2320/ Matertrans. M2011142
5. Wei-Sheng Chen, Shota Mesaki, Cheng-Han Lee. Separation of Sn, Sb, Bi, and Cu from Tin
Anode Slime by Solvent Extraction and Chemical Precipitation //Metals. 2021. Vol. 11. Is. 3. P. 515-526. https://doi.org/10.3390/met11030515
6. Yadov A. A.; Khopkar S. M. Rapid Extraction of Antimony with Tributyl Phosphate. Direct
Photometric Determination with Brilliant Green // Bulletin of the Chemical Soc. Of Japan. 1971. Vol. 44. No. 3. P. 693-696. ' '
7. Oscar Sundell. Solvent extraction of antimony and tin from speiss leachate. Kemitecknic,
kandidat, 2017. P. 50. URN: urn:nbn:se:ltu:diva-1 65822
8. Ali K.A., Vanjara A.K. Solvent extraction and separation of Bi(III) and Sb(III) from HCI
and HBr media using tri-n-octylphosphin oxide // Indian J. Chem.Technol. 2001.Vol. 8. P. 239-243.
9. Yixian Huang; Yu Tong; Chen Wang; Ke Tang; Yanzhao Yang Solvent extraction of palla-
dium with newly synthesized asymmetric branched alkyl sulfoxides from hydrochloric acid // RSC Advances. 2015. Vol.15. P. 66376-66383.
10. Afzaletdinova N.G.; Murinov Yu. I. Extraction of bismuth(III) with dihexyl sulfoxide from hydrochloric acid solutions // Bulletin of the Bashkir University. 2020. V. 25. No. 3. P. 551558. doi:10.33184/ bulletin-bsu-2020.3.14
11. Kreshkov A. P. Osnovy analiticheskoy khimii. Teoreticheskiye osnovy. Kolichestvennyy an-aliz. Theoretical foundations. Quantitative analysis. Moscow: Publishing house "Chemistry" 1971. P. 458. (p. 324).
12. Milne John . Spectrophotometric studies on Sb(III) in hydrochloric acid solutions // Canadian J. Chem. 1975. Vol. 53, P. 888-893.
13. Nguyen Huu Chung. Studies on the homogeneous liquid - liquid extraction of metal ions using the mixtures of 2-propanol with water. A Dissertation Submitted to Department of Energy and Material Science Graduate School of Science and Engineering Saga University, Japan. 2004. P.123. (p. 66)
14. Lidin R.A.; Molochko V.A.; Andreeva L.L. Chemical properties of inorganic other substances. Edited by Lidin R.A. M. "Chemistry" 2000. 480 p.(193-202)
15. Kukushkin Yu.N. Khimiya koordinatsionnykh soyedineniy. Vyshaya Shokola Moscow. 1985. 455 p.
16. Nakamoto K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds in Inor- ganic Chemistry. John Wiley& Sons. 6th Edition. 2009.
17. Analitical Infrared Spectroscopy / G. Svehla. Amsterdam : Elsevier, 1978. 556 р. (Comprehensive Analytical Chemistry; vol. 6).
Сведения об авторах:
Афзалетдинова Насима Гимадисламовна - кандидат химических наук, ведущий инженер лаборатории физико-химических методов анализа Уфимского института химии Российской академии наук (Уфа, Россия). E-mail: [email protected]
Цыкалова Марина Максимовна - студент курса химического факультета Уфимского университета науки и технологии (Уфа, Россия). E-mail: [email protected] Гайнуллина Юлия Юрьевна - кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии химического факультета Уфимского университета науки и технологии (Уфа, Россия). E-mail: [email protected]
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Information about the authors:
Afzaletdinova Nasima G. - Candidate of Chemical Sciences, Leading Engineer of the Laboratory of Physical and Chemical Methods of Analysis of the Ufa Institute of Chemistry of the Russian Academy of Sciences (Ufa, Russia). E-mail: [email protected] Tsykalova Marina M. - Student of the Faculty of Chemistry, Ufa University of Science and Technology (Ufa, Russia). E-mail: [email protected]
Gainullina Yuliya Yu. - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Ufa University of Science and Technology (Ufa, Russia). E-mail: [email protected]
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 19.06.2023; принята к публикации 15.12.2023 The article was submitted 19.06.2023; accepted for publication 15.12.2023
