CC BY
71
9
С lb 6 X И в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. Nb 7 (112)
УДК 544.77
Е.А. Архипова, С.Ю. Левчишин, Н.М. Мурашова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия МИКРОЭМУЛЬСИИ В СИСТЕМЕ Д2ЭГ<Ша - ТБФ - КЕРОСИН - ВОДА
Region of existence of extractant-containing microemulsion in the system sodium bis-(2-ethylhexyl)phosphate - tributylphosphate - kerosene - water was investigated.
Была изучена область существования экстрагент-содержащей микроэмульсии в системе ди-(2-этилгексил)фосфат натрия - трибутилфосфат - керосин - вода.
Всё большее распространение в химической технологии находят на-ноструктурированные жидкие системы, такие как мицеллярные растворы и микроэмульсии. Так, на кафедре нанотехнологии и наноматериалов РХТУ им. Д.И. Менделеева был предложен перспективный метод извлечения цветных металлов экстрагент-содержащей микроэмульсией из частиц твердой фазы (микроэмульсионное выщелачивание).
Микроэмульсии - многокомпонентные термодинамически устойчивые системы, состоящие из двух ограниченно смешивающихся друг с другом жидкостей, мицеллообразующего поверхностно-активноного вещества (ПАВ) и часто второго ПАВ, называемого со-ПАВ. Микроэмульсии подразделяют на прямые (масло в воде), обратные (вода в масле) и бинепрерывные (водная и масляная фазы разделены слоем молекул ПАВ, но являются сплошными).
Метод микроэмульсионного выщелачивания предполагает извлечение металлов из первичного и вторичного техногенного сырья (концентратов, шламов, зол, пылей и т.д.) путем его контакта с экстрагент-содержащей микроэмульсией. После выщелачивания твердая фаза отделяется и целевые компоненты из микроэмульсии реэкстрагируются.
В качестве реагентов для микроэмульсионного выщелачивания рассматриваются микроэмульсии на основе солей известного промышленного реагента ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Д2ЭГФК), например микроэмульсии ди-(2-этилгексил)фосфата натрия (Д2ЭГФ№). В качестве экстра-гента и со-ПАВ в состав микроэмульсии может входить трибутилфосфат (ТБФ).
Целью работы являлось изучение области существования микроэмульсии в системе Д2ЭГФ№ - ТБФ - керосин - вода.
В работе использовались ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота ("Merck" Германия, 95% основного вещества), гидроксид натрия (ч), ТБФ (ч) и керосин марки «осветительный».
Определение границы области существования гомогенной микроэмульсии проводили путём повышения концентрации воды в образцах содержащих Д2ЭГФ№, ТБФ и керосин.
Область существования микроэмульсии Д2ЭГФ№ - ТБФ - керосин -вода изучалась в диапазоне концентраций (в органической фазе) Д2ЭГФ№ от 1,0 до 2,0 моль/л и ТБФ до 5 % об. Полученные данные по максимальному объему воды, который может содержаться в микроэмульсии, приведены
С 1Ь 6 X № в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. N0 7 (112)
в таблице. Данные сравнивались с полученными ранее результатами для системы Д2ЭГФ№ - керосин - вода [1].
Табл. Максимальное содержание воды в микроэмульсии в системе Д2ЭГФКа - ТБФ - керосин - вода
Сд2ЭГ(Ша в орг. фазе, моль/л 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Стбф в орг. фазе, об. % Содержание воды в микроэмульсии, % об.
0,0 13 10 33 50 49 47
1,0 17 17 26 66 52 45
2,0 21 24 44 70 55 46
3,0 26 69 71 79 59 52
4,0 27 69 75 82 59 52
5,0 53 68 80 83 53 49
Все изученные системы имеют ярко выраженный максимум по содержанию воды при концентрации Д2ЭГФ№ в органической фазе, равной 1,6 моль/л, что согласуется с ранее полученными результатами. При увеличении содержания ТБФ область существования микроэмульсии по воде значительно расширяется при всех изученных концентрациях (рис. 1).
Ранее в системе Д2ЭГФ№ - Д2ЭГФК - керосин - вода при концентрации Д2ЭГФ№ от 1,6 до 2,0 моль/л орг.фазы и содержании воды от ^у=Сшо/Сд2эгсша =8 до точки расслаивания было показано существование бинепрерывной микроэмульсии [1]. В изученной системе Д2ЭГФ№ - ТБФ -керосин - вода при значениях \у от 8 до 30-50 также предполагается существование бинепрерывной микроэмульсии.
Представляет особый интерес область с высоким содержанием воды (\у>100), в которой отмечено существование устойчивой микроэмульсии при содержании ТБФ в органической фазе 3-5 % об. (рис.1). Поскольку образование бинепрерыной микроэмульсии в системе с \у>100 представляется затруднительным, можно предположить, что в системах с высоким содержанием воды существует прямая микроэмульсия. Для проверки этого предположения был проведён эксперимент по окрашиванию микроэмульсии (Сд2эг<ша=1,6 моль/л (в орг.фазе), ТБФ 3 % об. (в орг. фазе), \у=120) масло-растворимым (Судан I) и водорастворимым (Родамин С) красителями. Окрашивание Родамином С происходило быстро, что указывает присутствие на сплошной водной среды. Окрашивание Суданом I происходило лишь через некоторое время после введения в микроэмульсию, необходимое на солю-билизацию Судана I каплями органической фазы. Эти факты подтверждают наше предположение о существовании в этой системе прямой микроэмульсии в области высоких концентраций воды.
Таким образом, в работе была определена область существованияч микроэмульсии в системе Д2ЭГФ№ - ТБФ - керосин - вода в диапазоне
9
С Яг в X № в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. №7(112)
концентраций Д2ЭГФ№ от 1,0 до 2,0 моль/л (в орг. фазе) и ТБФ от 1 до 5 об.% (в орг. фазе). Показано, что в изученной системе можно получать микроэмульсии, содержащие до 83 об.% водной фазы. Предполагается, что микроэмульсии с высокой концентрацией воды являются прямыми, в отличие от бинепрерывных микроэмульсий в образцах со средней концентрацией воды.
Рис. 1. Зависимость максимального равновесного содержания воды от концентрации Д2ЭГ(1Жа, для систем с различным содержанием ТБФ, при 20 °С.
Прямые микроэмульсии, содержащие в качестве экстрагента ТБФ, являются перспективными системами для проведения микроэмульсионного выщелачивания, т.к. будут обладать меньшей пожароопасностью и токсичностью по сравнению с обратными и бинепрерывными микроэмульсиями.
Библиографические ссылки
1. Левчишин С.Ю. Экстрагент-содержащие наноструктурированные жидкие среды для выщелачивания металлов./ С.Ю. Левчишин, Н.М. Мурашова, Е.В. Юртов// Сборник тезисов докладов научно-технических секций Международного форума по нанотехнологиям 11шпапо1ес11'08. Т.З. Секция 4.5, стр.330-332.
