Распределение металлов в системе Д2ЭГФК (керосин)-ZnSO 4-mnso 4-h 2SO 4-вода Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 621.352.3

Е.С. Свердел, О.С. Кочетовская, В.Г. Шумихина, А.И. Михайличенко, Г.А. Ягодин Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ МП804-И2804-ВОДА

В СИСТЕМЕ Д2ЭГФК (КЕРОСИН)^П804-

The solvent extraction of zinc and manganese from sulfuric acid solutions using di-2-ethylhexylphosphoric acid, D2EHPA, in kerosene as diluent was investigated. The effects of contact time, pH and concentration on extraction of zinc and manganese were studied. The separation ratio for zinc-manganese mixtures extracted from sulfuric acid solutions were determined. In case of co-extraction D2EHPA is selective with respect to zinc.

Получены данные по экстракции цинка и марганца из сернокислых растворов. Изучено влияние на процесс экстракции следующих факторов: времени контакта фаз, рН, концентрации цинка и марганца. Определены коэффициенты разделения для смесей цинк-марганец при экстракции из сернокислых растворов. В случае совместной экстракции Д2ЭГФК селективна по отношению к цинку.

Целью настоящей работы является изучение возможности экстракционного разделения цинка (II) и марганца (II) из их совместных сернокислых растворов. В качестве экстрагента использовался раствор ди-(2-этилгексил)-фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в керосине.

Механизм экстракции металлов Д2ЭГФК и вид образующихся комплексов с металлом зависят от нескольких факторов, таких как концентрация металла в экстракте, природа органического растворителя, кислотность в равновесной водной фазе [1 -6].

2,5 -2- 1,5 -1

0,5 -

Г

о »

15

20

30

35

Время,мин

1,1 1,3 PH

Рис. 1. Зависимость коэффициентов распреде- Рис. 2. Зависимость коэффициентов распреде-

ления цинка и марганца от времени контакта

фаз при экстракции 1,0 М Д2ЭГФК в керосине: 1 - рНравн=1,2, ^п804]исх=0,1 моль/л, Уорг/Увод=1/1 2 - рНравн=1,7, [Мп804]исх=0,1 моль/л, Уорг/Увод=1/1

ления цинка и марганца от рН водной фазы при экстракции 1,0 М Д2ЭГФК в керосине: 1 - ^п804]исх=0,1 моль/л, Уорг/Увод=1/1, т=5 мин. 2 - [Мп804]исх=0,1 моль/л, Уорг/Увод=1/1, т=5 мин.

Изучение экстракции цинка и марганца из их совместных растворов не только представляет научный интерес, но и имеет существенное практическое значение. В частности, эти данные необходимы для разработки технологии утилизации использованных химических источников тока, переработки отходов гальванических производств. В ходе исследования получены данные по экстракции

0

0

5

10

25

цинка и марганца из их индивидуальных сернокислых растворов. Для определения оптимального времени контакта фаз была проведена серия экспериментов, где время контакта варьировалось от 2 до 30 мин. Результаты экспериментов представлены на рис. 1.

Табл. 1. Коэффициенты разделения металлов при экстракции из бинарных смесей 1,00 М Д2ЭГФК в керосине (сернокислые растворы), Уорг/Увод=1/1

№ рН равновесной водной фазы Концентрация металлов в равновесных фазах, моль/л Коэффициенты распределения металлов Р= б (гп) Б (Мп)

[2п1 °рг [гп ] вод [Мп2+] орг [Мп2] вод Б (гп) Б (Мп)

1 1,14 0,063 0,019 0,001 0,010 3,35 0,03 130,7

2 1,17 0,052 0,008 0,002 0,029 6,80 0,07 97,5

3 1,24 0,048 0,009 0,006 0,044 5,52 0,15 37,7

4 1,45 0,014 0,002 0,028 0,059 5,67 0,47 12,0

5 0,58 0,071 0,222 0,015 0,655 0,32 0,02 14,0

6 0,79 0,086 0,187 0,014 0,710 0,46 0,02 23,7

7 0,94 0,104 0,178 0,017 0,673 0,58 0,025 23,3

8 1,02 0,130 0,143 0,019 0,662 0,91 0,029 30,9

9 1,11 0,145 0,102 0,020 0,565 1,43 0,035 40,3

0,17

Рис. 3. Зависимость коэффициента разделения цинка и марганца от концентрации металлов в экстрактах: ^п804]исх=0,33 моль/л, [Мп804]исх=0,67моль/л.

Из рисунка 1 видно, что время достижения равновесного состояния не превышает 3 мин. Дальнейшие эксперименты проводились при времени контакта фаз - 5 мин.

На рис. 2 представлены коэффициенты распределения цинка и марганца из сернокислых растворов. В интервале рН 0,8-1,6 коэффициенты распределения металлов увеличиваются с ростом рН.

С увеличением рН различие между коэффициентами распределения цинка и марганца возрастает.

Коэффициенты разделения для смесей цинк-марганец были определены при совместной экстракции из сернокислых растворов. Все экспериментальные результаты суммированы в таблице 1. Из таблицы можно заключить, что на величину коэффициента разделения существенное влияние оказывают концентрация металлов в экстракте и рН водной фазы.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что в случае совместной экстракции Д2ЭГФК сохраняет свою селективность по отношению к цинку, что говорит о возможности экстракционного разделения цинка ( II) и марганца ( II) из их совместных сернокислых растворов с использованием в качестве экстрагента раствора ди-(2-этилгексил)-фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в керосине.

Значение коэффициента разделения возрастает при увеличении содержания металлов в органической фазе, как показано на рисунке 3.

Работа выполнена при поддержке фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно - технической сфере.

Список литературы

1. Стоянов, Е.С. Координационная химия экстракционных систем, содержащих трибу-тилфосфат, ди-2-этилгексилфосфорную кислоту и другие экстрагенты [Текст] : автореферат дисс....д-ра хим.наук:02.00.04;02.00.01 / Е.С. Стоянов. - М., 1991. - 32 с.

2. Мартынов, Б.Б. Экстракция органическими кислотами и их солями. М.:Атомиздат, 1978. - 368 с.

3. Николаев, А.В. Экстракция неорганических веществ. М.:Наука, 1970. - 337 с.

4. Mansur, M.B. Equilibrium analysis of the reactive liquid-liquid test system Zn/H2SO4/D2EHPA/n-heptane/ M.B. Mansur, M.J. Slater, E.C. Biscaia Jr.// Hydro-metallurgy, vol.63, 2002.-Р.117-126.

5. Corsi, C. A study of the kinetics of zinc stripping for the system Zn/H2SO4/D2EHPA/n-heptane in a Hancil constant interface cell and a rotating disc contactor/ C. Corsi , G. Gnagnarelli , M.J. Slater , F. Veglio// Hydrometallurgy, vol.50, 1998.-Р. 125-141

6. Mellah,A. The solvent extraction of zinc and cadmium from phosphoric acid solution by di-2-ethyl hexyl phosphoric acid in kerosene diluent/ A.Mellah, D. Benachour//. Chemical Engineering and Processing, vol.45, 2006.-Р.684-690.

УДК 66.097

С.В. Сибилёва, Н.В. Нефёдова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОСАЖДЁННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА АММИАКА

A number of samples of ammonia-synthesis catalyst by a method chemical co-precipitation of corresponding metals were synthesized. Influence pH value on degree of precipitation was studied. X-ray diffraction analysis and elemental analysis of synthesized samples was carried out. The catalytic activity of obtained catalysts in ammonia-synthesis reaction was studied.

Синтезирован ряд образцов катализатора синтеза аммиака методом химического соосаждения соответствующих металлов. Изучено влияние рН осаждения на полноту осаждения. Был проведён рент-