Физико-химические основы экстракции галлия и алюминия из щелочно-карбонатных растворов азотсодержащими экстрагентами фенольного типа (1092027), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Влияние концентрации экстрагентаДля определения влияния концентрации экстрагента на извлечение галлия иалюминия исследовали экстракцию металлов из индивидуальных растворовреагентами НБЭА-0 и НБЭА-2 с концентрациями в диапазоне 0,10 – 0,90 моль/лдля галлия и 0,05 – 0,35 моль/л для алюминия (рисунки 14, 15 и таблицы 11, 12).61Рисунок 14 – Влияние концентрации НБЭА-0 на коэффициент распределениягаллия.Таблица 11 – Влияние концентрации НБЭА-0 на экстракцию галлия.СGaисх = 3,40 ммоль/л, Скуисх=0,77 моль/л, Скарбисх = 1,57 моль/л.СНБЭА-0,ХGa,YGa,моль/лммоль/лммоль/л10,111,6020,203№Хку,Yку,моль/лмоль/л53,10,540,230,431,8364,70,470,300,642,703,8679,40,400,370,930,482,926,0885,90,300,471,570,462,946,3986,50,300,471,57DGaEGa,%1,811,131,202,200,330,7040,4950,85Dку62Рисунок 15 – Влияние концентрации НБЭА-2 на коэффициент распределениягаллия.Таблица 12 – Влияние концентрации НБЭА-2 на экстракцию галлия.СGaисх = 4,45 ммоль/л, Скуисх=0,80 моль/л, Скарбисх = 1,86 моль/л.№СНБЭА-2,ХGa,ммоль/л ммоль/лYGa,ммоль/DGaлEGa,Хку,Yку,%моль/лмоль/лDкуХкарб,Yкарб,моль/л моль/лDкарб10,054,020,430,119,680,710,090,131,850,010,0120,073,730,720,1916,10,600,200,331,580,280,1830,103,301,150,3525,80,740,060,081,690,180,1040,163,161,430,4531,30,590,220,371,490,370,2550,202,731,720,6338,70,800,00−2,10−−60,302,731,720,6338,70,800,00−1,89−−70,382,731,720,6338,70,700,100,141,790,070,04Изполученныхданныхвидно,чтонаиболееэффективнымиконцентрациями реагента для извлечения галлия являются 0,89 моль/л для НБЭА0 и 0,30 моль/л для НБЭА-2, то есть, наблюдается прямая зависимость междуконцентрацией реагента и значениями DGa.63Согласно рисункам 16, 17 и таблицам 13, 14 для алюминия такжеоптимальнымиконцентрациямиэкстрагентовявляютсямаксимальныевыбранного диапазона концентрации (0,35 моль/л) для обоих экстрагентов.Рисунок 16 – Влияние концентрации НБЭА-0 на коэффициент распределенияалюминия.
СAl = 9,63 ммоль/л, Скуисх = 1,10 моль/л, Скарбисх = 1,81 моль/л.Таблица 13 – Влияние концентрации НБЭА-0 на экстрацию алюминия.СAl = 9,63 ммоль/л, Скуисх = 1,10 моль/л, Скарбисх = 1,81 моль/л.СНБЭА-0,ХAl,YAl,моль/лммоль/лммоль/л10,049,4420,073№Хку,Хкарб,Yкарб,моль/лмоль/л0,101,770,040,020,100,101,610,200,121,000,100,101,770,040,027,691,050,050,051,660,150,090,1311,51,000,100,101,720,090,060,2016,90,950,150,161,610,200,12Yку,DAlEAl %0,190,021,921,000,109,260,370,043,851,000,139,070,560,065,7740,208,890,740,0850,278,521,1160,348,001,63моль/л моль/лDкуDкарбиз64Рисунок 17 – Влияние концентрации НБЭА-2 на коэффициент распределенияалюминия.
СAl = 7,41 ммоль/л, Скуисх = 1,10 моль/л, Скарбисх = 1,80 моль/л.Таблица 14 – Влияние концентрации НБЭА-2 на экстракцию алюминия.СAl = 7,41 ммоль/л, 1,10 моль/л, Скарбисх = 1,80 моль/л.№СНБЭА-2, моль/лХAl, ммоль/лYAl, ммоль/лDAlEAl, %1234560,050,100,200,300,400,506,676,676,305,195,194,810,740,741,112,222,222,590,110,110,180,430,430,5410,010,015,030,030,035,0Стоит отметить, более высокие значения DGa (EGa) для НБЭА-0 посравнению с НБЭА-2. Возможно это связано с различием в строенииэкстрагентов.Обареагентаявляютсяхелатообразующими:вкомплексообразовании, как правило, принимает участие гидроксильная группафенола, а также атом азота, обеспечивающий дополнительную координацию.Было бы логичным предсказать взаимное влияние ароматического ядра иаминогруппы друг на друга, а именно проявление положительного мезомерногоэффекта (+М) атома азота, уменьшающего кислотные свойства гидроксила за счет65повышения электронной плотности бензольного кольца.
Однако данный эффектнивелируется стоящей между ними метиленовой группой [96]. Таким образом,гидроксильные группы фенола в обоих экстрагентах скорее всего обладаютодинаковой электронной плотностью. В свою очередь, электронная плотность наатоме азота обусловливается влиянием двух гидроксоэтильных групп в молекулеНБЭА-0.
В случае же НБЭА-2 влияют как гидроксоэтильная, так и метильнаягруппы, но последняя, в свою очередь, оказывает положительный индуктивныйэффект (+I) на атом азота, повышая его электроотрицательность. По всейвидимости,атомазотавмолекулеНБЭА-2будетобладатьбольшейэлектроотрицательностью, чем в молекуле НБЭА-0. Поскольку изучаемыеметаллывпоташныхматочныхрастворахприсутствуетввидететрагаллат/тетраалюминат ионов, то атом азота в молекуле НБЭА-0 будетсильнее координировать анион металла, чем азот реагента НБЭА-2.
ОтсюдареагентНБЭА-0долженпроявлятьнескольколучшуюэкстракционнуюспособность, что и наблюдали в эксперименте.3.1.4. Влияние концентрации каустической щелочиВажным фактором, влияющим на процесс экстракции галлия и алюминияявляется концентрация каустической щелочи в исходном водном растворе.
Ведь взависимости от щелочности водной фазы будут меняться формы существованияметаллов в растворе, что непосредственно повлияет на их извлечение. Приисследовании зависимости экстракции галлия 0,1 М растворами НБЭА-0 и НБЭА2 исходная концентрация галлия составила 5,20 ммоль/л и 4,45 ммоль/лсоотвественно. Концентрация каустической щелочности изменялась в диапазоне0,50 – 4,00 моль/л, а начальное содержание карбоната калия в водных растворахравно 2,32 ммоль/л.
Экспериментальные данные представлены на рисунках 18, 19и в таблицах 15, 16.66Рисунок 18 – Зависимость коэффициента распределения галлия от исходногосодержания каустической щелочи в водной фазе при экстракции 0,1 М НБЭА-0.Таблица 15 – Влияние исходного содержания каустической щелочи вводной фазе на извлечение галлия при экстракции - 0,1 М НБЭА-0.СGaисх = 5,20 ммоль/л, Cкарбисх = 2,32 моль/л.Cкуисх,XGa,YGa,моль/лммоль/лммоль/л10,503,4421,003№Xку,Yку,моль/лмоль/л33,80,650,070,110,5133,70,850,150,180,300,065,711,200,760,635,040,150,032,901,450,970,673,005,000,200,043,852,051,400,684,005,700,200,043,392,701,450,54DGaEGa, %1,750,513,451,751,504,8942,0056Dку67Рисунок 19 – Зависимость коэффициента распределения галлия от исходногосодержания каустической щелочи в водной фазе при экстракции 0,1 М НБЭА-2.Таблица 16 – Влияние исходного содержания каустической щелочи вводной фазе на извлечение галлия при экстракции - 0,1 М НБЭА-2.СGaисх = 4,45 ммоль/л, Cкарбисх = 2,32 моль/л.№Cкуисх,XGa,YGa,моль/л ммоль/л ммоль/лDGaEGa, %Xку,Yку,моль/л моль/лDкуXкарб,Yкарб,моль/л ммоль/лDкарб10,53,160,570,1815,4———1,850,470,2620,73,230,500,1613,50,610,030,081,370,950,6931,03,300,430,1311,50,390,090,27———41,53,300,430,1311,5——————52,03,300,430,1311,50,370,050,142,260,070,0363,03,300,430,1311,50,330,090,272,140,180,0974,03,730,000,000,000,350,070,202,150,180,08Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что НБЭА-0эффективнее НБЭА-2 для экстракции галлия при исходной концентрации щелочидо 1М.
При дальнейшем повышении щелочности растворапроисходитуменьшение извлечения галлия с 15,4 % до 0,00 %.При изучении влияния каустической щелочности водной фазы наизвлечение алюминия в качестве экстрагентов использовали 0,10 М растворы68НБЭА-0 и НБЭА-2. Экстракцию алюминия проводили из растворов, содержащихCкуисх = 0,50-4,00 моль/л, Cкарбисх = 2,19 моль/л и CAlисх = 2,96-4,80 моль/л.Зависимость DAl от исходной концентрации каустической щелочи водной фазыпоказана на рисунках 20, 21 и в таблицах 17, 18.Рисунок 20 – Зависимость коэффициента распределения алюминия отисходного содержания каустической щелочи в водной фазе при экстракции0,1 М НБЭА-0.Таблица 17 – Влияние исходного содержания каустической щелочи вводной фазе на извлечение алюминия при экстракции - 0,1 М НБЭА-0. CAlисх =4,81 ммоль/л, Cкарбисх = 2,19 моль/л.№Cкуисх,моль/лХAl,YAl,ммоль/л ммоль/лDAlEAl %Хку,Yку,моль/л моль/лDкуХкарб,Yкарб,моль/л моль/лDкарб10,53,331,480,4430,81,450,050,032,120,100,0521,03,701,110,3023,11,350,10,072,070,100,0531,53,850,960,2523,11,550,10,062,260,050,0242,04,370,440,103,851,550,350,232,310,050,0252,54,440,370,087,69−−−2,360,100,0463,04,440,370,087,693,100,10,032,310,150,0774,04,070,740,1815,43,750,050,012,120,100,0569Рисунок 21 –.
Зависимость коэффициента распределения алюминия отисходного содержания каустической щелочи в водной фазе при экстракции 0,1 МНБЭА-2. CAlисх = 5,92 ммоль/л, Cкарбисх = 2,19 моль/л.Таблица 18 – Влияние исходного содержания каустической щелочи вводной фазе на извлечение алюминия при экстракции 0,1 М НБЭА-2.CAlисх = 5,92 ммоль/л, Cкарбисх = 2,19 моль/л.№Cкуисх, МХAl, ммоль/лYAl, ммоль/лDAlEAl %10,54,251,700,4028,821,04,841,480,3325,031,55,290,740,1412,542,05,290,740,1412,552,54,841,480,3325,063,04,841,480,3325,074,04,251,700,4028,8Как видно из экспериментальных данных, зависимости носят аналогичныйхарактер.Обаэкстрагентаизвлекаеталюминийвширокомдиапазонеконцентраций каустической щелочи, максимальные значения EAl составляют ~2830 %. Максимальные значения DAl соответствуют 0,5 моль/л и 4,0 моль/л NaOHдля обоих экстрагентов.703.1.5. Влияние концентрации карбоната калияСостав водных растворов определяет не только концентрация каустическойщелочи, но и концентрация карбонатной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
