Физико-химические основы экстракции галлия и алюминия из щелочно-карбонатных растворов азотсодержащими экстрагентами фенольного типа (1092027), страница 9
Текст из файла (страница 9)
После получения экспериментальных данныхбылипроведеныкакрасчетысредне-арифметическихзначенийэкспериментальных величин, то есть выявлены истинные значения, так и среднеквадратичные ошибки измерений. Были найдены доверительные интервалы (∆х)для каждой точки каждой конкретной зависимости (∆х – 5-7% от инстиннойвеличины). Экспеиментальные значения, не попадающие в доверительныйинтервал были исключены из результатов.54ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ3.1 ЭКСТРАКЦИЯ ГАЛЛИЯ И АЛЮМИНИЯ НБЭА-0 И НБЭА-2ИЗ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ3.1.1.
Влияние времени контакта фазДляобъясненияналичияплатоназависимостяхкоэффициентараспределения галлия от времени контакта фаз (зависимости приведены нарисунке 10 и в таблице 6), были проведены исследования по выявлениюобразования межфазных пленок, а также конкурентной экстракции щелочныхэлементов.Рисунок 10 – Зависимость коэффициента распределения галлия от времениконтакта фаз. Метод прерывания.Согласно работе [87] в определенных условиях сопротивление межфазныхпленок может стать доминирующим. Необходимо подчеркнуть, что галлийотносится к элементам, соединения которого склонны к гидролизу, чтоспособствует образованию и упрочнению межфазных пленок. Хелатообразующиереагенты, к которым можно отнести НБЭА-0 и НБЭА-2 также способствуют55образованию пленок. Имеющиеся в растворе и возникающие в обогащенномводой поверхностном слое органической фазы ассоциаты образуют межфазныепленки, структурные элементы которых, как можно предположить, объединяютсяводородными связями.
Эксперименты показали, что с увеличением концентрациигаллия происходит упрочнение межфазной пленки, в связи с чем уменьшаетсямассопередача. При экстракции индикаторных количеств галлия плато на кривыхне наблюдалось. Признаком образования межфазных пленок является также тотфакт, что происходит падение скорости экстракции задолго до достиженияравновесия, обусловленное блокировкой зоны реакции. В определенный момент всистеме доминирующим процессом становится медленная диффузия комплексагаллия из пленки в органическую фазу. При уменьшении концентрации галлия впленке меньше определенной критической величины, происходит разрушениемежфазной пленки и возобновляется экстракция галлия из водного раствора.Дляподтвержденияявленияобразованиямежфазныхпленокбылиспользован метод прерывания – метод экспериментального определениялимитирующей стадии реакции в ионном обмене [95]. Метод прерыванияприменили к экстракции галлия из щелочно-карбонатных растворов экстрагентомНБЭА-2, где на временной зависимости предварительно наблюдали 2 плато.
Придостижении плато (после 20 минут контакта фаз) прекращали перемешивание на 2минуты (происходило полное разделение фаз) и затем снова возобновляли.Прекращение перемешивания фаз на 2-3 минуты прекращали каждые 15 минут,полученные результаты представлены на рисунке 10 и в таблице 6.Таблица 6 – Влияние времени контакта фаз на экстракцию галлия. Методпрерывания. Исходный состав водной фазы: CGaисх = 5,00 ммоль/л,Скуисх=0,40 моль/л, Скарбисх =1,00 моль/л. Экстрагент – 0,10 моль/л НБЭА-2.№12345Суммарное времяконтакта фаз, мин2035506580ХGa, ммоль/лYGa, ммоль/лDGa4,954,162,724,003,730,050,250,300,901,270,010,060,110,230,3456Изполученнойпрерывномрежимеэкспериментальнойперемешиваниязависимостифаз,платовидно,чтоприсглаживаются.Предположительно, это обусловлено разрушeнием мeжфазных пленок иобновлeнием повeрхности реакции.Исходя из временных зависимостей для алюминия (рисунок 5, таблица 5),явления образования межфазных пленок в данной экстракционной системе непроисходит.3.1.2.
Влияние состава разбавителяДля изучения влияния природы разбавителя на экстракцию галлия иалюминия из щелочно-карбонатных растворов выбрали смесь н-октана и ноктанола с различным содержанием последнего и толуол (рисунок 11,таблицы 7, 8).Рисунок 11 – Зависимость коэффициента распределения галлия от составаразбавителя. Экстрагенты 1 - 0,1М НБЭА-0; 2 - 0,1М НБЭА-2.57Таблица 7 – Влияние состава разбавителя на экстракцию галлия НБЭА-0.Состав исходных растворов: СGaисх = 4,60 ммоль/л, Скуисх=0,70 моль/л,Скарбисх = 2,19 моль/л, экстрагент – 0,1 М НБЭА-0Содержание№октанола вразбавиеле, % об.11022535047551006толуолXGa,ммоль/лYGa,ммоль/лDGaEGa, %Xку,моль/лYку,моль/лDку1,401,401,602,002,401,903,203,203,002,602,202,702,292,291,881,300,921,4269,669,665,256,547,858,70,540,550,570,570,580,440,160,150,130,130,120,260,300,270,230,230,210,59Таблица 8 – Влияние состава разбавителя на экстракцию галлия НБЭА-2.Состав исходных растворов: СGaисх = 4,59 ммоль/л, Скуисх=0,70 моль/л, Скарбисх =1,83 моль/л, экстрагент - 0,1 М НБЭА-2.№1234567Содержаниеоктанола вXGa,YGa,разбавителе, ммоль/л ммоль/л% об.03,491,10103,491,10253,401,19503,491,10753,491,101003,640,95толуол3,281,31DGaEGa, %0,310,310,350,310,310,260,4023,823,825,823,823,820,628,6Xку,Yку,моль/л моль/л−0,540,540,570,570,580,44−0,160,160,130,130,120,26Dку−0,300,300,230,230,210,59Xкарб,Yкарб,моль/л моль/л−1,811,171,691,201,161,15−0,020,660,140,620,660,67Dкарб−0,010,560,080,510,570,58Согласно данным, полученным в ходе экспериментов в случае экстракцииреагентом НБЭА-0 значения DGa уменьшается c 2,29 до 0,92 при увеличениисодержания н-октанола в смеси разбавителей.
Когда экстрагентом выступалНБЭА-2 значительных изменений в извлечении галлия не наблюдали приразличном содержании н-октанола в разбавителе: значения DGa почти всегдаравны 0,31, и лишь при 90%-ном содержании октанола падает до 0,26. Такоеуменьшение DGa вызвано блокированием гидроксильных групп экстрагентагидроксильными группами н-октанола, которое можно объяснить образованиемводородных связей между активными группами экстрагента и разбавителя. Это58приводит к падению способности образования экстракта в зоне реакции,вследствие чего извлечение галлия несколько подавляется. При использованиичистого октана в качестве разбавителя без добавок н-октанола при экстракциигаллия в случае обоих экстрагентов расслаивание фаз в системах происходилокрайне медленно.В случае экстракции алюминия при исследовании влияния разбавителейполученные зависимости проявляют обратную тенденцию, чем аналогичныезависимости, полученные при изучении экстракции галлия (рисунки 12, 13 итаблицы 9, 10).
В случае использования НБЭА-0 DAl увеличивается от 0,5 до 2,0 сростом содержания октанола в смеси разбавителей октан – октанол. А для НБЭА2, значения DAl увеличивались от 0,23 до 1,29.Рисунок 12 – Зависимость коэффициента распределения алюминия от составаразбавителя при экстракции 0,1 М НБЭА-0.59Таблица 9 –Влияние состава разбавителя на экстракцию алюминия НБЭА-0.Состав исходных растворов: СAlисх = 5,00 ммоль/л, Скуисх=1,00 моль/л,Cкарб = 1,51 моль/л. Экстрагент - 0,1 М НБЭА-0.Содержание№октанола вXAl,YAl,разбавителе, ммоль/л ммоль/лDAl EAl, %Xку,Yку,моль/л моль/лDкуXкарб,Yкарб,моль/л моль/лDкарб% об.103,331,670,5033,30,90,10,111,310,200,152102,962,040,6940,70,90,10,111,310,200,153253,141,850,5937,00,80,20,251,210,300,254502,952,040,6940,70,90,10,111,310,200,155752,812,220,8044,40,80,20,251,310,200,1561001,673,342,0066,70,90,10,111,310,200,157толуол1,303,712,8674,10,82,10,251,460,050,04Рисунок 13 – Зависимость коэффициента распределения алюминия от составаразбавителя при экстракции 0,1 М НБЭА-2.60Таблица 10 –Влияние состава разбавителя на экстракцию алюминия 0,1 МНБЭА-2.
Состав исходных растворов: СAlисх = 5,93 ммоль/л, Скуисх=1,00 моль/л,Cкарб = 1,51 моль/л.Содержание№октанола вXAl, ммоль/лYAl, ммоль/лDAlEAl, %разбавиеле, % об.104,811,110,2318,82104,811,110,2318,83254,811,110,2318,84504,811,110,2318,85752,962,961,0050,061002,593,331,2956,37толуол1,484,443,0075,0При использовании толуола в качестве разбавителя экстрагентов былиполучены следующие данные: DGa = 2,02, DAl = 2,90 при использовании в качествеэкстрагента НБЭА-0, и также DGa = 0,40, DAl = 2,00 - НБЭА-2.Учитывая относительную токсичность толуола, а также тот факт, что впромышленности традиционным разбавителем многих экстрагентов являетсятехнический керосин, мы рекомендуем использовать в качестве разбавителей ноктан с 25% об. добавкой н-окатнола.3.1.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
