Экстракция хлоридов кадмия и цинка три-н-бутилфосфатом

• Автор: Нехаевский, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
2.1. Физико-химические свойства кадмия и цинка
2.2. Методы разделения цинка и кадмия
2.3. Экстракция органическими растворителями
2.4. Влияние гидратации компонентов органической фазы
на экстракционное равновесие
2.5. Трибутилфосфат как экстрагент кислот и солей металлов
2.6. Экстракция хлоридов цинка и кадмия три-н-бутилфосфатом
2.7. Заключение
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
3.1. Реактивы
3.2. Методика радиометрических измерений
3. 3. Методика проведения экстракции
3.4. Методика расчета плотностей растворов
3.5. Методика расчета средних ионных коэффициентов активностей электролитов
4. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Основные принципы подхода к описанию равновесия при экстракции хлоридов металлов ТБФ
4.2. Описание двухкомпонентной системы ТБФ-Н20

4.3. Расчет активности ТБФ при экстракции хлоридов металлов
4.4. Расчет константы экстракции хлорида цинка ТБФ
4.5. Расчет термодинамической константы экстракции
хлорида кадмия
4.6. Расчет равновесия при совместной экстракции хлоридов цинка и кадмия ТБФ
5. ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Экстракция органическими растворителями находит все более широкое применение в гидрометаллургии. Особенно перспективно использование экстракционных методов при разделении близких по свойствам металлов, когда необходима организация многоступенчатого процесса. В промышленности используются экстракционные процессы для разделения циркония и гафния, редкоземельных элементов, платиноидов, кобальта и никеля и др. В атомной промышленности широко применяется так называемый "Пу-рекс-процесс" для отделения урана, плутония и нептуния от продуктов деления.
Для более широкого применения экстракции необходимо продвижение в разработке теории экстракции и создание на ее основе методов описания экстракционного равновесия. В наибольшей степени это касается экстракции по гидратно-сольватному механизму, где в органическую фазу переходит значительное количество воды, вследствие чего описание экстракционного равновесия представляет собой весьма сложную проблему. По этому механизму извлекаются многие сильные кислоты и ацидокомплексы металлов, в том числе галогенидные комплексы, а в качестве экстрагентов используются нейтральные органические вещества, в числе которых и наиболее популярный из них - три-н-бутилфосфат (ТБФ).
Среди металлов, применяемых в атомной энергетике, важное место занимает кадмий. Наряду с бором кадмий является основным элементом для поглощения и регистрации тепловых нейтронов. В природе кадмий встречается в свинцово-цинковых сульфидных рудах и при его извлечении основной проблемой является отделение его от цинка. Отметим, что и особен-

авторами также возможны различия в оценке состава сольватов и констант экстракции.
Состав извлекаемых соединений определялся в различных работах методом сдвига равновесия. Моррис с сотр. [61-63] исследовали экстракцию микроконцентраций цинка трибутилфосфатом из хлоридных и бромидных растворов. Было установлено, что в 0. 01 М НС1 при небольших концентрациях хлорид-ионов коэффициент распределения цинка DZn пропорционален квадрату их концентрации, а также квадрату концентрации ТБФ. Отсюда был сделан вывод, что в этих условиях извлекается сольват ZnClo *2ТБФ. Было высказано также предположение, что данный сольват гидратирован двумя молекулами воды. Изучение зависимости D2n от концентрации ТБФ при различных концентрациях хлористоводородной кислоты позволило заключить, что образуются сольваты HZnCl3*ЗТБФ и HgZnCl4*2ТБФ, гидратированные несколькими молекулами воды. Однако Форресси с сотр. [64] нашли, что из нейтральных растворов хлоридов лития и кальция экстрагируется ZnCL *ЗТБФ, тогда как из слабокислых растворов извлекаются ацидокомп-лексы вида HZnClg, причем сольватное число не было установлено. Левин с сотр. [65,66], используя метод сдвига равновесия, пришли к выводу, что из 4 и 8 моль/л НС1 цинк экстрагируется в виде ZnClo *ЗТБФ, что совпадает с данными [641 для нейтральных растворов, однако из смешанных растворов HCl+NaCl извлекается уже ацидокомплекс H2ZnCl4*ЗТБФ с константой экстракции (2,8-0,7)*10 °. Наконец, Белоусов и Аловейников [67] нашли, что экстрагируется ZnCb*2ТБФ*2Н20.
Такое расхождение результатов различных авторов объясняется тем, что метод сдвига равновесия дает неоднозначные результаты в системах, где кислородсодержащими экстрагентами извлекаются гидратированные соединения (гидратно-сольватный механизм экстракции). Более того, можно с полным основанием утверждать, что для таких систем обычный вариант ме-