Изменение "активности" Cyanex 301 и Д2ЭГФК в процессах "трехфазной экстракции" и экстракционные свойства исследуемых систем

• Автор: Лескив, Марина Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.04, 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Особенности непрерывных экстракционных
процессов в гидрометаллургии
1 Л.1 Основные закономерности катионообменной экстракции
и факторы управления процессом
1Л .2 Бинарная экстракция
1.2 Образование третьей фазы в экстракционных системах
1.3 Мицеллообразование при экстракции металлов
1.4 Выбор систем для исследования
1.5 Основные характеристики используемых
органических экстрагентов
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходные вещества
2.2 Методики экспериментов
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗЛ Исследование условий фазообразования в системах с Суапех 301
3.2 Изучение свойств мицеллярных растворов Суапех 301
3.3 Оценка возможностей изменения экстракционных показателей ч Суапех 301 при использовании «трехфазной» экстракции
3.4 Исследование условий фазообразования в системах с Д2ЭГФК
3.5 Изучение свойств мицеллярных растворов Д2ЭГФК
3.6 Оценка экстракционных показателей извлечения РЗМ
Д2ЭГФК в системах с «трехфазной» экстракцией
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Суапех 301 - бис(2,4,4 - триметилпентил)дитиофосфиновая кислота
Д2ЭГФК (02ЕНРА) - ди(2-этилгексил)фосфорная кислота
НА - органическая кислота
ТОА (ЯзИ) - триоктиламин
ЦМ - цветные металлы
ОНР - окисленные никелевые руды
РЗМ (РЗЭ) - редкоземельные металлы (элементы)
ТФЭ - трехфазная экстракция
ТЭС - трехфазная экстракционная система
КО - катионообменная экстракция
БЭ - бинарная экстракция
О.ф. - органическая фаза
В.ф. - водная фаза
В.- м.ф. - водно - мицеллярная фаза
ПАВ - поверхностно - активное вещество
ККМ - критическая концентрация мицеллообразования
ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота
ЯМР - ядерный магнитный резонанс
ФКС - фотон-корреляционная спектроскопия
1СР - масс-спектрометрия с индукционно связанной плазмой (аналитический метод определения концентрации РЗМ в водном растворе) ААС - атомно - абсорбционная спектроскопия (аналитический метод определения концентрации металлов в водном растворе)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Экстракционные методы нашли широкое применение в технологии редких, цветных и благородных металлов. В современных непрерывных процессах «экстракция - реэкстракция» управление извлечением металлов осуществляется за счет изменения составов водных растворов (исходного технологического и реэкстрагирующего), а органическая фаза в цикле не претерпевает изменений и, фактически, является лишь селективным переносчиком извлекаемого элемента. Для этого в исходном технологическом растворе создают условия, обеспечивающие сдвиг равновесия реакции экстракции в сторону извлечения катиона металла в органическую фазу, а в реэкстрагирующем растворе, наоборот, - в сторону перехода металла в водный реэкстрагирующий раствор.
В ряде случаев, в частности, при извлечении катионов металлов из растворов с высокой кислотностью, применение такого подхода к управлению процессами извлечения вызывает большие осложнения. Использование для этой цели катионообменной экстракции влечет за собой необходимость применения концентрированных растворов органических кислот с большой константой экстракции. В подобных случаях реэкстракция металла путем повышения кислотности реэкстрагирующего раствора становится проблематичной и нередко от ее решения зависит возможность практической реализации процесса.
Анализ проблемы показывает, что она может быть решена путем изменения активности катионообменного экстрагента на стадиях экстракции и реэкстракции, например, разбавлением экстрактов органическим разбавителем или введением в экстракты добавок, связывающих органическую кислоту. Такими наиболее эффективными реагентами являются алифатические амины, в частности, триоктиламин. При взаимодействии этих органических соединений образуются прочные соли, а концентрация и, следовательно, активность исходной органической кислоты может быть

натяжений (0,01 - 0,1 мН/м). Рост свободной энергии поверхности, обусловленный сжатием противоионов, компенсируется при этом увеличением энтропии смешения за счет образования мелких капель.
Характерным свойством мицелл и микроэмульсий является солюбилизация, т.е. резкое увеличение растворимости многих неорганических и органических соединений, обусловленное включением их в объем микрофазы. Особенность растворов на основе мицелл и микроэмульсий состоит в том, что они гомогенны и однофазны в макромасштабе, но микрогетерогенны и двухфазны на наноуровне. В связи с этим они рассматриваются либо как псевдофазный растворитель, либо как двухфазный растворитель, состоящий из наноразмерной микрофазы, диспергированной в воде или органическом растворителе. Поэтому солюбилизация веществ в мицеллах и микроэмульсиях может рассматриваться как их однофазная микроэкстракция, при которой микропсевдофаза играет роль внутреннего экстрагирующего растворителя [72].
Образование мицелл при экстракции металлов чаще всего рассматривается как негативное побочное явление, снижающее селективность извлечения, активность экстрагента и приводящее к переходу в органическую фазу больших количеств воды [73]. В ряде случаев обнаружено, что при образовании коллоидных агрегатов емкость экстрагента по экстрагируемому металлу значительно увеличивается по сравнению со стехиометрией, соответствующей обычной реакции ионного обмена. Возможность реализации мицеллярного механизма зависит от полярности органического растворителя.
Способ мицеллярного концентрирования металлов из разбавленных водных растворов, основанный на процессах солюбилизации и десолюбилизации, разработан в ИНХ СО РАН [74 - 76].
Как правило, для экстракционного извлечения металлов используют обратномицеллярные растворы не только на основе ПАВ и смесей ПАВ -экстрагент, но и экстрагентов, способных к ассоциации и