Способ разделения ванадия,меди и железа

 

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ , МЕДИ И ЖЕЛЕЗА из водных растворов экстракцией с последукмцим определением их концентрации, о т л ичающийся тем, что, с целью одновременного разделения металлов, сокращения времени и упрощения анализа , для экстракции используют следующую трехфазную экстракщ1онную систему: 2,5-3,0 М, водный раствор хлористого калия - 0,3-0,7 М 1 аствор бензиламина в ацетонитриле . 0,3-0,7 М раствор пеларгоновой кислоты в гексане. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение проводят при рН 8,9-9,5. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1165420

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (.21) 3701514/23-26. (22) 27.12.83 (46) 07.07.85. Бюл. Р 25 (72) И.В.Пятницкий и В.А.Франковский (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко (53) 621.039.327:546.56/.72/.881 (088.8) (56) 1. Шарло Г. Методы аналитической химии,ч.2, М., "Химия",. 1969, с. 763. 2. Музгин В.Н. и др. Аналитическая химия ванадия. М., "Наука", 1981, с. 43-46 (прототип).

4(51) В 01 D 11/04; G 01 N 30/00

:(54) (57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ, МЕДИ И ЖЕЛЕЗА иэ водных растворов экстракцией с последующим определением их концентрации, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью одновременного разделения металлов, сокращения времени и упрощения анализа, для экстракции используют следующую трехфазную экстракционную систему: 2,5-3,0 М, водный раствор хлористого калия — 0,3-0,7 М раствор бензиламина в ацетонитриле— . 0,3-0,7 М раствор пеларгоновой кислоты в гексане.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что разделение проводят при рН 8,9-9,5.

C:

Cb

СЛ

4йь

1165420

Изобретение относится к способу разделения ванадия, меди и железа экстракцией и может быть использовано в аналитической химии для определения ванадия, меди и железа в сплавах на основе меди и в различных объектах, содержащих как сопоставимые количества указанных элементов, так и с преобладающим содержанием меди. 10

Известен способ отделения железа (Ii9 от меди и ванадия экстракцией

FeC1 или НРеС11 простыми и сложными эфирами, кетонами из 5,5-7 н.рас творов соляной кислоты (1). 15

Однако в этом случае ванадий частично переходит в экстракт, спо.соб не позволяет разделить указанные три элемента.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является способ отделения меди и железа от ванадия из водных растворов с рН 7,5 экстракцией диэтилдитиокарбаминатом нат- 25 рия в хлороформе с последующим анализом. Ванадий ()) в этих условиях остается в водном растворе (2) .

:Недостатком известного способа является невозможность в двухфазной

I экстракционной системе провести одновременное разделение трех элементов.

Так, при использовании диэтилдитиокарбамината натрия в хлороформе можно отделить медь и железо.от вана.з5 дия, для разделения меди и железа необходимо проводить дополнительные операции.

Цель изобретения — одновременное разделение металлов, сокращение вре- g0 мени и упрощение анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения ванадия, меди и железа из водных растворов экстракцией,с последующим опреде-45 лением их концентрации для экстракции используют следующую трехфазную экстракционную систему: 2,5-3,0-N водный раствор хлористого калия—

0,3-0,7 И раствор бензиламина в 50 ацетонитриле . — 0,3-0,7 И раствор, пеларгоновой кислоты в гексане при рН 8,9-9,5.

На чертеже представлена диаграмма распределения ванадия (кривая 3), 55 меди (кривая 2) и железа (кривая 1) в указанной трехфазной экстракционной системе.

Исходные концентрации металлов

2 10 г-ион/л объемы фаз по 10 мл.

Оптимальный интервал для количественного разу;,еления элементов рН 8,9-9,5.

При рН с 8,9 ванадий, медь и железо количественно не разделяются, а при рН ) 9,5 железо частично гидролизует.

Из диаграммы следует, что при рН 8,99,5 ванадий полностью находится в водном растворе, медь количественно извлекается в ацетонитрильную фазу, а железо (III) — в гексановую фазу.

Оптимальная концентрация хлористого калия, при которой обеспечивается полное высаливание ацетонитрила из водного раствора, находится в пределах 2,5-3,5 моль/л. При концентрации

КС1 меньше 2,5 моль/л объем средней фазы (ацетонитрил) заметно изменяется. При концентрации КС1 больше

3,5 моль/л в трехфазной системе вода-ацетонитрил-гексан появляется осадок хлористого калия. Таким образом, для количественного разделения ванадия, меди и железа необходимо использовать водные растворы хлористого калия с концентрацией 2,53,0 моль/л, так как при введении в экстракционную систему бензиламина и пеларгоновой кислоты верхний предел концентрации КС1 снижается до

3,2 моль/л, т.е. при большей концентрации соли чем 3,2 моль/л, в системе образуется осадок КС1. Для создания концентрации КС1 2 53, 0 моль/л (в водной фазе объемом 10 мл) необходимо в систему ввести 6-7 мл насыщенного при 18-20 С водного раствора хлористого калия, концентрация которого при этом колеблется в пределах 4,24,4 моль/л. Это удобно потому, что в систему можно вводить ощутимую аликвотную часть исследуемого раствора, так как резерв объема водной фазы составляет 3-4 мл.

Оптимальные концентрации пеларгоновой кислоты в гексане и бензиламина в ацетонитриле, обеспечивающие количественное разделение ванадия, меди и железа, находятся в пределах

0,3-0,7 моль/л.

При больших содержаниях меди в концентрации реагентов меньше

0,3 моль/л количественное разделение ванадия, меди и железа не достигается. При концентрациях пеларгоновой кислоты и бенэиламина по 0,7 моль/л ванадий, медь и железо количественно

1165420 4 разделяются, однако объемы фаз при 11 мл 0,5 M раствора бензиламина в этом изменяются: гексановая и водная, ацетонитриле, 20 мл 0,5 И раствора уменьшаются до 8 мл каждая, а ацето- .пеларгоновой кислоты в гексане, нитрильная фаза увеличивается до 0,7 мл дистиллированной воды. Содер14 мл Д

Дальнейшее повышение концент- 5 жимо делительной воронки перемеширации реагентов нецелесообразно, так вают 30 с. Затем в систему вводят как это ведет к заметному изменению 2 мл раствора, содержащего 0,96 мг объемов фаз и неоправданному расходу железа, 6,4 мг меди и 0 !84 мг ванаУ Э пеларгоновои кислоты и бензиламина. дия. Содержимое воронки перемешивают

Пример 1. В делительную !О 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл разделяют. В водной фазе определяют насьпценного водного раствора хлорис- рН (прибор рН-12 1) и содержание ванатого калия, 0,2 мл 6 M раствора дия формальдоксимовым методом. В едкого натра для создания рН 8,9- фазе Н1 (гексан) определяют железо, 9 0 11 мл 0 5 И

Э У ,5 И раствора бензил. — 15 как в примере 1. Для определения амина в ацетонитриле, 10 мл 0,5 И меди в фазе It (ацетонитрил) фазу II раствора пеларгоновой кислоты в переносят в мерную колбу емкостью гексане, 0,8 мл дистиллированной 50 мл, доводят ацетонитрилом до воды. Содержимое делительной воронки метки, перемешивают. В аликвотной перемешивают 30 с. Затем в систему 2о части раствора (19 мл) определяют вводят 2 мл раствора, содержащего медь, как в примере

0,96 мг железа (И1), 0,64 мг меди (li) Пример 3. В делительную и 0,184 мг вана;-ия (IV ) . Содержимое воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл воронки перемешивают 5 мин. После насьпценного водного раствора хлорисрасслоения (3 мин) фазы разделяют. 25 того калия, 0,4 мл 6 И раствора

В водной фазе определяют рН (при- едкого натра для создания рН 9,4-9,5 бор рН-121) и содержание ванадия, мл 0,5 M раствора бензиламина в фотометрическим методом с формаль- ацетонитриле, 10 мл 0,5 M раствора доксимом (прибор ФЗК-56, = 2 см, пеларгоновой кислоты в гексане, свф. - 3). зо 0,6 мл дистиллированной воды. Содер-

К фазе I! (а ет н !.(ацетонитрил), содержа- жимое делительной. воронки перемешищей медь, прибавляют 1 мл 0,5Х-ного вают 30 с. Затем в. систему вводят .хлороформного раствора диэтилдитио- 2 мл раствора, содержащего 64,0 мг карбамата натрия и этанолом доводят меди, 0,96 мг железа и О, 184 мг д мл (мерные колбы емко- ванадия. Содержимое воронки перемео объема 25 мл ( стью 25 мл). Раствор фильтруют и шивают 5 мин. После расслоения измеряют оптическую плотность на (3 мин) фазы разделяют. В водной фазе

ФЭК-56 (1 = 2 см св свф. У 3). По гра- определяют рН и содержание ванадия, дуировочному графику, построенному как в примере 1. -В фазе Ilt (гексан) ана юг нь у ловиях в отсутствие 4О определяют железо, как в примере 1. ванадия и железа, находят содержание Для определения меди в фазе It (ацетомеди. нитрил) фазу ll переносят в мерную

К фазе Itl (гексан) с ф (а ), содержащии. колбу емкостью 50 мл, доводят ацетожелезо, прибавляют.-1 мл насьпценного нитрилом до метки, перемешивают. В этанольного раствора салицилата нат- 45 аликвотной части (2,5 мл) раствора рия и ацетоном доводят до объема

2 определяют медь как в примере 1

5 мл. Раствор фильтруют и измеряют Пример 4 В

Э делит ель ную оптическую плотность на ФЗК-56 воронку емкостью 50 мл вводят 6 5 (6= 2 мл (= 2 см, свф. It - 3). По градуиро- насьпценного водного раствора хлорисвочному графику, построенному в àíà 5р того калия (концентрация 4,2логовых условиях в отсутствие вана- 4,4 моль/л), 0,3 мл 6 И раствора дия и меди, находят содержание же- едкого натра для создания рН 9 0-9 1 в i в

10 мл 0,3 М раствора бензиламина

Пример 2. В делительную в ацетонитриле, 10 мл 0,3 М раствора воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл 55 пеларгоновой кислоты в гексане, 1,2 мл насьпценного водного раствора хлорис- дистиллированной воды. Содержимое того калия, 0,3 мл 6 И раствора :делительной воронки перемешивают едкого натра для создания рН 9,1-9,2 30 с. Затем в систему вводят 2 мл

1165

0 183 + 0,002 0,63 + 0 01 0,94 + 0,02

О, 184

О, 184

О, 184

0,184

О, 184

0,64

0,96

6,40

0,96

64,0 0,96

0,181 + 0,002 6,2 + 0,2 0,93 + 0,02

6,40

0,96

0,183 + 0,001 &2,0 «+ 2,0 0,93 0,02.

64,0

0,96

+ Концентрация моль/л: НС 2,7-2,9; бензиламин 0,3; пеларгоновая кислота 0,3;

Концентрация, моль/л: НС12,9-3,0;бензиламин 0,7; пеларгоновая кислота 0,7. раствора, содержащего 0,96 мг железа

6,4 м меди и О, 184 мг ванадия

Содержимое воронки перемешивают

5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют. В водной фазе определяют рН (прибор рН-121) и содержание ванадия AopMRJIbpoKcHMoBbIM методом. В фазе lll (гексан) определяют железо, как в примере 1. Для определения меди в фазе Ц (ацетонитрил) 10 фазу И переносят в мерную колбу емкостью 50 мл доводят ацетонитрилом до метки, перемешивают. В аликвотной части раствора (10 мл) определяют медь, как в примере 1. 5

Hp и м е р 5. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 7 мл насыщенного раствора хлористого калия (концентрация 4,2-4,4 моль/л), 0,1мл .

6 И раствора едкого натра для созда- 20 ния рН 9,4-9,5, 10 мл 0,7 М раствора бензиламина в ацетонитриле, 10 мл

0,7 М раствора пеларгоновой кислоты в гексане, 0,9 мл дистиллированной воды. Содержимое делительной воронки 25 перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2 мл раствора, содержащего

420 6

64,0 мг меди, 0,96 мг железа и

0,184 мг ванадия. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют и определяют рН и содержание металлов, как в примере 3.

В таблице приведены результаты определения ванадия, меди и железа после их разделения в трехфазной экстракционной системе: 2,5 М водный раствор хлористого калия — 0,5 M pac твор бензиламина в ацетонитриле—

0,5 M раствор пеларгоновой кислоты в гексане, число определений n = 3.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивается разделением всех элементов за один аналитический прием (экстракция), сокраще. кием времени, необходимого для разделения, до 1 ч с учетом приготовления растворов экстрагентов при серийных анализах до 15-20 мин, упрощением анализа эа счет исключения взаимного влияния элементов при завершающем ! ,.их определении.

0 186 t 0,002 6,20 + 0,20 0,92 + 0,02

0,183 + 0,002 62,0 + 0,2 0,93 2 0,02;

1165420

mwumpw ю р

10 рР

Составитель В. Букин

Редактор О. Юрковецкая Техред З.Палий

Корректор С. Шекмар

Заказ 4259/9

Тираж 659

Подписное

00 к

Ь ъ 10

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4