Способ извлечения церия

 

Изобретение относится к способу извлечения церия из кислых растворов экстракцией раствором алкиламина в хлороформе. Сущность: экстракцию ведут из сернокислого раствора при поддержании концентрации серной кислоты 0,1-0,2 М раствором н-додециламина в хлороформе в смеси с этанолом с соотношением 10: 3; при этом экстракцию ведут в присутствии восстановителя - железного порошка, тиомочевины или аскорбиновой кислоты. 1 з.п. ф-лы. 5 табл.

Изобретение относится к способам экстракции церия из растворов серной кислоты и может быть использовано при извлечении его из растворов, используемых в производстве, а также в аналитических целях.

Для экстракционного отделения церия от железа, меди, никеля, марганца, хрома, алюминия и других элементов используют чаще всего трибутилфосфат [1] ди-2-этилгексилфосфорную кислоту [2] триалкиламины [3] В известных способах церий экстрагируют после предварительного окисления до Се(IV) из концентрированных растворов азотной кислоты.

Недостатком этих методов является применение агрессивных концентрированных растворов кислот, длительность и многостадийность процессов экстракции и реэкстракции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является экстракционный метод с применением три-н-октиламина в о-ксилоле, хлороформе, дихлорэтане, метилизобутилкетоне, хлорексе [3] Метод основан на извлечении церия из 6-7 М раствора азотной кислоты и 1 М бромата калия 0,3 М раствором три-н-октиламина в хлороформе. Этот метод позволяет количество извлечь церий, однако не обладает достаточной избирательностью. Вместе церием (IV) в органическую фазу извлекаются железо, ванадий, ниобий, молибден. Существенным недостатком является применение агрессивной среды 7 М HNO₃ в присутствии окислителя 1 М KBrO₃. Метод довольно длителен, экстракция длится 40 минут, реэкстракция 30 минут.

Целью изобретения является повышение избирательности, экспрессности, упрощение процесса.

Поставленная цель достигается согласно способу, который заключается в экстракционном извлечении 0,01-2,0 мг церия в виде сульфатного комплекса церия (III) растворами первичных алкиламинов с длиной цепи С₁₀-C₁₈ в органическом растворителе с добавкой алифатического спирта в 0,1-0,2 М растворе серной кислоты в присутствии восстановителя.

В табл. 1 представлены результаты исследований по выбору оптимальных условий экстракционного извлечения церия (III) в зависимости от времени встряхивания.

Пример 1. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,1 М раствора серной кислоты, содержащего 2 мг церия сернокислого (Ш), прибавляют 10 см³ 0,1 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа и этанола в объемном соотношении 10:3. Экстракцию проводят в зависимости от времени встряхивания.

После расслоения фаз органическую фазу отделяют и проводят реэкстракцию. Содержание церия определяют в реэкстракте комплексонометрическим или фотометрическим методом.

Результаты представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, экстракционное равновесие достигается быстро, в течение 2 мин.

В табл. 2 представлены результаты исследований по излучению концентрации алкиламина на полноту извлечения церия (III).

Пример 2. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,15 М раствора серной кислоты, содержащего 2 мг церия сернокислого (III), прибавляют 10 см³ 0,1М 0,01 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа и этанола в объемном соотношении 10: 3. Экстракцию проводят в течение 3 мин. После расслоения фаз органическую фазу отделяют и проводят реэкстракцию. Содержание церия определяют в реэкстракте комплексонометрическим или фотометрическим методом.

Пример 3. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,05-0,5 М раствора серной кислоты, содержащего 1 мг церия сернокислого (III), прибавляют 10 см³ 0,1 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа и этанола в объемном соотношении 10: 3. Экстракцию проводят в течение 3 мин. После расслоения фаз органическую фазу отделяют и проводят реэкстракцию. Содержание церия определяют в реэкстракте комплексонометрическим или фотометрическим методом. Результаты опытов представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, наиболее полное извлечение церия (Ш) происходит из 0,1-0,2 М раствора серной кислоты. При увеличении или уменьшении концентрации серной кислоты экстракция церия (Ш) уменьшается.

Пример 4. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,15 М раствора серной кислоты, содержащего 2 мг церия сернокислого (Ш), прибавляют 10 см³ 0,1 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа с этанолом в различном объемном соотношении. Экстракцию проводят в течение 3 мин. После расслоения фаз органическую фазу отделяют и проводят реэкстракцию. Содержание церия определяют в реэкстракте комплексонометрическим или фотометрическим методом. Результаты представлены в табл. 4.

Влияние концентрации спирта на извлечение церия (III).

Добавка спирта способствует расслоению фаз до 2 мин при соотношении 10: 2. Введение больших количеств спирта ухудшает экстракцию и при соотношении 10:4 извлечение составляет 87% В оптимальных условиях экстракционного извлечения церия изучено отделение его от других элементов раствором первичного алкиламина в хлороформе с добавкой этанола из 0,15 М раствора серной кислоты в присутствии восстановителя.

Пример 5. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,15 М раствора серной кислоты, содержащего по 10 мг алюминия, никеля, марганца, кальция, цинка, железа, кобальта, магния, 75 мг меди и 0,01 мг церия; 0,1 г тиомочевины (или аскорбиновой кислоты). Раствор перемешивают. Прибавляют 10 см³ 0,1 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа и этанола 10:3. Экстрагируют в течение 3 мин. После расслоения органическую фазу отделяют. Проводят реэкстракцию.

Атомно-абсорбционным методом и химическим анализом установлено, что в реэкстракте находится 98% церия; 0,4% кальция; 3,0% цинка; 0,6% марганца; железо, никель, алюминий, кобальт и медь в реэкстракте не обнаружены.

Пример 6. В делительную воронку помещают 10 см³ 0,2 М раствора серной кислоты, содержащего 100 мг железа, 10 мг хрома и 0,1 мг церия; 10 мг порошка металлического железа. Раствор тщательно перемешивают. Прибавляют 10 см³ 0,1 М раствора н-додециламина в смеси хлороформа и этанола 10:3. Экстрагируют в течение 3 мин. После расслоения органическую фазу отфильтровывают в другую делительную воронку. Фильтр промывают 2 см³ смеси хлороформа с этиловым спиртом в соотношении 10:3. Реэкстрагируют церий (III).

Атомно-абсорбционным методом и химическим анализом установлено, что в реэкстракте находится 98% церия, 2% железа и 8% хрома.

Настоящий способ позволяет, в отличие от известного [3] количественно и избирательно извлекать церий (III), концентрировать его в органической фазе, отделяя от железа, алюминия, меди, марганца, цинка и др. При этом сокращается время анализа в 10 раз и упрощается процесс. Исключение агрессивных концентрированных растворов кислоты повышает износоустойчивость производственных экстракционных аппаратов.

Источники информации, использованные при составлении заявки: 1. Об экстракции четырехвалентного церия из азотнокислых растворов трибутилфосфатом (Скорик Н. А. Сакович О.Г. Котлярова И.В.//Журн.неорган. химии. 1980, т.25, N 10, с.2774-2778.

2. Экстракционно-хроматографическое определение РЗЭ в сплавах на основе алюминия, содержащих скандий (Шманенкова Г.И. Теодова Л.М. Плешакова Г.П. //Журн.аналит.химии, 1978, т.33, N 6, с. 1129 1131.

3. Определение церия в сталях с предварительной экстракцией триоктиламином /Л.И. Харламова, Н.В. Шахова, В.М. Шкинев, Б.Я. Спиваков, В.Т. Соломатн // Завод.лаб. 1979, N 11, с. 988-990.

Формула изобретения

1. Способ извлечения церия из кислых растворов экстракцией раствором алкиламина в хлороформе, отличающийся тем, что экстракцию ведут из сернокислого раствора при поддержании концентрации серной кислоты 0,1 0,2 М раствором н-додециламина в хлороформе в смеси с этанолом с соотношением 10:3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию ведут в присутствии восстановителя железного порошка, тиомочевины или аскорбиновой кислоты.