Способ экстракционного извлечения ванадия (1у)

 

Союз Советскин

Социалистическин

Республик

О П И С А Н И Е (у789394

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

3 (22) Заивлено27.10.78 (21) 2690054/23-26 (5! ) Щ. Кд

С 01 G 31/00

6 01 N 21/27

В 01 D 11/04 (53) УЙК 543.42. .062:546.881:

: 66.06 1.5 2 (088.8) с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень №47

Дата оаублинованиа описании 23. 12.80 (54) СПОСОБ ЭКСТРАКБИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ (тч ) 1

Изобретение относится к аналитической химии, к способам экстракционного извлечения металлов в органическую фазу для последующего фотометрического определения, например ванадия, в шлаках, фосфатах и других продуктах металлургического 5 передела ванадийсодержащих руд.

В практике аналитической химии успешно разрабатываются методы, основанные на экстракции металлов в виде трехкомпонентных ионных ассоциатов.

Известны способы извлечения ванадия (Д ) в органическую фазу для последующего фотометрического определения в виде трехкомпонентных ионных ассоциатов с органическими красителями кислотного и типа и гидрофобными катионами.

Известен способ, основанный на экстракции ванадия (ттК ) с 3-метипкатехопом и четвертичным аммониевым основа20 нием. В качестве экстрагента используют дихпорэтан, предварительно обработанный газообразным б Ой. Экстракцию проводят из растворов при рН 7,0 которое поддер2 живают в системе значительным копичест» вом твердого тт s +0 f 1 .

Однако в нейтрааьиых или близких к ним средах ванадий (т т ) очень неустойчив, легко гидролизуется и окисляется.

Поэтому возникает необходимость создавать сильную восстановительную среду с помощью 50@ и Na

Известен также экстракционно-фотомет рический метод определения ванадия (l9 ), основанный на экстракции в органическую фазу комплексного соединения ванадия (Ч ) с бромпирогапловым красным в присутствии дифенилгуанидина. Йля установления химического равновесия необходимо

10 минутное термостатирование при 6(РС.

После этого осуществляют экстракцию смесью хлороформа и изоамилового спирта (1;1}. Количественное извлечение ком,плекса в органическую фазу достигается при двукратной экстракции в течение одной мин каждая. Окраска экстракта ус94 ф менения долопннтельных специальньи приемов, Гидрофильность комплексного соединения и наличие отрицатепьного заряда, препятствующие экстракции, устраняются введением в систему органического катиона бензилтиурония. При этом образуется электронейтральное трехкомпонентное соединение ванадия (Л ) с ксиленоловым оран-жевым и бензилтиуронием, которое легко экстрагируется орагническими растворителями (в частности н-бутанолом).

Количество экстрагируемого ванадия в сильной степени зависит от кислотности водной фазы. Максимальное извпечение соответствует РН 2,5. Однако в ходе экстракции происходит изменение величины рН и, соответственно, уменьшение извлечения ванадия.

Для стабилизации рН в процессе экстракции предлагается проводить предварительное насьпцение н-бутанола глициновым буферным раствором с рН 2,4-2,6. Нижний предел рН 2,4 обусловлен тем, что при рН 4 22,4 окрашенное комплексное сое-. дйнение ванадия с ксиленоловым оранжевым в водной фазе образуется неполностью.

При РН Р 2,6 наблюдается значительное увеличение оптической плотности экстракта холостого опыта.

Этот прием обеспечивает по -тоянство рН водной фазы, необходимое для максимапьного извпечение ванадия 96,5-97% (и ро ти в 90% в известном ) .

Это в совокупности с использованием ксиленолового оранжевого повышает чувств ите ль ность фотоме тр ич еского опр еде пения ванадия в органической фазе до

0,02 мкг/мл (против 0,22 мкг/мл в известном) .

Пример. Определение ванадия в шлаках. При восстановительной плавке фосфоритов и ванадийсодержащих руд основное количество ванадия переходит в железофосфор-ванадиевый сплав. Восстановление окислов ванадия может протекать практи—

- чески доконца, и его остаточное содержание в шлаке достигает О,ООХ%. По остаточной концентрации ванадия в шлаке рассчиО тывается извлечение ванадия в сппав. Навеску шлака 1,0 г с содержанием ванадия 0,0266% обрабатывают при нагревании 5 мл концентрированного HR, выпаривают до влажных солей и вновь приливают 3 мл НК Упаривают до объема 1 мл и прибавляют 10 мп смеси концентрированной НС0 и НИ О (1:3). Вы» паривают до влажных солей. При необхо-, димости обработку царской водкой повтоРяют;

3 7893 тойчива только в течение 15-20 мин P). Недостатками метода являются предваритепьное термостатирование, мала стабипьносчЪ окраски экстракта, необходимость двукратной экстракции,. и строго опS ределенная пропорция смеси экстрагентов, Перечисленные факторы значительно успожняют хоц анализа, делают его трудоемким и длительным.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому ре- . зультату является способ экстракционного извлечения ванадия (1М ) с помощью метилтимолового синего и дифенилгуанидиния. 15

Экстракцию проводят н-бутанолом из водных растворов при рН 3,2. Однократной экстракцией в органическую фазу переводят 90% ванадия. Основанный на этом эффекте экстракционно-сп ек трофотометрически и метод определения ванадия имеет чувствительность 0,22 мкг/мл. Окраска органической фазы устойчива непродолжительное время (3).

К недостаткам метода относятся непол- gg ная экстракция ванадия (на 90%) и малая чувствительность определения ванадия (0,22 мкг/мл).

Бель изобретения - повышение полноты извлечения ванадия из водных растворов органическими растворителями и увеличение чувствитепьности его анапитического апределения.

Поставленная цель достигается тем, что в водный раствор, содержащий ванадий, добавляют хелатообразующий реагентксилейоповый оранжевый и органический катион - бензилтиуроний; экстракцию ведут н-бутанолом, предварительно насыщенным глициновым буферным раствором с 4, РН 2 4 2 6.

В качестве.хелатообразующего реагента в предлагаемом способе рекомендуется ксиленоловый оранжевый. Этот реагент выбран в результате экспериментального изучения комплексообразования ванадия (1 3 ) с кпассом трифенилметановых соединений. Ксиленоловый оранжевый образует с ванадием (ф ) прочное комплексное соединение с большой вепичиной коэффициен% та молярного погашения (23500), которая обеспечивает высокую чувствитель-. ность фотометрического определения ванадия.

Однако образующийся комплекс ванадия (tV ) с ксиленоловым оранжевым не извлекается из водного раствора органическими растворителями, Это усложняет достижение цели, так как требует при»5 7893

Затем прибавляют 1-2 мл концентрированной НСВ и нагревают до удаления ркислов азота. Приливают 20-30 мл:воды и растворяют соли при небольшом нагревании, добавляют 0,5 г аскорбиновой кислоты и 1 r KF и нейтрализуют

1 í. Na0H до рН 3 (начало изменения окраски индикаторной, бумаги "конго-рот ).

Затем раствор переносят в мерную колбу емкостью 100 мл и глициновым буфер-1О ным раствором (pH 2,5) доводят объем до метки. Аликвотную часть этого раствора—

10 мл, содержащую 26,6 мкг ванадия помещают в делительную воронку емкостью

100 мл, прибавляют 5 мл 0,1%-ного кси- ленолового оранжевого, 5 мл 207-ного бензилтиурония и 10 мл н-бутанола, предварительно насьпценного глициновым буфером (500 мл н-бутанола и 200 мл глицинового буфера с рН 2,5 помещают в де-,о лительную воронку и встряхивают 1-2 мин). едлагаемый способ

Известный способ

Извлечедено ванав экстние те с приением ленолового евого и эилтиурова, мкг

90,0

23,9

96,7

25,7

89,2

14,2

96,5

15,3

89,7

97, 0

14,4

15,5 лом в присутствии хелатообразующего реагента и органического катиона для последующего фотометрического определения (<<) у: отличающийся тем,что, с целью повышения полноты извлечения ванадия и увеличения чувствительности определения, в качестве реагента и органического катиона используют соответствен но ксиленоловый оранжевый и бензилтиуроний,а экстракцию ведут н-бутанолом, предварительно насыщенным глициновым буфер ным раствором с рН 2,4-2,6.

Экстрагируют в течение 20-30 с.

После разделения фаз определяют содержание ванадия в органической фазе спек-

Шлак 0,0266 26,6 .То же . 0,0159 15,9

0,0080 16,0

Как следует иэ таблицы, при содержании ва адиа в исходных шлаках 0,0 266-0,0080% извлечение ванадия с применением ксилейолового оранжевого, бензилтиурония и н-бутанола, предварительно иасьпценного глициновым буфером с рН 2,5, состав лает в пределах 96,5-97,0%.

Формула изобретения

Способ экстракционного иэвлечейия ванадия { Й } иэ кислого раствора и-бутано94 б трофотометрически по калибровочному графику.

Для построения калибровочного графика в делнтельные воронки на 100 мл помещают С 5; 1,0; 2,0; 5,0 10,0; 20,0 и 40,0 мкг ванадия (7Ч ). Затем в каждую воронку последовательно прибавляют

5 мл глицинового буфера с рН 2,5, 5 мл

0,1 -ного ксиленолового оранжевого, 5 мл 209о-ного бенэилтиурония и воду до общего обьема 25 мл. Прибавляют 10 мл н-бутанола, насьпценного глициновым буфером и .экстрагируют 20-30 с. Органическую фазу отделяют, измеряют ее оптическую плотность на спектрофотометре

СФ-4А (5 -540 нм, f =1,0 см) и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание ванадия" °

Извлечение ванадия составляет 25,7 мкг или 96,7%. Чувствительность определений

0,02 мкгlмл.

Примеры экстракционного извлечения и определения ванадия в шлаках приведены в таблице.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ие Мео ЛМ. "hnaC.ÑÜò.асЪа", 1975,74, М 1,с;85, 7893 94 8

2. Гордеева М. Н. и др. "Вестник ЛГУ, 1974, в. 4, N 22, с. 153.

3. Вакамацу Иосинобу. N1ppOe kagahj

XOSQSi; 1969 ° 90, N 6, с. 595.

Составитедь А. Жаворонкова

Редактор В..Жипенко Текред С.Мигунова Корректор В. Бутяга

Заказ 8 60 47 Тираж 565 Пойписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиИ

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

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