Способ разделения ванадия,меди и железа Советский патент 1985 года по МПК B01D11/04 G01N30/00 

Од СП 4i

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 ив различных объектах, содержащих как сопоставимые количества указанных элементов, так и с преобладающим содержанием меди.

Известен способ отделения железа (lil) от меди и ванадия экстракцией FeClj или HFeCl простыми и сложными эфирами, кетонами из 5,5-7 н.рас творов соляной кислоты lj.

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

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

.Недостатком известного способа

является невозможность в двухфазной

)

экстракционной системе провести одновременное разделение трех элементов. Так, при использовании диэтилдитио- карбамината натрия в хлороформе можно отделить медь и железо, от вана дия, для разделения меди и железа необходимо проводить дополнительные операции.

Цель изобретения - одновременное разделение металлов, сокращение времени и упрощение анализа.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу разделения ванадия, меди и железа из водных растворов экстракцией ,с последующим опреде лением их концентрации для экстракци используют следующую трехфазную экстракционную систему: 2,5-3,0 М водный раствор хлористого калия 0,3-0,7 И раствор бензиламина в ацетонитриле - 0,3-0,7 М раствор пеларгоновой кислоты в гексане при рН 8,9-9,5.

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

Исходные концентрации металлов 2 -Ю г-ион/л объемы фаз по 10 мл. Оптимальньм интервал для количественного раз;;,еления элементов рН 8,9-9,5 При рН -г 8,9 ванадий, медь и железо количественно не разделяются, а при рН 9,5 железо 1астично 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 меньще 2,5 моль/л объем средней .фазы (ацетонитрил) заметно изменяется. При концентрации КС1 больще. 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 кисйоты 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 хлристого калия, концентрация которого п этом колеблется в пределах А,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, обеспечиваклцие 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 бензиламина по 0,7 моль/л ванадий, медь и железо количественно

3

разделяются, однако объемы фаз при этом изменяются: гексановая и водная уменьшаются до 8 мл каждая, а ацетонитрильная фаза увеличивается до 14 мл. Дальнейшее повышение концентрации реагентов нецелесообразно, так как это ведет к заметному изменению объемов фаз и неоправданному расходу пеларгоновой кислоты и бензиламина.

Пример 1. В делительнуиэ воронку емкостью 50 мл вводят 6- мл насьщенного водного раствора хлористого калия, 0,2 мл 6 М раствора едкого натра для создания рН 8,99,0, 11 мл 0,5 М раствора бензиламина в ацетонитриле , 10 мл 0,5 М раствора пеларгоновой кислоты в гексане, 0,8 мл дистиллированной воды. Содержимое делительной воронки перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2 мл раствора, содержащего 0,96 мг железа (lit), 0,64 мг меди (Ц) и 0,184 мг вана/ия (IV). Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют. В водной фазе определяют рН (прибор рН-121) и содержание ванадия фотометрическим методом с формальдоксимом (прибор ФЭК-56, - 2 см, свф. № 3).

К фазе И .(ацетонитрил), содержащей медь, прибавляют 1 мл 0,5%-ного хлороформного раствора диэтилдитио- карбамата натрия и этанолом доводят до объема 25 мл (мерные колбы емкостью 25 мл). Раствор фильтруют и измеряют оптическую плотность на ФЭК-56 ( см, свф. №3). По Градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях в отсутствие ванадия и железа, находят, содержание меди.

К фазе Г11 (гексан), содержащий, железо, прибавляют.- 1 мл насьш1енногр этанольного раствора салицилата натрия и ацетоном доводят до объема 25 мл. Раствор фильтруют и измеряют оптическую плотность на ФЭК-56 (& 2 см, свф. №3). По градуировочному графику, построенному в аналоговых условиях в отсутствие ванадия и меди, находят содержание железа.

Пример 2. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл насыщенного водного раствора хлористого калия, 0,3 мл 6 М раствора едкого натра для создания рН 9,1-9,2

654204

11 мл 0,5 М раствора бензиламина в ацетонитриле, 20 мл 0,5 М раствора . пеларгоновой кислоты в гексане,

0,7 мл дистиллированной воды. Содер5 жимо делительной воронки перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2Мл раствора, содержащего 0,96 мг железа, 6,4 мг меди и 0,184 мг ванадия. Содержимое воронки перемешивают

10 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют. В водной фазе определяют рН (прибор рН-121) и содержание ванадия формальдоксимовым методом. В фазе И( (гексан) определяют железо,

15 как в примере 1. Для определения меди в фазе II (ацетонитрил) фазу II переносят в мерную колбу емкостью 50 мл. Доводят ацетонитрилом до метки, перемешивают.В аликвотной

20 части раствора (19 мл) определяют медь, как в примере 1. .

Пример З.В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл насьш1енного водного раствора хлористого калия,0,4 мл 6 М раствора

едкого натра для создания рН 9,4-9,5

1мл 0,5 М раствора бензиламина в ацетонитриле, 10 мл 0,5 М раствора пеларгоновой кислоты в гексане,

0 0,6 мл дистиллированной воды. Содержимое делительной воронки перемешивают 30 с. Затем в. систему вводят

2мл раствора, содержащего 64,0 мг меди, 0,96 мг железа и 0,184 мг ванадия. Содержимое воронки переме5шивают 5 мин. После расслоения

(3 мин) фазы разделяют. В водной фазе определяют рН и содержание ванадия, как в примере 1. В фазе 111 (гексан) определяют железо, как в примере 1.

0 Для определения едя в фазе И (ацетонитрил) фазу 1 переносят в мерную колбу емкостью 50 мл, доводят ацетонитрилом до метки, перемешивают. В 5 аликвотной части (2,5 мл) раствора определяют медь, как в примере 1. Пример 4.В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6,5 мл насыщенного водного раствора хлористого калия (концентрация 4,2- 4,4 моль/л), 0,3 мл 6м раствора eдкofo натра для создания рН 9,0-9,1, 10 мл 0,3 М раствора бензиламина в ацетонитриле,.10 мл 0,3 М раствора пеларгоновой кислоты в гексане, 1,2мл

дистиллированной воды. Содержимое .делительной воронки перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2 мл

раствора, содержащего 0,96 мг железа 6,А м меди и 0,184 мг ванадия . Содержимое воронки перемешивают

5мин. После расслоения (3 мин)

фазы разделяют.В водной фазе определяют рН (прибор рН-121) и содержание ванадия Аормальдоксимовым методом. В фазе 111 (гексан) определяют железо, как в примере 1. Для определения меди в фазе Ц (ацетонитрил) 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.

Пример 5. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 7 мл насьщенного раствора хлористого кали (концентрация 4,2-4,4 моль/л), 0,1 мл

6М раствора едкого натра для создания 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 перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2 мл раствора, содержащего

Введено металла, мг

Пример

Ванадий М Медь Железо

.J1

1

2

3

г St.. Концентрация,моль/л: НС1 2,7-2,9;бензиламин Концентрация,моль/л: НС1 2,9-3,0;бензиламин

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 М рас твор бензиламина в ацетонитриле 0,5 М раствор пеларгоновой кислоты в гексане, число определений п 3.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивается разделением всех элементов за один аналитический прием (экстракция), сокращением времени, необходимого для разделения, до 1 ч с учетом приготовле1ЩЯ растворов экстрагентов при серийных анализах до 15-20 мин, упрощением анализа за счет исключения взаимного влияния элементов при завершающем ИХ определении.

Найдено металла, мг .

I

Железо

МедьВёнадий

0,183 ± 0,0020,63 ± 0,01 0,94 ± 0,02

0,186± 0,0026,20 ± 0,20 0,92 ± о;02 в

0,183 ± 0,00262,0 ± 0,2 0,93 i 0,02|

0,181 ± 0,0026,2 ± 0,2 0,93 ± 0,02

0,183 ± 0,00162,0 i 2,а 0,93 ± 0,02/ 0,3; пеларгоновая кислота 0,3; 0,7; пеларгоновая кислота 0,7.

к,% юо

so

W p/

JJ-aiiemoHt/mflt/

Ю рН

I- Soffa

Ю рН

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