Способ экстракционного извлечения ванадия (1у) Советский патент 1980 года по МПК C01G31/00 G01N21/27 B01D11/04 

Изобретение относится к аналитическо химии, к способам экстракционного извлечения металлов в органическую фазу для последующего фотометрического определения, например ванадия, в шлаках, фосфатах и других продуктах металлургического передела ванадийсодержащих руд. В практике аналитической химии успеш но разрабатываются методы, основанные на экстракции металлов в виде трехкомпонентных ионнь1Х ассоциатов. Известны способы извлечения ванадия (15 ) в органическую фазу для последующего фотометрического определения в 1виде трехкомпонентных ионных- ассоциатов с органическими красителями кислотного Типа и гидрофобными катиоиами. Известен способ, основанный на экстракции ванадия (l ) с 3-метилкатехолом и четвертичш 1м аммониевым основанием. В качестве экстрагентй используют дихлорэтан, предварительно обработанный газообразным SOj. Экстракиик проводят из растворов при рН 7,0 которое поддерживают в системе значительным количеством твердого ЕЧОднако в нейтраль11ЫХ или близких к ним средах ванадий ( ) очень неустойчив, легко гидролизуется и окисляется. Поэтому возникает необходимость создавать сильную восстановительную среду с помощью ЬО. . Кроме того, применяемый для экстракции дихлорэтан весьма токгсичен. Известен также экстракционно-фотометч рический метод определения ванадия ( ), основанный на экстракции в органическую фазу комплексного соединения ванадия (IV ) с бромпирогалловым красным в присутствии дифенилгуанидина. Для установления химического равновесия необходимо 1О минутное термостатирование при бСгС. После этого осуществляют экстракцию смесью хлороформа и изоамипового спирта (1:1). Количественное извлечение комплекса в органическую фазу достигается при двукратной экстракции в течение одной мин каждая. Окраска экстракта ус7тойчива тояько в течение 15-20 . Недостатками метода явпяются предварительное термостатирование, мала стабипьнос-Л окраски экстракта, необходимость двукратной экстракции,, и строго определенная пропорция смеси экстрагентов. Перечисленные факторы значительно успож няют ход анализа, делают его трудоемким и длительным. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ экстракционного извлечения ванадия ( W ) с помощью метилтимолового синего и дифенилгуанидиния. Экстракцию проводят н-бутанолом из водных растворов при рН 3,2. Однократно экстракцией в органическую фазу переводя ванадия. Основанный на этом эффек те экстращ1ионно-спектрофотометрический метод определения ванадия имеет чувствитетпзность О,22 мкг/мл. Окраска органической фазы устойчива непродолжительное время fS. К недостаткам метода относятся непол ная экстракция ванадия (на 90%) и малая чувствительность определения ванадия {О,22 мкг/мя). Цель изобретения - повышение полноты извлечения ванаиия из водных растворов органическими растворителями и увеличени чувствительности его аналитического определения. Поставленная цель достигается тем, что в водный раствор, содержащий ванадиЙ1 добавляют хелатообразующий реагент ксиленоловый оранжевый и органический катион - бензилтиуроний; экстракцию ведут н-бутанолом, предварительно насыщен ным глициновым буферным раствором с рН 2,4-2,6. В качестве хелатообразуюшёго реагента в предлагаемом способе рекомендуется ксиленоловый оранжевый. Этот реагент выбран в результате экспериментального изучения комплексообразования ванадия (У ) с классом трифенилметановых соеди нений. Ксипеноловый оранжевый образует с ванадием (.у ) прочное комплексное сое динение с большой величиной коэффициента молярного погашения (23500), которая обеспечивает высокую чувствйтельность фотометрического определения вана дия. Однако образу{сщийся комплекс ванадия (15 ) с ксиленоловым оранжевым не извлекается из водног-о раствора органическими растворителями. Это усложняет достижение цели, так как требует причг4манения дополнительных специальных при-емов. Гидрофильность комплексного соединения и наличие отрицательного заряда, препятствующие экстракции, устраняются введением в систему органического катиона бензилтиурония. При этом образуется электронейтрапьное трехкомпонентное соединение ванадия ( W ) 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 извлечение 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 насыщение н-бутанола глициновым буферным раствором с рН 2,4-2,6. Нижний предел рН 2,4 обусловлен тем, что при рН 4 2,4 окрашенное комплексное сое-, дйнениё ванадияс ксиленоловым оранжевым Ъ водной фазе образуется неполностью. При рН 7 2,6 наблюдается значительное увеличение оптической плотности экстракта холостого опыта. Этот прием обеспечивает пс тоянство рН водной фазы, необходимое для максимального извлечение ванадия 96,5-97% ;против 90% в известном). Это в совокупности с использованием ксиленолового оранжевого повышает чувствительность фотометрического определения ванадия в органической фазе до 0,02 мкг/мл (против 0,22 мкг/мл в известном). Пример, Определение ванадия в шлаках. При восстановительиой плавке фосфоритов и ванадийсодержащих руд основное количество ванадия переходит в железо- фосфор-ванадиевый сплав. Восстановление окислов ванадия может протекать практи- чески доконца, и его остя точное содерхсание в шлаке достигает О,ООХ%. По остаточной концентрации ванадия в шлаке рассчитывается извлечение ванадия в сплав. Навеску шпака 1,6 г с содержанием ванадия О,О266% обрабатывают при нагревании 5 мл концентрированного HF, выпаривают до влажных солей и вновь приливают 3 мл HF; Упаривают до объема V 1 мл и прибавляют 10 мл смеси концентрированной HCg и HNO (1:3). Выпаривают до влажных солей. При необходимости обработку царской водкой повторяют.

Затем прибавляют 1-2 мл концентрированной ней и нагревают до удаления ркислов азота. Припивают 20-30 мл воды и. растворяют сопл при небольшом нагревании, добавляют ,5 г аскорбиновой кислоты и Л 1 г KF и нейтрализуют 1 н. NaOH до рН и; 3 (начало изменения окраски индикаторной .бумаги конго-рот).

Затем раствор переносят в мерную колбу емкостью 100 мл и глициновым буфер- Q ным раствором (рН 2,5) доводят объем до метки. Аликвотную часть этого раствора 10 мл, содержащую 26,6 мкг ванадия помещают в делительную воронку емкостью 10О мл, прибавляют 5 мл 0,1%-ного кси-,5 пенолового оранжевого, 5 мл 20%-ного бензилтиурония и 10 мл н-бутанола, предварительно насыщенного глициновым буфером (50О мл н-бутанола и 200 мл глицинового буфера с рН 2,5 помещают в де- ,0 лительную воронку и встряхивают 1-2 мин).

Экстрагируют в течение 2О-ЗО с. После разделения фаз определяют содержание ванадия в органической фазе спек-25

трофотометрически по калибровочному графику.

Для построения калибровочного графи. ка в делительные воронки на 100 мл помещают Q5; 1,0; 2,0; 5,О; 1О,О; 20,0 и 40,0 мкГ ванадия ( N ), Затем в каждую воронку последовательно прибавляют 5 мл глицинового буфера с рН 2,5, 5 мл 0,1%-ного ксиленолового оранжевого, 5 мл 20%.-ного бензилтиурония и воду до общего объема 25 мл. Прибавляют 1О мл н-бутанола, насьпценного глициновым буфером и. экстрагируют 2О-30 с. Органическую фазу отделяют, измеряют ее оптическую плотность на спектрофотометре СФ-4А ( нм, ,0 см) и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность - содержание ванадия.

Извлечение ванадия составляет 25,7 мкг или 96,7%. Чувствительность определения О,О2 мкг/мл.

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

Шлак0,0266 26,6

То же О,0159 15,9

О,0080 16,0 Как следует из таблицы, при содержанвв ванадия в исходных шлаках О, О 2в6-О,ОС 8О извлечение ванадия с применением ксиленопового оранжевого, бензилтиурония и н-бутанола, предварительно насыщенного глициновым буфером с рН 2,5, составляет в пределах 96,5-97,0%. Формула изобретения Способ экстракционного извлечения ванадия ( IN) из кислого раствора н-бутано лом & присутствии хелатообразуклдёго реагента в органического катиона для последующего фотометрического определения (С ) отличающийся тем, что с целью повышения полноты извлечения Ьанадия и увеличения чувствительности определения, в качестве реагента и органического катиона используют соответственно ксиленоловый оранжевый и бензилтиуроний,а экстракцию ведут н-бутанолсм, предварительно насыщенным глициновым буфера ным раствором с рН 2,4-2,6.

77893948

Источники информации,2. Гордеева М. Н. и др. Вестник ЛГУ,

принятые во внимание при экспертизе1974, в. 4, NP 22, с. 153.

l.Narditto Л.М. Knat.Chim.. Вакамацу йосин бу. Nippon V.)

1975, 74, № 1. с. 85., 1969, 90, N« 6, с. 595.