Способ экстракции металлов Советский патент 1982 года по МПК C01G1/00 

Изобретение относится к неорганической химии и касается экстракционных методов выделения и очистки металлов подгрупп германия, мышь ка и селена применительно к радиохимии, анализу и технологии этих элементов. Известно, что избирательными эмстрагентами для металлов подгрупп германия, мышьяка и селена являются бензол и его алкилпроизводные толуол, ксилолы, мезитилен. Эти растворители эффективно извлекают молекулярные галогениды только элементов указанных подгрупп и могут быть использованы для концентриров ния металлов из растворов сложного состава 1. Наиболее близким к предлагаемому является способ экстракции сурьмы и олова из сульфатно-бромидных раст воров толуолом 2. Недостатками указанного способа являются необходимость проведения процесса при высокой кислотности п цесса, невозможность концентрирования висмута, извлечение которого не превышает 50%, а также снижение извлечения металлов, в том числе ;сурьмы и олова, при разбавлении экстрагента (.толуола) органическими растворителями, что ограничивает применимость данного способа в технологии цветных металлов. Цель изобретения - повышение извлечения мета.плов подгрупп германия, мышьяка и селена и снижение кислотности водных растворов при экстракции их алкилбензолами и их растворами в органических растворителях. Поставленная цель достигается тем, что для извлечения висмута, сурьмл, селена и других элементов указанных подгрупп из кислых растворов в качестве экстрагентов используют алкилзамещенные бензолы с числом заместителей 4-6 или растворы этих соединений в органических растворителях. В качестве экстрагентов предпагается использовать 1,2,3,4-тетраметилбензол (пренитол), 1,2,4,5-тетраметилбензол (дурол), технический пентаэтилбензол (ПЭБ - 88% пентаэтилбензола, 8% тетраэтилбензола и 3,6% гексаэтилбензола),.гексаметилбензол (ГМБ) и гексаэтилбензол (ГЭБ). -Увеличение числа гшкильных заместителей в бензольном кольце сопровождается возрастанием К -донорных свойств молекулы экстрагента, о чем свидетельствует уменьшение потенциалов ионизации в ряду бензол толуол - ксилолы - триметилбенэолы - тетраметилбензолы - пентаметилбензол - гексаметилбензол. Образование в органической фазе более прочных Т-комплексов металлов является причиной повышенной экстракционной способности не применявшихся ранее алкилпроизводных бензол с числом алкильных зё1местителей 4-6 Это в свою очередь позволяет в ряде случаев снизить концентрацию серной кислоты до содержаний, необходиьмх для предотвращения гидролиза галогенидов метсшлов.

Состав водной фазы 10 М 0,002 М КВг + 4 7,3 М Н2. ™ + 1 6,0 М 0,2 М ИВг - 1 Se 8,5 М Н,50д 0,05 М КВг + 1 Sb

Пример 1. Проводится экстракция висмута () из сернокислого раствора вскрытия (10 М Hi.S04) в присутствии бромид-ионов (0,002 М) равными объемами алкилбенэолов различного строения в органических растворителях при комнатной температуре в.течение 15 мин. Полученные данные свидетельствуют о том что с увеличением числа алкильных заместителей выше 3-х извлечение висмута возрастает до 80% в среде хлороформа и до 88% в среде ароматических растворителей.

В таблице приведены данные по экстракции металлов полиалкилбензолами. .

..

Состав органической фазы

%

-80,0

-72,0

-88,0

-86,0 . -70,0 11,592 16,094 BJ 3,6 М ПЭВ в СИС1 As 1 М дурол в CCl 0,5 М ГМБ В CHClj 0,5 М ГЭБ в С Hg 0,5 М ГЭБ В С, ь 0,25 М ГЭБ в CgH(CH) 1 М ГЭБ в СС14 ПЭБ : толуол 1:1 (по объему) 0,5 М ГЭБ в СС1. 0,5 Н ГЭБ в толуоле ПЭБ : толуол 1:1 94,5 5,7 85.,О 0,5 М ДУрол в СС1д 9,0 90,0 0,5 М ПЭБ в СС1д 15,7 94,0 0,5 М ГЭБ в СС1д Пренитол (6,8 М) 65 98,5

Пример 2. При однократной обработке раствора .мышьяка в смеси с серной (7,3 М) и бромистоводородHoia (0,1 М) кислот органическими растворителями при соотношении объемов водной и органической фаз 1:1 введение в органическую фазу алкилбензолов с числом алкильных заместителей 4-6 (дурол, ПЭБ, 7ЭБ) приводит к увеличению извлечения мышьяка до 98-99,5%, т.е. количественное извлечение имеет место уже при кислотности водной фазы 7,3 М (см.таблицу).

Пример З.Селен (IV), меченый радиоизотопом ,, экстрагируют из раствора, полученного денитрацией азотнокислого раствора вскрытия

в течение 30 мин при соотношении объемов сопряженных фаз 1;1. Использование растворов полиалкилбензолов в органических растворителях (ССЬ , толуол) позволяет повысить извлечёние селена при кислотности водной

фазы 6 М (по серной KHcnoxeJ с 6280% до 94-96% (см.таблицу).

Пример 4. Исходный для экстракции раствор сурь1 ы (1,210 М меченый радиоизотопом Sb, контактируют 5 мин с равными объемами растворов, алкилбенэолов в четыреххлористом углероде. Как следует из таблицы, в сравнимых условиях коэффициент распределения сурьмы возрастает при увеличении числа алкильных заместителей с 2,6 для толуола до 15,7 для его гексаалкилпроизводного Приемлемое для практических целей извлечение сурьмы (90% и выше) при кислотности 8,5 М по серной кислоте достигается только при использовании растворов пента- и гексаалкилбезолов

Таким образом, предлагаемый способ использования в качестве экстрагентов алкилзамещенных бензола с числом алкильных заместителей 4-6 и их растворов в органических растворителях позволяет повысить извлечение висмута в условиях высокой кислотности с 11-58% до 80-88%, а также повысить до 94-99,5% извлечение мышьяка, селена и сурьмы при одновременном снижении кислотности водных растворов до 6-8 М серной кислоты.

Формула изобретения

Способ экстракции метгшлов з кислых сульфатно-бромидных растворов алкилбензолами, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения металлов и снижения кислотности водных растворов, в качестве экстрагентов используют алкилзамещенные бензолы с числом заместителей 4-6 или растворы этих соединений в органических растворителях-.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

p. 1165-1172, 1971.

Сер. химических наук, 1977, 3, с. 43-46 (прототип).