Экстракция в процессах разделения металлов

Экстракция в процессах разделения металлов [c.660]

Стимулом для применения жидкостной экстракции в процессах разделения металлов в крупном масштабе первоначально послужили потребности атомной промышленности. По-видимому, впервые экстракцию использовали для очистки урана (уранил-иитрат экстрагировали эфиром) перед разделением изотопов на ранней стадии развития атомной техники. [c.655]

Наиболее важным свойством многих металлоорганических комплексов с точки зрения следового анализа является их экстрагируемость органическими растворителями, не смешивающимися с водой. В одной из начальных глав отмечалось значение экстракции в процессе разделения металлов. Не меньшее значение имеет экстракция и при определениях. Чувствительность реакции увеличивается при концентрировании окрашенного продукта в небольшом объеме раствора исчезает необходимость работы с кол- [c.126]

Весьма перспективно применение экстракции для разделения смесей неорганических веществ, когда другие способы разделения неприменимы. Процессы жидкостной экстракции в настоящее время успешно используются для переработки ядерного горючего, получения циркония и гафния и многих других редких металлов. С помощью экстракции можно получать высокочистые цветные и благородные металлы. [c.522]

Если добавляемый растворитель (экстрагент) образует с исходным расплавом гетерогенную смесь, то возникают два слоя, один из которых содержит очищенный продукт, а второй — преимущественно нежелательные примеси. Такой процесс часто предшествует направленной кристаллизации и зонной плавке, причем экстрагент выбирается таким, чтобы растворимость примеси в нем была выше растворимости очищаемого вещества. В результате рассматриваемого сочетания двух процессов разделение исходного расплава происходит за счет суммарного эффекта кристаллизации и экстракции. В качестве экстрагентов при очистке металлов используются легкие металлы, соли или окислы, а применительно к органическим веществам — те же экстрагенты, что и для жидкостной экстракции. [c.723]

Принимая во внимание экономичность использования экстракции для разделения редкоземельных элементов, распространение этого процесса на платиновые металлы можно считать только вопросом времени [2]. Для этой цели, а также для экстракции палладия [3] предполагается использовать три-к-бутилфосфат. [c.13]

Хелатообразующие экстрагенты имеют ряд преимуществ перед экстрагентами других классов. Общие двухфазные гетерогенные реакции с участием таких экстрагентов можно описать относительно простыми уравнениями, связывающими коэффициент распределения О с pH, концентрацией экстрагента в органической фазе и концентрацией маскирующих агентов в водной фазе. Собраны данные [13] по константам экстракции хелатов различных металлов эти данные могут быть полезными при выборе систем, в которых разделение достигается с помощью простых экстракционно-хроматографических методов. Многие хелаты окрашены, что позволяет визуально контролировать процесс разделения. В связи с этим хелатообразующие реагенты широко используются в экстракционной хроматографии для разделения элементов при активационном анализе, концентрирования металлов из разбавленных растворов, получения радиохимически чистых изотопов или изотопов без носителя. [c.389]

Э( 4)ективным методом разделения металлов является экстракция карбоновыми кислотами [1—3], ранее применявшаяся лишь для аналитических целей [4—7]. Как показано в предварительных сообщениях [2, 3], при значительном различии свойств металлов (при разнице в значении pH осаждения гидроокисей порядка 0,5—1) сравнительно полное извлечение и разделение достигается простой экстракцией карбоновой кислотой из водного раствора минеральных солей металлов, pH которого доведен до нужного значения за счет добавки щелочи. Если же металлы близки по своим свойствам (например, никель и кобальт), то для разделения необходимо осуществить обменную реакцию между металлами, находящимися в разных фазах в органической — в виде солей карбоновых (жирных) кислот (сокращенно мыл), в водной — в виде солей минеральных кислот [1—3]. Последовательное изучение экстракции карбоновыми кислотами, распределения мыл между органической и водной фазами и, наконец, обменных реакций между солями жирных кислот и сульфатами (или хлоридами) различных металлов показало, что все эти процессы тесно связаны друг с другом и что эта связь может быть сформулирована количественно. [c.87]

Выше было показано, что распределение мыл зависит от щелочности металлов (величины произведения растворимости гидроокисей). Поэтому можно сказать, что обменно-экстракционное разделение металлов является своеобразным гидролитическим методом разделения оно отличается от обычного гидролитического метода отсутствием образования осадков. Понятно, что в этом случае, ввиду отсутствия захвата твердой фазой, разделение происходит более полно. Кроме того, легко осуществляется многоступенчатое разделение в противоточных колоннах. Поэтому обменная экстракция позволяет разделить металлы, близкие по своим свойствам, например Со (П)—№ (П), что неосуществимо для гидролитического осаждения. Можно провести также и аналогию между экстракцией карбоновой кислотой и катионным обменом преимущество кислоты перед катионитом — осуществимость непрерывного противоточно го процесса. [c.102]

Для работы энергетических ядерных реакторов требуется ряд материалов, которые только недавно приобрели промышленное значение, это главным образом уран, торий, бериллий, цирконий и тяжелая вода. Получение и переработка этих и других материалов потребовали использования ряда новых химико-технологических процессов, включая разделение изотопов, разделение металлов путем экстракции растворителями, разделение и очистку в больших масштабах высокорадиоактивных материалов. [c.5]

Таким образом, плутоний и продукты деления можно извлечь из облученного урана методом экстракции расплавленными металлами, применяя в качестве экстрагентов Ь .g, Ад, Се и Ьа. Опыты с повторными периодическими операциями экстракции показывают, что можно разработать непрерывный процесс разделения отработанного топлива иа уран, плутоний и продукты деления. [c.477]

В ряде случаев процесс экстракции усложняется, в частности, вследствие химической реакции, протекающей в объеме или на поверхности раздела фаз. При определенных условиях для лучшего разделения исходного раствора применяют специфические способы экстракции. Так, например, исходный раствор, представляющий собой смесь органических веществ, оказывается целесообразным обрабатывать двумя взаимно нерастворимыми экстрагентами, между которыми распределяются извлекаемые компоненты (стр. 537). Для облегчения перехода экстрагируемых компонентов, например солей металлов, в органическую фазу иногда применяют высаливание, осуществляемое путем добавки соли с одноименными ионами в исходный водный раствор, а также регулируют кислотность или pH раствора, концентрацию экстрагента в инертном разбавителе, служащим для уменьшения его вязкости, и т. д. [c.521]

Трибутилфосфат обладает высокой вязкостью (3,41 спз при 25°) и близким к воде удельным весом (0,972 при 25°) [233, 243], поэтому его разбавляют уайт-спиритом (легко кипящая керосиновая фракция), ксилолом, четыреххлористым углеродом, бензолом, эфирами. По данным [234], применивших математические методы исследования процессов разделения циркония и гафния при экстракции трибутилфосфатом, на фактор разделения влияют концентрация кислоты (В) и реагента (С), а также эффекты их взаимодействия ВС) и (СД) (где Д — объем органической фазы). Концентрация металла не оказывает прямого влияния на фактор разделения, но проявляется в эффектах взаимодействия АВ и АК А — концентрация металла, К — время разделения фаз). [c.53]

ДЛЯ электролиза, в частности при электролитическом получении металлов. В последние годы расплавленные соли нашли применение-в процессах разделения и экстракции. [c.365]

Предположим теперь, что слой растворителя делается все тоньше до тех пор, пока его толщина не станет равна толщине мембраны. В этот момент эксперимент отразит процесс разделения на мембране (рис. 1,Ь и с). Поскольку, как мы сказали, он тесно связан с экстракцией, оба эти процесса будут иметь общие параметры коэффициенты распределения О и константы образования комплексов К [7]. Из них более важна константа, так как в большинстве случаев экстрагируются или диффундируют через мембрану комплексы металлов. [c.374]

В них обсуждается физико-химическая природа процессов экстракции [1, 8], математический анализ экспериментальных данных, дающий возможность определить состав, константы устойчивости соединений, извлекаемых в органический растворитель, и выбрать наиболее благоприятные условия проведения экстракционного разделения [9—12]. Имеются специальные статьи, посвященные экстракции определенных групп металлов (13, 14] и применению наиболее употребительных реагентов [8, 15]. [c.263]

В решении этих задач большую практическую помощь производственникам и научным работникам оказывают справочники по экстракции, посвященные нейтральным органическим соединениям [1, 2]. Издание собранных воедино, разрозненных экспериментальных данных, часть из которых опубликована в труднодоступных литературных источниках, представляет особую ценность. Благодаря справочнику сокращается до минимума поиск опубликованных в различных источниках данных, расширяется круг обозримых экстрагентов, выявляются условия достижения поставленной практической цели в процессах извлечения и разделения металлов. [c.3]

Большинство органических соединений, используемых при разделении (и определении) металлов, образует хелатные комплексы, в которых один или несколько кислотных атомов водорода хелатирующего реагента замещены металлом. Отделение одного металла от другого путем экстракции несложно, если один из них образует с реагентом незаряженный комплекс, а другой — комплексный ион. Например, четкое разделение никеля и кобальта может быть достигнуто экстрагированием комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом N1 (НОх)з хлороформом при этих условиях кобальт (И) образует комплексные ионы и остается в водной фазе. Однако большинство разделений металлов основано не на различиях в форме образующегося комплекса, а на различиях в степени образования (и растворимости) молекулярных комплексных соединений. Иначе, экстракционные процессы обычно являются процессами фракционного разделения. Часто значительной степени селективности можно достигнуть регулированием концентрации реагента и особенно кислотности, как отмечено в разделе В этой главы. Дифференциальное комплексообразование имеет важное значение. [c.53]

Эта процедура часто применяется и заслуживает рассмотрения, поскольку таким путем можно четко выполнять процесс разделения. В качестве иллюстрации возьмем два двухвалентных металла, дитизонаты которых имеют константы экстракции 10 (металл Ь) и 100 (металл М) . Предположим, что металлы экстрагируют 4 10 М (приблизительно 0,01 % вес на объем) раствором дитизона в органическом растворителе, и полученный раствор дитизонатов встряхивают с равным объемом 0,01 н. соляной кислоты. Вначале найдем степень диссоциации чистого 2 10 М раствора [c.145]

Межвузовский сборник содержит статьи, посвященные проблемам получения и анализа физико-химических свойств простых веществ и соединений особой чистоты теории процессов разделения смесей, глубокой очистки веществ методами дистилляции, ректификации, кристаллизации, экстракции, сорбции, ионного обмена, транспортных реакции, электрохимического рафинирования металлов и др. термодинамике разбавленных растворов вопросам масс-спектрометрического, спектрального, хроматографического, радиоактивационного и др. методов анализа. [c.2]

Практически процесс экстракции может быть реализовал лрн коэффициенте распределения металла не менее 0,3—0,5. Высокое извлечение или практически полное разделение металлов достигается при условии про-тивоточного осуществления процесса, когда операция экстракции повторяется многократно. [c.132]

Третий способ экстракции — прерывистое противоточное распределение — употребляется для разделения веществ, имеющих очень близкие значения коэффициентов распределения, и позволяет производить одно за другим многочисленные извлечения. Хотя этот метод с большим успехом применяли для фракционирования органических соединений [102], для разделения в неорганической химии он был использован лишь недавно. Так, Пеппард и соавторы применили противоточное распределение для разделения редких земель [66] и разделения тория, скандия и циркония, использовав в качестве растворителя трибутилфосфат [79]. Другим примером является разделение металлов с использованием ацетилацетона [105]. Что касается аппаратуры, то большинство экстракторов представляет собой устройство в виде трубки (процесс основан на декантации), конструкция которой ранее разработана Крэйгом и сотрудниками [106]. Метод годится для работы с управлением на расстоянии. [c.65]

Экстракционное разделение. Экстракция широко применяется в гидрометаллургии для извлечения и разделения редких и цветных металлов. По сравнению с другими гидрометаллургическими методами разделения экстракция имеет следующие преимущества пригодна для непрерывных процессов, которые легко контролировать и автоматизировать позволяет получать очень чистые продукты имеет высокую производител >иость. Недостатки применение больших количеств органических растворителей увеличивает пожароопасность производства относительно высокая стоимость экстрагентов ограничивает масштабы производства. Применение экстракции не всегда является оптимальным технологическим решением. Например, при получении металлического циркония без гафния восстановлением тетрахлорида был бы более пригоден процесс разделения, в котором безводные гСЦ и Hf I4 не превращаются в другие соединения [93, 94]. [c.331]

Процесс, разработанный В. Мюллером и Л. Витцке патент США 4 151257, 4 апреля 1979 г. фирма Г. Го.гдшмидт АГ , ФРГ), предназначен для разделения металлов, содержащихся в осадках в виде смесей гидроксидов. Согласно данному способу сначала проводят хлорирование в водной фазе для окисления содержащегося в осадке хрома, затем отделяют нерастворившуюся часть и обрабатывают по- "Чучаемый раствор Сг (VI) в закрепленном слое анионита для удаления Сг (VI) из раствора. Затем путем жидкостной экстракции выделяют из водного раствора медь, [c.95]

В рассмотренных вариантах ЖАХ используется исключительно как метод разделения органических веществ. В качестве одного из вариантов метода параллельно с обра-щенно-фазной ЖАХ возникло направление, получившее название ЖАХ хелатов. В этом варианте появилась возможность разделения металлов в форме хелатов. При этом селективность разделения огфеделяется как устойчивостью хелатных комплексов, так и межмолекулярными взаимодействиями хелатов с поверхностью адсорбентов. Широта областей использования метода определяется возможностью осуществления хроматографического процесса как в колоночном, так и в плоскостном вариантах. Учитывая огромный арсенал данных по экстракции хелатов (см. п. 3.2.5), которые могут быть использованы для выбора условий 1ГХ разделения методом ЖАХ хелатов, к настоящему времени предложено множество методик разделения ионов металлов этим методом, сведения о которых систематизированы в [102]. [c.201]

В методах второй категории сложности, когда одноступенчатое разделение оказывается недостаточно селективным или неколичественным, первую фазу повторно контактируют со свежей порцией второй фазы. Такая повторная обработка применяется в тех случаях, когда один из разделяемых компонентов количественно остается в одной фазе, в то время как другой компонент распределяется между обеими фазами. Так, при реакции осаждения степень соосаждения обычно можно умень-щить путем растворения осадка в чистом растворителе и повторения процесса. Аналогичным образом если при экстракционном разделении один из компонентов количественно остается в одной из фаз, например водной, а второй распределяется между обеими фазами, то целесообразно повторение экстракционного процесса. Обычным примером тому является хорошо известный экстрактор Сокслета. Другой иллюстрацией того же принципа может служить использование в качестве катода свежей порции ртути при электролитическом разделении металлов при контролируемом потенциале и использование ионообменной колонки для количественного извлечения ионов из раствора. В разделе 25-2 при описании исчерпывающей экстракции изла-гается теория многоступенчатой экстракции с конечным числом порций свежего растворителя. Та же самая концепция применима и к другим примерам разделения этого типа, если предположить, что на каждой ступени устанавливается равновесие с постоянным значением коэффициента распределения. [c.515]

Однако выбор высаливающего агента для экстракционно-разделительного процесса зависит не только от его высаливающей способности (и стоимости). Высаливающий агент после исиользования в процессе разделения переходит вместе с продуктами деления в сильно радиоактивный остаток. Таким образом, если в качестве высаливающего агента исиользуется нитрат металла, то его растворимость ограничивает уменьшение объема, достигаемое унариванием остатка перед его захоронеии-е,м (см. раздел 12.4). Если использовалась ЬШОз, то она может быть выделена из остатка упариванием и возвращена для повторного использования. При этом объе.м сильно радиоактивного остатка, поступающего на захоронение, значительно уменьшается. Следовательно, НХОз, несмотря на то что оиа не взаимодействует с органическим растворителем, является более предпочтительным высаливающим агентом. Ее используют в случае экстракции ТБФ — экстрагентом, наиболее часто применяемым в США, и при экстракции дибутиловым эфиром этнленгликоля (бутекс), который нашел применение в Великобритании. [c.143]

Применение органического ионообменника типа В2ЕНРА в каскаде жидкостной экстракции связано с некоторыми необычными проблемами. Если ионы металла переходят из одной фазы в другую, то в противоположном направлении переходит эквивалентное число ионов водорода. Таким образом, в процессе разделения, который чувствителен к условиям pH, как например в подобном случае, для контролирования больших возможных отклонений коэффициентов распределения внутри стадий каскада должен быть применен метод контроля pH. Концентрацию ионов водорода контролировали [c.18]

Предпочтительными являются процессы разделения, основанные на двухфазном равновесии, при котором достаточно селективное и полное разделение достигается в одной стадии. Когда одной стадии недостаточно для селективного и количественного разделения, процесс осложняется. Многостадийные процессы предпочтительны, когда разделяемые компоненты селективно распределяются между фазами. Например, при осаждении количество соосаждаемого вещества можно снизить, растворяя осадок в свежей порции растворителя и повторив осаждение. Аналогично, если при экстракции один компонент количественно остается в одной из фаз, а другой распределяется между фазами, то применяют повторную экстракцию. Классическим примером является экстрактор Сокслета другое применение этого принципа — использование свежих порций ртути в качестве катода в процессе электролитического разделения металлов при контролируемом потенциале. Другой уровень сложности процессов разделения получается в случае применения движущейся фазы, содержащей разделяемые компоненты и находящейся в контакте со стационарной фазой, причем компоненты распределяются между фазами. Обе фазы можно разделить на дискретные части, как в случае противоточной экстракции по Крейгу, когда одна из фаз находится в нескольких экстракционных сосудах, а другая движется ступенеобразно из одного сосуда в другой. Еще более сложными являются противоточные методы, в которых обе фазы непрерывно движутся в противоположных направлениях. [c.445]

Протекание экстракции по первым двум реакциям является нежелательным для целей разделения, так как образуются очень устойчивые комплексы, содержащие амин во внутренней координационной сфере. Эти комплексы обычно очень плохо реэкстрагируются из органической фазы, не могут принимать участия в процессах ионного обмена, а следовательно, и разделения металлов. Реакции образования таких комплексов по существу являются реакциями гидролиза солей аминов с последующим внедрением образующегося свободного амина во внутреннюю координациопную сферу платинового металла. Для урана и трансурановых элементов такие реакции внедрения не описаны. [c.138]

ТОГО циркония и чистого гафния представляет собой самостоятельный передел. Для разделения 2г и НГ предложено более 60 способов, которые можно объединить в следующие основные группы 1) дробная кристаллизация 2) дробное осаждение 3) адсорбция и ионный обмен 4) экстракция 5) селективное окисление и восстановление 6) ректификация. Из всех этих способов промышленное применение нашли дробная кристаллизация фтороцирконатов и фторогафнатов калия, экстракция роданидов циркония и гафния метилизо-бутилкетоном и экстракция нитратов трибутилфосфатом. Некоторые эффективные методы разделения (например, ионный обмен) применимы только в небольших масштабах, другие перспективные методы (например,ректификация и селективное восстановление) не вышли еще из стадии лабораторных исследований и опытной проверки. Целесообразность применения того или иного способа разделения в крупных промышленных масштабах определяется на основании сравнения основных показателей 1) коэффициента разделения (он должен быть максимальным при небольшом его значении требуется большое число ступеней разделения) 2) производительности (наиболее производительны процессы, обеспечивающие высокую концентрацию циркония и гафния в технологическом цикле, а также высокую скорость) 3) оборудования и условий его эксплуатации 4) сложности процесса (под этим понимают число требуемых химических превращений, стоимость и доступность реагентов, трудность их регенерации). Весьма важно не только сравнение процессов разделения по их показателям, но и то, как они согласуются со схемами переработки циркониевого сырья на металл и соединения [91—93]. [c.330]

Экстракция. Оптимизация условий разделения металлов в экстракционных процессах. — Диоктилфосфаты монододецилфосфорная кислота и другие алкил-фоефорные кислоты третичные алкиламины на основе СЖК С —С9. [c.326]

Эта схема иллюстрируется рис. 6. От предложенных ранее она отличается тем, что в ней находят широкое использование современные процессы разделения там, где они способствуют правильным и точным определениям. Так, например, перед титрованием кальция и магния с ЭДТА мешаюшие элементы удаляют экстракцией их комплексов с оксином в хлороформ. Аналогично анионообменное разделение применяют для удаления железа, алюминия и титана перед определением щелочных металлов фо- [c.59]

В некоторых случаях можно разработать методы определения одного металла в присутствии других, используя различия в скоростях образования и диссоциации комплексов, т. е. используя кинетические, а не термодинамические свойства. Это может потребовать, чтобы аналитический метод или только отдельный процесс, например процесс разделения осаждением, экстракцией органическими растворителями или ионным обменом, был бы достаточно быстрым по сравнению с образованием координационных связей. Наиболее вероятно, что такой прием будет полезным в том случае, когда лиганды обладают сильными полями (как, например, цианид-ион и хелатообразующие амины) при условии, что комплексообразование осуществляется с переходом от высоко- к низкоспиновому состоянию, с другой стороны, вследствие большой степени ориентации вокруг иона металла полидентатных лигандов типа EDTA их использование часто сопровождается малыми скоростями реакций. (Например, диссоциация комплекса Ni—EDTA.) Если связь обладает заметным ковалентным характером, то ее образование и разрыв часто также являются медленными процессами. [c.380]

Процессы экстракции могут происходить с образованием экстрагирующихся соединений различных типов. В аналитической химии наибольшее значение имеют следующие экстракционные процессы экстракция нейтральных молекул (1 , Вг , 302, СеС1,, углеводородов, насыщенных карбоновых кислот), экстракция хелатных комплексов металлов, которая в настоявшее время является наиболее эффективным способом разделения и концентрирования микроколичеств металлов (в общем случае экстракция хелатов тем выше, чем выше pH раствора) и др. [c.113]

Описываемая в настоящей статье методика применима для анализа смеси земельных кислот в широком диапазоне концентраций тантала и ниобия. В пятпокиси ниобия можно определять до 0,20% тантала, а в пятиокиси тантала — до 0,01% ниобия. Методику использовали для анализа металлических тантала и ниобия, их сплавов, а также различных продуктов, получаемых технологами в процессе разделения тантала и ниобия (хлориды, фториды, продукты экстракции циклогексано-ном). Во всех случаях спектральному определению предшествовало получение пятиокиси. Тантал, ниобий и их сплавы переводили в пятиокись прокаливанием металла на воздухе выделение суммы пятиокисеи из хлоридов, фтористых солей и продуктов экстракции циклогексаноном проводилось посредством соответствующих химических операций. [c.65]

Оба эти металла применяются в атомных реакторах. Цирконий отличается высоким сопротивлением коррозии и действию нейтронов и не подвергается изменениям во время облучения. Поэтому цирконий применяется для защиты топлива в атомных реакторах и накладывается в виде рубашки на пруты металлического урана, которые вводятся внутрь реактора. Совершенно противоположные свойства у гафния, который хороига абсорбирует нейтроны и поэтому является хорошим замедлителем. Так как оба металла, как правило, в природе встречаются вместе, то их приходится разделять. При этом возникают затруднения, связанные с большим сходством этих металлов по свойствам. Разделение их обычными химическими методами практически невозможно. Промышленное решение этого вопроса основывается на физических процессах, главным образом на экстракции органическими жидкостями из водных солянокислых или азотнокислых растворов [468, 471, 485]. [c.445]