способ выделения ионов рения (vii) из водных растворов

Формула изобретения

1. Способ выделения ионов Re (VII) из водных растворов экстракцией органическим реагентом, отличающийся тем, что в качестве реагента используют N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты в протонированной или нейтральной форме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при экстракции ионов Re (VII) из водных растворов нейтральной формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты используют модификатор 2-этилгексанол с концентрацией 2 об.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экстракционным методам извлечения анионов металлокислот из водных растворов и может быть использовано для выделения ионов рения(VII) из кислых сред.

Известна жидкостная экстракция рения(VII) дипиразолонилгептаном в хлороформе (М.И.Дегтев, Л.А.Жукова. Экстракционно-фотометрическое определение рения с использованием дипиразолонилгептана и диметилглиоксима. // Химический журнал уральских университетов. Перм. ун-т.- Х46. Пермь, 1995. - 275 с.). Недостатком этого способа является извлечение в узком интервале кислотности (0,5-2 моль/л концентрации серной и хлороводородной кислот), образование третьей фазы при 0,75-2 моль/л концентрации серной кислоты и, следовательно, использование модификатора.

Ближайшим аналогом является способ, согласно которому экстракция ионов рения(VII) проводится растворами аминов - три-изо-октиламином (А.Г.Касиков, A.M.Петрова. Экстракция рения(VII) три-изо-октиламином из сернокислых растворов. // ЖПХ. 2006. Вып.6. С.925-929). Экстракцию проводили из сернокислых растворов, предварительно переведя экстрагент в солевую форму. Недостатком использования в качестве экстрагента три-изо-октиламина является извлечение в узком интервале кислотности при достижении равновесия в системе за 5 мин и использование модификатора.

Задачей создания изобретения является разработка способа извлечения рения(VII) из кислых растворов с использованием хорошо совместимого протонированной формы экстрагента с углеводородными растворителями, имеющего широкую область извлечения металла за минимальный промежуток времени без образования третьей фазы, т.е. упрощение процесса.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ выделения ионов Re(VII) из водных растворов экстракцией органическим реагентом, и отличительных существенных признаков, таких как в качестве реагента используют N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты в протонированной или нейтральной форме.

Согласно п.2 формулы при экстракции ионов Re(VII) из водных растворов нейтральной формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты в качестве модификатора используют 2 об.% 2-этилгексанола.

Для решения поставленной задачи предлагается экстрагент для выделения ионов рения из водных сульфатных и хлоридных растворов, где в качестве реагента используют соли N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты (Д2ЭГГ-2-ЭГК) с минеральными кислотами H₂SO₄ или HCl, в общем виде {(H₂ L)⁺ _nX^n-}, где X^n- - анионы ; или Cl^-.

N',N'-ди-2-этилгексилгидразид 2-этилгексановой кислоты является амфотерным бидентатным лигандом. В кислых средах (при рН<2-3) (Д2ЭГГ-2-ЭГК) протонируется, образуя соли с H₂SO₄ или HCl, которые эффективно экстрагируют металлоанионы кислот по типу анионного обмена. Кислые растворы, содержащие ионы рения(VII), перемешивали с 0,05-0,1 моль/л растворами Д2ЭГГ-2-ЭГК в керосине или в керосине с добавкой модификатора (высших спиртов); Д2ЭГГ-2-ЭГК при рН<2-3 переходят в соли (H₂L)⁺ _nX^n- (где X^n- - анионы или Cl^-). При этом извлекаемые анионы рения(VII) переходят в органическую фазу.

Механизм экстракции рения(VII) из кислых сред можно представить уравнениями:

Из экстрактов, полученных в сернокислых и хлороводородных средах, анионы рения(VII) переводили в водную фазу, перемешивая с водными растворами аммиака.

Описание реагента для выделения ионов рения(VII) из сернокислых и солянокислых растворов, характеризующегося признаками, идентичными всем признакам заявляемого решения, в источниках информации не обнаружено. Предлагаемый способ отличается от выбранного прототипа тем, что для выделения ионов рения(VII) из кислых растворов в качестве реагента используют N',N'-ди-2-этилгексилгидразид 2-этилгексановой кислоты в протонированной форме, а в качестве модификатора для экстракции ионов рения(VII) нейтральной формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты - 2 об.% 2-этилгексанола.

Использование протонированной формы N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты в источниках информации также не обнаружено. Достижение заявляемого технического эффекта возможно только при использовании всех существенных признаков предлагаемого решения в совокупности, что обеспечивает соответствие его критерию изобретения «изобретательский уровень».

Возможность осуществления изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицами.

Пример 1. Приготовление протонированной формы N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты

В делительную воронку помещали определенное количество реагента в керосине (от 0,001 до 0,1 моль/л) и кислоту (0,4 моль/л HCl или 0,75 моль/л H ₂SO₄) в соотношении 1:1, встряхивали 10 минут и оставляли до полного разделения фаз (табл.1).

Таблица 1
№ опыта	Концентрация Д2ЭГГ-2-ЭГК, моль/л	HCl=0,4 моль/л	H 2SO4=0,75 моль/л
конц-я соли, %	конц-я соли, %
1	0,001	100,0	100,0
2	0,01	100,0	100,0
3	0,05	100,0	100,0
4	0,1	осадок	осадок

Пример 2. Кинетика экстракции ReO₄ ^- солью реагента и его основанием.

К 1 мл 0,01 моль/л раствора рения приливали необходимое количество кислоты (HCl или H₂SO₄) и воды до 10 мл, 5 мл реагента - нейтральной (HL) или протонированной (H₂ L⁺) форм. Встряхивали 1', 3', 5', 10'. После расслаивания нижний слой отделяли и титровали 0,04 N SnCl ₂ в присутствии индикатора индиго-5-сульфокислоты калиевой соли. Перед добавлением индикатора добавляли HCl (конц.) для создания 5 М кислотности.

Таблица 2 Кинетика экстракции
№ опыта	V O:VB	, мин	, % (HL)	, % (H2L+)
1	1:2	1	30	96
2	1:2	3	60	96
3	1:2	5	95	96
4	1:2	10	95	96
5	1:5	1	30	96

Максимальная степень извлечения рения(VII) нейтральной формой Д2ЭГГ-2-ЭГК (HL) достигается при встряхивании водной и органической фазы в течение 5 мин, а протонированной формой Д2ЭГГ-2-ЭГК (H ₂L⁺) - происходит практически мгновенно при отношении V_o:V_в.=1:2 и 1:5.

Пример 3. Исследование экстракции ионов рения(VII) нейтральной (HL) формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты.

В делительную воронку помещали 1 мл 0,01 моль/л стандартного раствора рения (VII), необходимое количество серной кислоты и воды до 10 мл, 5 мл реагента в нейтральной (HL) форме. Встряхивали воронку 5 мин и ждали расслоения фаз. Нижний слой отделяли, брали аликвоту, нейтрализовали щелочью и вели определение остаточного содержания рения фотометрически или титрованием со SnCl₂.

Таблица 3. Эффективность извлечения рения(VII) 0,05 и 0,3 моль/л нейтральным раствором N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты (HL) в керосине из сернокислых растворов; VB:VO=2:1.
№ примера	C LH	Оптимальные условия экстракции	EReO4-,%
1	0,05	0,75-1,5 моль/л H2SO4	80-83
2	0,3	0,75-1,5 моль/л H2SO4	90-95

Пример 3. Добавление модификатора - 2 об.% 2-этилгексанола

Таблица 4 Эффективность извлечения рения(VII) 0,05 и 0,3 моль/л нейтральным раствором N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты (HL) в керосине из сернокислых растворов с добавлением 2-этилгексанола; VB:VO=2:1. .
№ примера	C HL	Оптимальные условия экстракции	, %
1	0,05	0,75-1,5 моль/л H2SO4	80-83
2	0,3	0,75-1,5 моль/л H2SO4	90-95

Из примеров 2 и 3 видно, что добавление модификатора не влияет на степень экстракции и на область кислотности среды максимального извлечения рения. При этом 3-я фаза, возникающая без модификатора, исчезает в его присутствии.

Пример 4. Исследование экстракции ионов рения(VII) протонированной (H₂L⁺) формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразида 2-этилгексановой кислоты из сернокислых и солянокислых растворов

В делительную воронку помещали 1 мл стандартного раствора рения(VII), необходимое количество кислоты (HCl или H₂SO₄ ) и воды до 10 мл, 5 мл реагента в протонированной (H₂ L⁺) форме. Встряхивали воронку 1 мин и выдерживали до полного расслоения фаз (1 мин). Нижний слой отделяли, брали аликвоту, нейтрализовали щелочью и вели определение остаточного содержания рения фотометрически или титрованием со SnCl₂ .

Таблица 5 Эффективность извлечения рения(VII) 0,05 моль/л нейтральным раствором N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты (HL) в керосине из сернокислых и солянокислых растворов; VB:VO=2:1.
№ примера	среда	Оптимальные условия экстракции	, %
1	H2SO 4	0,5-7,5 моль/л H2SO4	90-96
2	HCl	1-2,5 моль/л HCl	78-83

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеют следующие преимущества.

1. Протонированная форма реагента хорошо совместима с углеводородными растворителями.

2. Оптимальная область извлечения Re(VII) протонированной формой N',N'-ди-2-этилгексилгидразидом 2-этилгексановой кислоты составляет 0,5-7,5 моль/л H₂SO₄ в сернокислых растворах и 1-2,5 моль/л HCl в солянокислых растворах без образования 3-ей фазы.

3. Экстракция рения осуществляется мгновенно.

4. Модификатор добавляется в растворах серной кислоты при экстракции Re(VII) нейтральной формой реагента.