Способ разделения ванадия, меди и железа

165420 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51) В 01 П 11/04; 30 ю щ и прово Фей ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(72) И.В.Пятницкий и В.А.Франковский (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко (53) 621.039.327:546.56/,72/,881 (088.8):(54) (57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ, МЕДИ И ЖЕЛЕЗА иэ водных растворов экстракцией с последующим определением их концентрации, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью одновременного разделения металлов, сокращения времени и упрощения анализа, для экстракции используют следующую трехфазную экстракционную систему: 2,5-3,0 И, водный раствор хлористого калия - 0,3-0 7 М раствор бензиламина в ацетонитриле - 0,3-0,7 М раствор пеларгоновой кислоты в гексане.2. Способ по и. 1, о т л и ч а"й с я тем, что разделение дят при рН 8,9-9,5.Изобретение относится к способуразделения ванадия, меди и железаэкстракцией и может быть использовано в аналитической химии дляопределения ванадия, меди и железа 5в сплавах на основе меди и в различных объектах, содержащих каксопоставимые количества указанныхэлементов, так и с преобладающимсодержанием меди, 1 ОИзвестен способ отделения железа (ш) от меди и ванадия экстракциейРеС 1 или НРеС 1 простыми и сложными эфирами, кетонами из 5,5-7 н.растворов соляной кислоты 11. 5Однако в этом случае ванадийчастично переходит в экстракт, спо.соб не позволяет разделить указанныетри элемента,Наиболее близким к предлагаемому 20по технической сущности и достигаемому результату является способотделения меди и железа от ванадияиз водных растворов с рЯ 7,5 экстракцией диэтилдитиокарбаминатом натрия в хлороформе с последующим анализом, Ванадийв этих условияхостается в водном растворе Я .:Недостатком известного способаявляется невозможность в двухфазной)экстракционной системе провести одно.временное разделение трех элементов.Так, при использовании диэтилдитиокарбамината натрия в хлороформеможно отделить медь и железо.от вана.з 5дия, для разделения меди и железанеобходимо проводить дополнительныеоперации.Цель изобретения - одновременноеразделение металлов, сокращение вре- ф)мени и упрощение анализа.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу разделения ванадия, меди и железа из водных раство"ров экстракцией,с последующим опреде лением их концентрации для экстракциииспользуют следующую трехфазнуюэкстракционную систему: 2,5-3,0 Иводный раствор хлористого калия -0,3-0,7 И раствор бензиламина в 50ацетонитриле . - 0,3-0,7 И раствор. пеларгоновой кислоты в гексане прирН 8,9-9,5.На чертеже представлена диаграммараспределения ванадия (кривая 3) 55меди (кривая 2) и железа (кривая 1)в указанной трехфазной экстракционной системе,Исходные концентрации металлов2 10г-ион/л объемы Фаз по 10 мл,Оптимальный интервал для количественного разделения элементов рН 8,9-9,5. При рН с 8,9 ванадий, медь и железо количественно не разделяются, а при рН ) 9,5 железо частично гидролизует. Из диаграммы следует, что при рН 8,99,5 ванадий полностью находится вводном растворе., медь количественноизвлекается в ацетонитрильную фазу,а железо 01) - в гексановую фазу,Оптимальная концентрация хлористогокалия, при которой обеспечивается полное высаливание ацетонитрила из водного раствора, находится в пределах 2,5-3,5 моль/л. При концентрацииКС 1 меньше 2,5 моль/л объем среднейфазы (ацетонитрил) заметно изменяется, При концентрации КС 1 больше3,5 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 2,5- 3,0 моль/л, так как при введении в экстракционную систему бензиламина и пеларгоновой кислоты верхний предел концентрации КС 1 снижается до3,2 моль/л, т,е. при большей концентрации соли чем 3,2 моль/л, всистеме образуется осадок КС 1. Длясоздания концентрации КС 1 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 хлористого калия, концентрация которого при этом колеблется в пределах 4,2- 4,4 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, обеспечивающие количественное разделение ванадия, меди и железа, находятся в пределах0,3-0,7 моль/л,При больших содержаниях меди вконцентрации реагентов меньше0,3 моль/л количественное разделениеванадия, меди и железа не достигается. При концентрациях пеларгоновой кислоты и бенэиламина по 0,7 моль/л ванадий, медь и железо количественно3 1165420 4разделяются, однако объемы фаз при 11 мл 0,5 М раствора бензиламина в этом изменяются: гексановая и водная, ацетонитриле, 20 мл 0,5 М раствора уменьшаются до 8 мл каждая, а ацето- .пеларгоновой кислоты в гексане, нитрильная Фаза увеличивается до 0,7 мл дистиллированной воды. Содер мл ДДальнейшее повьппение концент жимо делительной воронки перемеширации реагентов нецелесообразно, так вают 30 с. Затем в систему вводят как это ведет к заметному изменению 2 мл раствора, содержащего 0,96 мг объемов Фаз и неоправданному расходу железа, 6,4 мг меди и 0 84 мг ваначУ Э пеларгоновои кислоты и бензиламина. дия. Содержимое воронки перемешиваютП р и м е р 1. В делительную 1 О 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл разделяют, В водной фазе определяют насьпценного водного раствора хлорис- рН (прибор рН1) и содержание вана- того калия, 0,2 мл 6 М раствора дия Формальдоксимовым методом. В едкого натра для создания рН 8,9- фазе(гексан) определяют железо, 9 0 11 мл 0 5 ИЭ У,5 И раствора бензил. - 15 как в примере 1, Для определения амина в ацетонитриле, 10 мл 0,5 М меди в Фазе(ацетонитрил) Фазураствора пеларгоновой кислоты в переносят в мерную колбу емкостью гексане, 0,8 мл дистиллированной 50 мл, доводят ацетонитрилом до воды. Содержимое делительной воронки метки, перемешивают, В аликвотной перемешивают 30 с. Затем в систему 20 части раствора (19 мл) определяют вводят 2 мл раствора, содержащего медь, как в примере О, 96 мг железа (1), О, 64 мг меди (1) П р и м е р 3, В делительную и 0,184 мг вана ия ( Ч ), Содержимое воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл воронки перемешивают 5 мин. После насьпценного водного раствора хлорисрасслоения (3 мин) фазы разделяют, 25 того калия, 0,4 мл 6 М раствора В водной Фазе определяют рН (при- едкого натра для создания рН 9,4-9,5 бор рН) и содержание ванадия , 1 мл 0,5 М раствора бензиламина в фотометрическим методом с формаль- ацетонитриле, 10 мл 0,5 М раствора доксимом (прибор ФЗК,= 2 см, пеларгоновой кислоты в гексане, свф. Р 3), 30 0,6 мл дистиллированной воды. Содер-К фазе(а ет н(ацетонитрил), содержа- жимое делительной. воронки перемешищей медь, прибавляют 1 мл 0,5 Е-ного вают 30 с. Затем в. систему вводят хлороформного раствора диэтилдитио мл раствора, содержащего 64,0 мг карбамата натрия и этанолом доводят меди, 0,96 мг железа и О, 184 мг д мл (мерные колбы емко- ванадия. Содержимое воронки перемео объема 25 мл (стью 25 мл). Раствор фильтруют и шивают 5 мин. После расслоения измеряют оптическую плотность на (3 мин) фазы разделяют, В водной фазе ФЭК(1 = 2 см свсвф. У 3). По гра- определяют рН и содержание ванадия, дуировочному графику, построенному как в примере 1, В фазе(гексан)а 0 гю у ловиях в отсутствие 40 определяют железо, как в примере 1. ванадия и железа, находят. содержание Для определения меди в фазе(ацетомеди, нитрил) фазу Н переносят в мернуюК фазе(гексан) сФ ( а ), содержащии. колбу емкостью 50 мл, доводят ацетожелезо, прибавляют. 1 мл насьпценного нитрилом до метки, перемешивают, В этанольного раствора салицилата нат аликвотной части (2,5 мл) раствора рия и ацетоном доводят до объема2определяют медь как в примере 15 мл. Раствор фильтруют и измеряют П р и м е р 4 ВЭделит ель ную оптическую плотность на ФЗК воронку емкостью 50 мл вводят 6 5 (6= 2мл ( = 2 см, свф, У. 3). По градуиро- насьпценного водного раствора хлорисвочному графику, построенному в ана 50 того калия (концентрация 4,2- логовых условиях в отсутствие вана,4 моль/л), 0,3 мл 6 И раствора дия и меди, находят содержание же- едкого натра для создания рН 9 0-9 1в ю10 мл 0,3 М раствора бензиламинаП р и м е р 2. В делительную в ацетонитриле, 10 мл 0,3 М раствора воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл 55 пеларгоновой кислоты в гексане, 1,2 мл насьпценного водного раствора хлорис- дистиллированной воды. Содержимое того калия, 0,3 мл 6 М раствора ,делительной воронки перемешивают едкого натра для создания рН 9,1-9,2 30 с, Затем в систему вводят 2 мл, мольлз НС 1 2,7-2,9; бензиламин 0,3; пеларгоновая кислота 0,3 р ,моль/л: НС 1 2,9-3,0; бензиламин 0,7;пеларгоновая кислота 0,7,+ Концентраци М. Концентраци раствора, содержащего 0,96 мг железа 6,4 м меди и О, 184 мг ванадия Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, В водной фазе определяют рН (прибор рН) и содержание ванадия Аормальдоксимовым методом. В фазе И (гексан) определяют железо, как в примере 1. Для определения меди в Фазе Н (ацетонитрил) 1 О фазу Н переносят в мерную колбу емкостью 50 мл доводят ацетонитрилом до метки, перемешивают, В аликвотной части раствора (10 мл) определяют медь, как в примере 1. 15П р и м е р 5, В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 7 мл насыщенного раствора хлористого калия (концентрация 4,2-4,4 моль/л), 0,1 мл .6 И раствора едкого натра для созда ния 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 25 перемешивают 30 с. Затем в систему вводят 2 мл раствора, содержащего 420 664,0 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 И раствор пеларгоновой кислоты в гексане, число определений и = 3.Технико-экономический эффект предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивается разделением всех элементов за один аналитический прием (экстракция), сокраще кием времени, необходимого для разделения, до 1 ч с учетом приготовления растворов экстрагентов при серийных анализах до 15-20 мин, упрощением анализа эа счет исключения взаимного влияния элементов при завершающем ,.их определении.1165420 ючвилрго ФоАг 7 Р рР оставитель В, Буки ехред З,Палий едактор кове ректор С, Шекма Заказ 4259/9 Тираж 659 одписное ППП "Патент",Ужгород роектная,ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/