Введение к работе
Актуальность темы. Экстракция является одним из эффективных способов выделения и концентрирования анализируемых компонентов из технологических рвстворов и объектов окружающей среды. Среди известных экстрагентов заметное место занимают производные антипирина, в частности, диантипирилметан и некоторые его гомологи. Они внесены в рациональный ассортимент химических реактивов и рекомендованы для практического применения при анализе титана, кадмия, цинка и ряда других элементов, диантипирилметан, в частности, использован при разработке методик химико-спектрального определения некоторых РЗЭ в минералах и сплавах.
Вместе с тем, нет однозначного понимания специфики химических взаимодействий названных реагентов с ионами редкоземельных элементов в слабокислых средах. Достаточно отметить, что 1,1-ди-антипирилалканы, являясь органическими основаниями, наряду с целевыми соединениями одновременно извлекают соответствующие кислоты, соэкстракция которых не учитывалась в общем материальном балансе двухфазной химической реакции.
Комплексное изучение физико-химических свойств 1,1-дианти-пирилалканов, закономерностей распределения их солей и соединений РЗЭ обосновывает оптимальный выбор реагентов, растворителей и условий проведения экстракции. С учетом специфики их химических взаимодействий и общих закономерностей распределения реальна разработка способов суммарного выделения редкоземельных элементов из геологических пород, геотермальных и сточных вод. В качестве примера приведен новый способ определения высокотоксичного стронция-90 (по иттрию-90) в объектах окружающей среды.
Физико-химическими исследованиями некоторых экстрагируемых соединений уточняются имеющиеся представления об их строении и свойствах в органических растворах.
Экспериментальная часть работы выполнена в лабораториях органических реагентов и радиохимии Естественно-научного института при Пермском государственном университете в соответствии с координационным планом НИР АН СССР на 1976-1985 гг. "Органические реагенты в неорганическом анализе. Экстракционные методы разделения и концентрирования" (номер гос.регистрации 18.II.009097). Математическая обработка данных по растворимости 1,1-дивнтипирмл-алканов и экстракционным равновесиям проведена в 1994-1995 гг.
Цель работы. Систематическое исследование физико-химических свойств 1,1-диантипирилалканов, ЦХ солей и комплексных соедине-
ний, выявление общих закономерностей экстракции кислот и редкоземельных элементов, разработка методов выделения отдельных компонентов.
Научная новизна. Систематизированы данные по растворимости 16 реагентов группы диантипирилметана в 16 органических растворителях и воде. Показано, что она линейно коррелирует с параметрами растворимости Гильдебранда'и полярности Димрота.-Установлено два вида уравнений для кислородсодержащих и безкислородных растворителей. Для гомологов ДАМ выявлена линейная корреляционная связь между растворимостью и значением обратной температуры плавления.
Показано, что извлечение одноосновных кислот диантшшрилме-танон, строение их солей (цис- или транс-конформеры)' определяются величинами энергий "протонного сродства" и гидратации анионов.
Экстракция РЗЭ наблюдается из слабокислых сред и сопровождается сопряженным распределением соответствующей кислоты. Величина рН в ряду 1,1-дивнтипирилалканов является определяющей характеристикой, связывающей полноту экстракции лантаноидов или конкурирующего с ними протона с состоянием катиона в водном растворе и влиянием анионного фона. Предложен алгоритм расчета концентрационных констант экстракции. Величины последних как мера экстракционной способности обусловлены энергиями гидратации анионов и константами экстрации соответствующих кислот.
Исследования электропроводности растворов перхлоратной и нафталин-2-сульфонатной солей ДАМ, перхлорат-трис-(диантипирил-метан) самария и Н8фталин-2-сульфонат-бис-(диантипирилметан) самария(Ш) в 1,2-дихлорэтане показали, что все они 1-І электролиты. Вычислены их предельные эквивалентные электропроводности, константы диссоциации и определены координационные числа самария. Практическая значимость. Пользуясь выявленными закономерностями разработаны и предложены к использованию:
способ выделения и определения содержания нафталин-2-су-льфоната в смеси с некоторыми минеральными кислотами;
способ определения стронция-90 по иттрию-90 в природных объектах.
На защиту выносятся;
- систематизация данных по растворимости 16 реагентов груп
пы диантипирилметана в 16 органических растворителях и воде;
закономерности экстракции I,1-диантипиридалканами одноосновных кислот;
алгоритм расчета и закономерности изменения констант экстракции редкоземельных элементов;
результаты исследования перхлоратной, нафталин-2-сульфо-натной солей ДАМ и аналогичных соединений с самарием(Ш);
способ выделения и определения нафталин-2-сульфоновой кислоты из смеси минеральных кислот и способ определения строн-ция-90 (по иттрию-90) в природных объектах.
Публикации и апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 22 статьях и тезисах докладов, получено Авторское свидетельство. Результаты исследований долояены и обсуждены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Пермского государственного университета в 1976-1984 годах, а также на конференциях: По аналитической химии радиоактивных элементов (Москва, 1977), на 7-й научно-технической по химии и химической технологии (Пермь, 1979), "Пиразолоны в аналитической химии" (Пермь, 1980), "Фазовые равновесия гетерогенных систем" (Уфа, 1980), на 6-й Всесоюзной по химии экстракции (Кемерово, 1981), "Перспективы развития исследований по естественным наукам на Западном Урале" (Пермь, 1981), "Химия и химическая технология" (Уфа, 1982), "Перспективы развития радиохимических исследований на Урале" (Пермь, 1983), на 5-й Всесоюзной "Органические реагенты в аналитической химии" (Киев, 1983), "Перспективы использования физико-химического анализа для разработки технологических процессов и методов аналитического контроля химического и фармацевтического производств" (Пермь, 1985).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы из 278 ссылок на работы отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 178 страницах, содержит 37 таблиц и 16 рисунков.
Похожие диссертации на Закономерности экстракции редкоземельных элементов 1,1-диантипирилалканами из слабокислых растворов
