Введение к работе
з
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Экстракция в системе жидкость - жидкость находит применение в разных областях химического производства. Ее используют при переработке нефти для разделения ароматических и алифатических углеводов, для разделения изомеров, для опреснения воды, для обезвоживания органических кислот. Широкое применение экстракция находит в ядерной химической технологии для получения концентратов металлов ядерной степени чистоты, например, циркония, а также для аффинажа урана, применяемого в качестве ядерного топлива. В гидрометаллургии экстракция играет важную роль в технологии бериллия, меди, никеля, кобальта и других металлов.
В основном экстракцию металлов проводят из кислой водной фазы. Кислота в качестве высаливателя способствует сдвигу равновесия, но одновременно происходит извлечение ее в органическую фазу. Поэтому для описания равновесия при экстракции металлов надо знать поведение кислот при экстракции и это приводит к необходимости изучения экстракции самых кислот. Три-н-бутилфосфат (ТБФ), пожалуй, самый популярный и изучаемый фосфорорганический экстрагент. Экстракция кислот в ТБФ изучена достаточно широко. В 50-х и 60-х годах было выполнено много работ по исследованию экстракции ряда кислот в ТБФ. Все эти работы с точки зрения экспериментальных результатов почти не расходятся, но интерпретация этих результатов различается и иногда сделанные выводы противоречат друг другу. С другой стороны, для описания процесса авторы вынуждены делить область экстракции на интервалы с отдельной математической обработкой каждого интервала. Итак, остается актуальной проблема универсальности описания экстракции кислот с учетом всех отклонений от идеальности в водной и органической фазах.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ было создания термодинамического описания данных по экстракции хлористоводородной и бромистоводородной кислот и хлорида уранила ТБФ с учетом неидеальности органической фазы и коэффициентов активности в водной фазе. Для достижения данной цели необходимо было решение следующих задач:
Создание и оценка базы экспериментальных данных по равновесию и физико-химическим свойствам данных систем.
Подбор состава экстрагируемых соединений.
Подбор уравнений для описания базы данных на основе сделанных предположений о составе экстрагируемых соединений.
Выбор критерия оптимизации и определение набора констант для описания базы данных.
-
Установлена модель экстракции хлористоводородной кислоты трибутилфосфатом с образованием четырех экстрагируемых соединений (гидратируемая ионная пара, контактная ионная пара с внешней сольватацией, моносольват и полусольват). Определен набор констант для описания равновесия в этой системе во всем диапазоне концентраций.
-
Установлена модель экстракции бромистоводородной кислоты трибутилфосфатом с образованием четырех экстрагируемых соединений (гидратируемая ионная пара, контактная ионная пара с внешней сольватацией, моносольват и полусольват). Определен набор констант для описания равновесия в этой системе в диапазоне концентрации до 2.63 моль/л НВг в органической фазе.
-
Установлена модель экстракции хлорида уранила с образованием одного экстрагируемого соединения (дисольват) в отсутствии высаливателя и двух в присутсвии НС1. Определен набор констант для описания равновесия в этой системе в диапазоне концентрации до 1.55 моль/л UO2CI2 в водной фазе без высаливателя и в диапазоне концентрации до 4.71 моль/л НС1 (в качестве высаливателя).
Разработанная методика расчета равновесия в системах с галоидоводородными кислотами и солями металлов может быть использована для расчета равновесия в конкретных системах и определения оптимальных условий проведения экстракционных процессов.
Результаты работы доложены на X (Уфа, 14-18 ноября 1994г) и XI (Москва, 21-27 июня 1998г) Российских конференциях по экстракции, на международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии (МКХТ-95) и на Международной конференции по жидкостной экстракции в Австралии ISEC96 (Melbourne, Australia, 1996.)
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ