RU2591915C1

RU2591915C1 - Method of extracting iron (iii) and copper (ii) from aqueous solutions with a mixture of triethanolamine and oleic acid in kerosene

Info

Publication number: RU2591915C1
Application number: RU2015105130/02A
Authority: RU
Inventors: Лидия Алексеевна Воропанова; Николай Теймуразович Кисиев; Залина Акимовна Гагиева
Original assignee: Лидия Алексеевна Воропанова
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-07-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, as well as for cleaning of industrial and household wastes. Method of extracting ions of Fe (III) and Cu (II) from aqueous solutions by extraction includes treatment of water solution and contact of water solution with extraction agent. At that, one performs selective extraction of ions from aqueous solution using as the extraction agent a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene. Extraction is carried out in two stages, first of which is carried out at 3 < pH ≤ 5, ratio of aqueous and organic phases W:O ≤ 7 and temperature t = 40 °C with extraction of Fe (III), and the second stage - 5.5 ≤ pH ≤ 7.5, ratio of aqueous and organic phases 1 < W:O ≤ 4 and temperature t=40 °C with extraction of Cu (II).

EFFECT: efficiency of selective extraction of ions of Fe (III) and Cu (II) from aqueous solutions using a cheap extractant.

1 cl, 4 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к извлечению веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.The invention relates to the extraction of substances by organic extractants from aqueous solutions and can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, as well as for the treatment of industrial and domestic wastewater.

Известны способы извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) их гидролитическим осаждением из водных растворов [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. - М., Металлургия, 1993, с. 303-307].Known methods for the extraction of ions of Fe (III) and Cu (II) by their hydrolytic deposition from aqueous solutions [Voldman G.M., Zelikman A.N. Theory of hydrometallurgical processes. - M., Metallurgy, 1993, p. 303-307].

Недостатком способов является то, что селективное извлечение ионов железа и цветных металлов из таких растворов осаждением затруднено. Ионы Fe (II) осаждаются гидролитически совместно с основными ионами цветных металлов. Ионы Fe (III) осаждаются в более кислой области, но вместе с ними также осаждаются ионы цветных металлов и органические примеси, так как ионы Fe (III) являются коагулянтами.The disadvantage of this method is that the selective extraction of iron and non-ferrous ions from such solutions by precipitation is difficult. Fe (II) ions are hydrolytically deposited together with the main non-ferrous metal ions. Fe (III) ions precipitate in a more acidic region, but non-ferrous metal ions and organic impurities also precipitate with them, since Fe (III) ions are coagulants.

Наиболее близким техническим решением является экстракционное извлечение ионов металлов [Voropanova L.A., Velichko L.N. Extraction of copper (II), nickel (II), cobalt (II) chromium (III) and iron (II, III) ions from aqueous solutions with a technical lubricant. Russian Journal of Applied Chemistry. 1999. T. 72. №11. C. 1970-1975], в котором извлечение ионов Fe (III) и Cu (II) из смеси солей возможно технологической смазкой.The closest technical solution is the extraction of metal ions [Voropanova L.A., Velichko L.N. Extraction of copper (II), nickel (II), cobalt (II) chromium (III) and iron (II, III) ions from aqueous solutions with a technical lubricant. Russian Journal of Applied Chemistry. 1999. T. 72. No. 11. C. 1970-1975], in which the extraction of Fe (III) and Cu (II) ions from a mixture of salts is possible with technological lubricant.

Недостатком способа является то, что не выявлены оптимальные условия селективного и совместного извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине.The disadvantage of this method is that the optimal conditions for the selective and combined extraction of Fe (III) and Cu (II) ions from aqueous solutions of a mixture of their salts with a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene have not been identified.

Задачей изобретения является определение оптимальных условий селективного и совместного извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей экстракцией солей смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине.The objective of the invention is to determine the optimal conditions for the selective and combined extraction of Fe (III) and Cu (II) ions from aqueous solutions of a mixture of their salts by extraction of salts with a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в эффективности селективного и совместного извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) из водных растворов с использованием недорогого экстрагента.The technical result that can be obtained using the invention is the efficiency of the selective and combined extraction of Fe (III) and Cu (II) ions from aqueous solutions using an inexpensive extractant.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов экстракцией, включающем обработку водного раствора, контакт водного раствора и экстрагента, селективное извлечение ионов из водного раствора с использованием в качестве экстрагента смеси олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине осуществляют экстракцией в две стадии, первую из которых ведут при 3<pH≤5, соотношении водной и органической фаз В:O≤7 и температуре t=40°C с извлечением Fe (III), а вторую - при 5,5≤pH≤7,5, соотношении водной и органической фаз 1<B:О≤4 и температуре t=40°C с извлечением Cu (II).This technical result is achieved by the fact that in the known method for extracting Fe (III) and Cu (II) ions from aqueous solutions by extraction, including treating an aqueous solution, contacting an aqueous solution and an extractant, selectively extracting ions from an aqueous solution using an oleic mixture as an extractant acids and triethanolamine in kerosene are carried out by extraction in two stages, the first of which is carried out at 3 <pH≤5, the ratio of aqueous and organic phases B: O≤7 and temperature t = 40 ° C with the extraction of Fe (III), and the second at 5.5≤pH≤7.5 ratio audio and organic phases 1 <B: O≤4 and temperature t = 40 ° C with recovery of Cu (II).

Сущность способа поясняется данными фиг. 1-4 и табл. 1-3, в которых указаны время контакта фаз, остаточная концентрация С, г/дм³, ионов металлов в рафинате, коэффициент распределения D=C_орг/C_вод=(C₀/С-1)·(В:O), извлечение металлов в органическую фазу Е, мас.% от исходного, коэффициент разделения

в зависимости от величины рН, соотношения объемов водной В и органической О фаз В:O. Отмечали также окраску равновесных фаз - рафината и экстракта.The essence of the method is illustrated by the data of FIG. 1-4 and tab. 1-3, which indicate the contact time of the phases, the residual concentration of C, g / dm ³ , metal ions in the raffinate, the distribution coefficient D = C _org / C _water = (C ₀ / C-1) · (B: O), the extraction of metals in the organic phase E, wt.% from the original, separation coefficient

depending on the pH value, the ratio of the volumes of aqueous B and organic O phases B: O. The color of the equilibrium phases — raffinate and extract — was also noted.

Примеры практического применения.Examples of practical application.

В качестве экстрагента использовали смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в объемном соотношении 6:3:41 соответственно. Для приготовления растворов использовали соли CuSO₄·5H₂O и FeCl₃·6H₂O.A mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene in a volume ratio of 6: 3: 41, respectively, was used as an extractant. For the preparation of solutions, salts of CuSO ₄ · 5H ₂ O and FeCl ₃ · 6H ₂ O were used.

Концентрация ионов металлов в исходном растворе С₀ составила, г/дм³: 1,09-1,24 Cu (II) и 0,67-0,81 Fe (III). Температура исходного раствора 22°C, величина pH 2,2-2,4.The concentration of metal ions in the initial solution C ₀ was, g / dm ³ : 1.09-1.24 Cu (II) and 0.67-0.81 Fe (III). The temperature of the initial solution 22 ° C, the pH value of 2.2-2.4.

Экстракцию осуществляли при перемешивании и регулировании постоянной величины pH 30-50 мин, в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и H₂SO₄. Нагрев осуществляли постепенно от комнатной температуры до 40-45°C в конце процесса. Исследованиями установлено, что при комнатной температуре экстракция осуществляется менее эффективно.The extraction was carried out with stirring and constant pH of 30–50 min, and solutions of NaOH and H ₂ SO _{4 were} used as neutralizers. Heating was carried out gradually from room temperature to 40-45 ° C at the end of the process. Studies have found that extraction is less effective at room temperature.

Пример 1 (табл. 1, фиг. 1)Example 1 (table. 1, Fig. 1)

В табл. 1 и на фиг. 1 даны результаты экстракции ионов меди (II) и Fe (III) смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в зависимости от величины pH раствора.In the table. 1 and in FIG. 1 shows the results of extraction of copper (II) and Fe (III) ions with a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene, depending on the pH of the solution.

На фиг. 1 обозначено:In FIG. 1 is indicated:

а - зависимость извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) от величины pH раствора в процессе экстракции,a - dependence of the extraction of Fe (III) and Cu (II) ions on the pH of the solution during extraction,

б - зависимость коэффициента распределения $β = \frac{D_{F e}}{D_{C u}}$

от величины pH раствора в процессе экстракции.b - dependence of the distribution coefficient

β = \frac{D_{F e}}{D_{C u}}

from the pH of the solution during the extraction process.

Концентрация ионов металлов в исходном растворе, г/дм³:The concentration of metal ions in the initial solution, g / DM ³ :

1,24 Cu (II) и 0, 67 Fe (III).1.24 Cu (II) and 0.67 Fe (III).

Соотношение O:В=1:3.The ratio of O: B = 1: 3.

Время перемешивания 30 мин.Mixing time 30 min.

В исследованном интервале pH из раствора смеси солей Cu (II) и Fe (III) селективное извлечение ионов Fe (III) возможно в интервале 3<pH≤5, совместное извлечение ионов Cu (II) и Fe (III) возможно в интервале 5,5<pH≤7,5.In the studied pH range from a solution of a mixture of salts of Cu (II) and Fe (III), selective extraction of Fe (III) ions is possible in the range of 3 <pH≤5, joint extraction of Cu (II) and Fe (III) ions is possible in the range of 5, 5 <pH≤7.5.

Пример 2 (табл. 2, фиг. 2)Example 2 (table. 2, Fig. 2)

В табл. 2 и на фиг. 2 даны результаты извлечения ионов меди (II) и Fe (III) смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в зависимости от соотношения объемов водной B и органической O фаз В:O при рН=3-4.In the table. 2 and in FIG. Figure 2 shows the results of the extraction of copper (II) and Fe (III) ions with a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene, depending on the ratio of the volumes of aqueous B and organic O phases B: O at pH = 3-4.

Концентрация ионов металлов в исходном растворе составила, г/дм³:The concentration of metal ions in the initial solution was, g / DM ³ :

1,16 Cu (II) и 0, 69 Fe (III).1.16 Cu (II) and 0.96 Fe (III).

Время перемешивания 50 мин.Mixing time 50 min.

Селективное извлечение ионов железа (III) возможно при соотношении B:O≤7, при соотношении B:O≥8 выпадает осадок. В последнем случае извлечение из водной фазы ионов металлов рассчитывали совместно в органическую фазу и осадок.Selective extraction of iron (III) ions is possible with a ratio of B: O≤7, with a ratio of B: O≥8 precipitate. In the latter case, the extraction of metal ions from the aqueous phase was calculated together in the organic phase and precipitate.

Пример 3 (табл. 3, фиг. 3)Example 3 (table. 3, Fig. 3)

В табл. 3 и на фиг. 3 даны результаты извлечения железа (III) и меди (II) смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в зависимости от объемного соотношения В:O при рН=7 из раствора смеси солей Cu (II) и Fe (III).In the table. 3 and in FIG. Figure 3 shows the results of the extraction of iron (III) and copper (II) with a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene, depending on the volume ratio B: O at pH = 7 from a solution of a mixture of salts of Cu (II) and Fe (III).

1,09 Cu (II) и 0,81 Fe (III).1.09 Cu (II) and 0.81 Fe (III).

Время перемешивания 50 минMixing time 50 min

Совместное извлечение ионов железа (III) и меди (II) возможно при соотношении 1<B:O≤4, при соотношении В:O≥5 выпадает осадок. В последнем случае при рН=4,2-5,0 и дальнейшей нейтрализации раствора щелочью выпадает осадок, а извлечение из водной фазы ионов металлов рассчитывали совместно в органическую фазу и осадок.Joint extraction of iron (III) and copper (II) ions is possible with a ratio of 1 <B: O≤4, with a ratio of B: O≥5, a precipitate forms. In the latter case, at pH = 4.2-5.0 and further neutralization of the solution with alkali, a precipitate precipitates, and the extraction of metal ions from the aqueous phase was calculated together in the organic phase and precipitate.

Исходя из полученных экспериментальных данных, разработана принципиальная технологическая схема процесса экстракционного извлечения ионов меди (II) и железа (III) из водных растворов их солей (фиг. 4).Based on the obtained experimental data, a process flow diagram has been developed for the extraction process of copper (II) and iron (III) ions from aqueous solutions of their salts (Fig. 4).

Claims

A method of extracting Fe (III) and Cu (II) ions from aqueous solutions by extraction, including treating the aqueous solution, contacting the aqueous solution and the extractant, selectively extracting ions from the aqueous solution using a mixture of oleic acid and triethanolamine in kerosene as extraction agent in two stages, the first of which is carried out at 3 <pH ≤ 5, the ratio of the aqueous and organic phases B: O ≤ 7 and temperature t = 40 ° C with the extraction of Fe (III), and the second at 5.5 ≤ pH ≤ 7 , 5, the ratio of aqueous and organic phases 1 <B: О ≤ 4 and temperature t = 40 ° C from attraction of Cu (II).