RU2767313C1 - Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions - Google Patents
Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767313C1 RU2767313C1 RU2020135094A RU2020135094A RU2767313C1 RU 2767313 C1 RU2767313 C1 RU 2767313C1 RU 2020135094 A RU2020135094 A RU 2020135094A RU 2020135094 A RU2020135094 A RU 2020135094A RU 2767313 C1 RU2767313 C1 RU 2767313C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- zinc
- melting
- extraction
- analytical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической химии и направлено на аналитическое применение легкоплавкого экстрагента с температурой ниже кипения воды и предназначено для практического применения в аналитических, экоаналитических и медицинских лабораториях для извлечения ионных форм цинка из кислых водных хлоридных растворов.The invention relates to the field of analytical chemistry and is directed to the analytical use of a low-melting extractant with a temperature below the boiling point of water and is intended for practical use in analytical, eco-analytical and medical laboratories for the extraction of ionic forms of zinc from acidic aqueous chloride solutions.
Известны экстракционно-инструментальные способы определения микроэлементов образцах природных объектов(аналог):Known extraction-instrumental methods for determining trace elements in samples of natural objects (analogue):
[Темерев С.В., Логинова О.Б. Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов // Патент РФ RU 2382355 С1. Опубл. 20.02.2010. Бюл. №5. - 10 с.][Temerev S.V., Loginova O.B. Extraction-voltammetric method for the determination of zinc, cadmium, lead, copper and iron in solid samples of natural objects // RF Patent RU 2382355 C1. Published 02/20/2010. Bull. No. 5. - 10 s.]
В качестве ионной жидкости для извлечения ионных форм элементов из твердой компоненты снега использован гидрофильный сульфосалициллат диантипириния, который экстрагирует из твердых частиц снежной массы с эффективностью в пределах 80%.As an ionic liquid for extracting ionic forms of elements from the solid component of snow, hydrophilic diantipyrinium sulfosalicylate was used, which extracts from solid particles of the snow mass with an efficiency of 80%.
Изобретение отличается от существующих аналогов применением нового перспективного легкоплавкого экстрагента диацетил салицилата гексилдиантипирилметания, который плавится при (77±1)°С и образует плотную (2,28±0,02) г/см3 ионную жидкость, извлекающую ионы цинка (II) из кислых водных хлоридных растворов.The invention differs from existing analogues by the use of a new promising low-melting extractant diacetyl salicylate hexyldiantipyrylmethanium, which melts at (77 ± 1) ° C and forms a dense (2.28 ± 0.02) g / cm 3 ionic liquid that extracts zinc (II) ions from acidic aqueous chloride solutions.
В отличие от аналога заявляемый легкоплавкий расплав отличается гидрофобностью, прост и удобен в обеспечении эффективности концентрирования, позволяет достигать больших, чем у аналога соотношений объема водной фазы к объему концентрата (в примере составляет 20, таблица 2). Простота и удобство связаны с простотой оборудования. Для экстракционного концентрирования необходима центрифужная пробирка с пробкой и требуется делительная воронка для разделения водной и органической фаз. Концентрат формируется in situ при нагревании на водяной бане при температуре 85-90 градусов Цельсия, энергичном встряхивании расплава и отдающей ионы цинка водной фазы в течение 2-3 минут. После остывания пробирки до комнатной температуры пробирку центрифугируют 2-3 минуты, затем рафинат сливают, а концентрат растворяют в 2 мл спирта и распыляют в воздушно-ацетиленовое пламя и регистрируют аналитический сигнал абсорбции атомов цинка при длине волны 213,9 нм. Однократное концентрирование обеспечивает эффективное извлечение цинка из 3 Μ раствора хлороводородной кислоты (Таблица 2).In contrast to the analogue, the inventive fusible melt is hydrophobic, simple and convenient in ensuring the efficiency of concentration, allows you to achieve greater ratios of the volume of the aqueous phase to the volume of the concentrate than that of the analogue (in the example it is 20, table 2). Simplicity and convenience are associated with the simplicity of the equipment. Extraction concentration requires a stoppered centrifuge tube and a separating funnel to separate the aqueous and organic phases. The concentrate is formed in situ by heating in a water bath at a temperature of 85-90 degrees Celsius, vigorously shaking the melt and giving zinc ions to the aqueous phase for 2-3 minutes. After cooling the tube to room temperature, the tube is centrifuged for 2-3 minutes, then the raffinate is drained, and the concentrate is dissolved in 2 ml of alcohol and sprayed into an air-acetylene flame and an analytical signal of the absorption of zinc atoms is recorded at a wavelength of 213.9 nm. A single concentration ensures efficient extraction of zinc from a 3 M hydrochloric acid solution (Table 2).
Для количественного извлечения манипуляцию концентрирования в расплав повторяют 4-5 раз.For quantitative recovery, the melt concentration manipulation is repeated 4-5 times.
Дополнительно капилярным методом определена плотность диацетил салицилата гексилдиантипирилметания при 25°С (2,41±0,02) г/см3 и при 77°С (2,28±0,02) г/см3 соответственно.Additionally, the density of hexyldiantipyrylthane diacetyl salicylate at 25°C (2.41±0.02) g/cm3 and at 77°C (2.28±0.02) g/cm3 , respectively , was determined by the capillary method.
Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) выступает способ концентрирования ионов элементов из кислых растворов:Closest to the claimed invention (prototype) is a method of concentrating element ions from acidic solutions:
[Темерев С.В., Савакова Ю.П. Способ группового концентрирования из кислых растворов и разделения ионов элементов ионной жидкостью // Патент РФ RU 2637236 С2 Опубл. 01.12.2017. Бюл.№34, -12 с.], основанный на извлечении ионов, в том числе, цинка из кислых хлоридных растворов ионной жидкостью - легкоплавким расплавом ацетил салицилата антипириния с температурой плавления 84-85°С и плотностью 1,2 г/см3.[Temerev S.V., Savakova Yu.P. The method of group preconcentration from acidic solutions and separation of element ions with an ionic liquid // Patent RF RU 2637236 C2 Publ. 12/01/2017. Bull. No. 34, -12 p.], based on the extraction of ions, including zinc, from acidic chloride solutions with an ionic liquid - a low-melting melt of antipyrinium acetyl salicylate with a melting point of 84-85 ° C and a density of 1.2 g / cm 3 .
Заявляемое изобретение обладает следующими преимуществами. Заявляемый легкоплавкий состав (таблица 1) выгодно отличается по плотности (2,28±0,02) г/см3 при 77°С и характеризуется более низкой температурой плавления (77±1)°С Физико-химические свойства обеспечиваются более тяжелым слабым основанием - гексилдиантипирилметаном (ГДАМ). Молярная масса ГДАМ составляет 472 г/моль, в то время как молярная масса антипирина значительно меньше и составляет 188,23 г/моль. При этом растворимость ГДАМ в воде примерно в 20 раз ниже, чем у антипирина. Уменьшение растворимости в водных растворах придает расплаву с гексилдиантипилметаном преимущественную гидрофобность при двух кетогруппах в каждой молекуле и способности присоединять еще одну молекулу ацетилсалициловой кислоты(Фигура 1). Более плотная в сравнении с прототипом органическая по составу и ионная по структуре при температуре плавления жидкость выступает коллектором ионных форм элемента (в примере цинка). Депрессия температуры плавления продукта взаимодействия от температуры аддитивности исходных веществ составила более 40°С. Понижение температуры плавления продукта диацетил-салицилата гексилдиантипирилметания - ионного ассоциата (Фигура 1), образующегося в результате протолитическим взаимодействием слабого основания ГДАМ с ацетилсалициловой кислотой.The claimed invention has the following advantages. The claimed fusible composition (table 1) compares favorably in density (2.28±0.02) g/cm 3 at 77°C and is characterized by a lower melting point (77±1)°C. Physical and chemical properties are provided by a heavier weak base - hexyldiantipyrylmethane (HDAM). The molar mass of HDAM is 472 g/mol, while the molar mass of antipyrine is much smaller and is 188.23 g/mol. At the same time, the solubility of HDAM in water is about 20 times lower than that of antipyrine. The decrease in solubility in aqueous solutions gives the melt with hexyldianthipylmethane predominant hydrophobicity with two keto groups in each molecule and the ability to attach another molecule of acetylsalicylic acid (Figure 1). More dense in comparison with the prototype, organic in composition and ionic in structure at the melting point, the liquid acts as a collector of ionic forms of the element (in the example of zinc). The depression of the melting point of the interaction product on the additivity temperature of the starting materials was more than 40°C. Lowering the melting point of the product of hexyldiantipyrylmethanium diacetyl salicylate, an ion associate (Figure 1), resulting from the protolytic interaction of the weak base HDAM with acetylsalicylic acid.
При этом ГДАМ представляет собой двукислотное основание, поэтому предпочтительнее использовать мольное соотношение ГДАМ:АСК = 1:2 с температурой плавления (77±1)°С (Таблица 1). Расплав отличается от прототипа выраженной гидрофобностью и низкой растворимостью в воде, хлористоводородной кислоте и обеспечивает большую величину отношения объемов водной и органической фаз и использует соотношение не 2:1 (аналог), а 1:2 с вдвое меньшим мольным соотношением производным пиразолона с более низкой температурой плавления (заявляемое изобретение).In this case, HDAM is a two-acid base, therefore it is preferable to use the molar ratio of HDAM:ASA = 1:2 with a melting point of (77±1)°C (Table 1). The melt differs from the prototype in pronounced hydrophobicity and low solubility in water, hydrochloric acid and provides a large ratio of the volumes of the aqueous and organic phases and uses a ratio of not 2:1 (analogue), but 1:2 with half the molar ratio of pyrazolone derivatives with a lower temperature melting (the claimed invention).
Пример:Example:
Для проведения экстракции первоначально готовили расплав ГДАМ с АСК, для этого в термостойкие бюксы вносили 0,33 г гексилдиантипирилметана и 0,67 г ацетилсалициловой кислоты (1:2) и нагревали до температуры около 140°С сухие вещества реагентов до образования жидкости. В предварительно взвешенные центрифужные пробирки помещали 1, 00 г полученного расплава прибавляли микропипеткой необходимый объем раствора ионов цинка(II) с концентрацией 10 мкг/мл, приготовленный из ГСО и необходимый объем концентрированной хлороводородной кислоты HCl для создания определенной кислотности 3М раствор по HCl. Общий объем добавляемой водной фазы составлял 10,00 мл. Для экстракции пробирки с внесенными необходимыми растворами помещали на водяную баню и грели до температуры 85-90°С (органическая фаза вновь становилась жидкой) в течение 5 минут, после чего пробирки тщательно встряхивали в течение 2-3 минут и оставляли остывать. Когда органическая фаза полностью застывала, отделяли ее от водной фазы центрифугированием в течение 2-3 минут. Операции нагрева, встряхивания и остывания повторяли 4-5 раз для количественного извлечения ионов цинка из водной фазы в расплав. Водную фазу (маточный раствор рафината) отделили от концентрата, а концентрат ионов цинка в расплаве растворяли в 2 мл спирта и анализировали методом атомной абсорбции после атомизации в воздушно ацетиленовом пламени. Интенсивность атомно-абсорбционного поглощения света от лампы с полым катодом регистрировали по аналитической линии цинка 213,9 нм с помощью спектрометра КВАНТ 2 МТ фирмы Кортек (Москва).To carry out the extraction, an HDAM melt with ASA was initially prepared; for this, 0.33 g of hexyldiantipyrylmethane and 0.67 g of acetylsalicylic acid (1:2) were added to heat-resistant bottles and the dry substances of the reagents were heated to a temperature of about 140°C until a liquid was formed. 1.00 g of the resulting melt was placed in pre-weighed centrifuge tubes, the required volume of a solution of zinc (II) ions with a concentration of 10 μg / ml, prepared from GSO, and the required volume of concentrated hydrochloric acid HCl were added with a micropipette to create a certain acidity of the 3M solution by HCl. The total volume of the added aqueous phase was 10.00 ml. For extraction, the tubes with the required solutions were placed in a water bath and heated to a temperature of 85–90°C (the organic phase became liquid again) for 5 minutes, after which the tubes were thoroughly shaken for 2–3 minutes and left to cool. When the organic phase completely solidified, it was separated from the aqueous phase by centrifugation for 2-3 minutes. The operations of heating, shaking and cooling were repeated 4-5 times for the quantitative extraction of zinc ions from the aqueous phase into the melt. The aqueous phase (raffinate mother liquor) was separated from the concentrate, and the zinc ion concentrate in the melt was dissolved in 2 ml of alcohol and analyzed by atomic absorption after atomization in an air-acetylene flame. The intensity of atomic absorption absorption of light from a lamp with a hollow cathode was recorded from the analytical line of zinc at 213.9 nm using a KVANT 2 MT spectrometer from Kortek (Moscow).
В таблице 2 представлены результаты распределения цинка после однократной экстракции. Для количественного извлечения ионов цинка из водной фазы кислого раствора необходимо повторить нагрев, встряхивание, остывание, центрифугирование 4-5 раз, а затем следует слить рафинат водной фазы, растворить концентрат ионов цинка в 2 мл спирта, а затем определять концентрат на содержание цинка инструментальным методом химического анализа.Table 2 presents the results of the distribution of zinc after a single extraction. For quantitative extraction of zinc ions from the aqueous phase of an acidic solution, it is necessary to repeat heating, shaking, cooling, centrifuging 4-5 times, and then drain the aqueous phase raffinate, dissolve the zinc ion concentrate in 2 ml of alcohol, and then determine the concentrate for zinc content by the instrumental method chemical analysis.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135094A RU2767313C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135094A RU2767313C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767313C1 true RU2767313C1 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135094A RU2767313C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767313C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1157391A1 (en) * | 1983-01-19 | 1985-05-23 | Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького | Method of isolating elements from solutions |
SU1606933A1 (en) * | 1988-12-21 | 1990-11-15 | Ужгородский Государственный Университет | Method of extraction-photometric determination of zinc |
WO2007097468A1 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Shino-Test Corporation | Method of determining metal by colorimetry and determination reagent |
RU2640337C1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of concentrating microelements |
CN111257258A (en) * | 2020-03-30 | 2020-06-09 | 本钢板材股份有限公司 | Method for detecting zinc in dust mud based on atomic absorption spectrum |
-
2020
- 2020-10-26 RU RU2020135094A patent/RU2767313C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1157391A1 (en) * | 1983-01-19 | 1985-05-23 | Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького | Method of isolating elements from solutions |
SU1606933A1 (en) * | 1988-12-21 | 1990-11-15 | Ужгородский Государственный Университет | Method of extraction-photometric determination of zinc |
WO2007097468A1 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Shino-Test Corporation | Method of determining metal by colorimetry and determination reagent |
RU2640337C1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of concentrating microelements |
CN111257258A (en) * | 2020-03-30 | 2020-06-09 | 本钢板材股份有限公司 | Method for detecting zinc in dust mud based on atomic absorption spectrum |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дегтев М.И. и др. Оценка экстракционной способности водных расслаивающих систем на примере извлечения ионов кадмия (II) и цинка (II) из солянокислых растворов. Известия вузов. Химия и хим. технология, 2019, т. 62, вып. 11, опубл. 15.10.2019, с. 57-62. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108593808B (en) | Method for detecting formaldehyde by using hydrophobic eutectic solvent vortex-assisted dispersion liquid microextraction-high performance liquid chromatography | |
Bahar et al. | Determination of copper in human hair and tea samples after dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop (DLLME-SFO) | |
RU2613303C1 (en) | Method for quantitative determination of n-nitrosamines in baby food | |
Flanagan et al. | Micro‐extraction techniques in analytical toxicology: short review | |
CN106546679A (en) | The liquid phase chromatography analytical method of acrylamide in a kind of detection fried food | |
RU2767313C1 (en) | Low-melting extractant and method for extracting zinc (ii) from acidic aqueous solutions | |
CN110672774B (en) | Method for conveniently and rapidly detecting smelly substances including geosmin and dimethyl isoborneol in water source | |
Zhang et al. | Salting‐out assisted liquid–liquid extraction (SALLE) in LC‐MS bioanalysis | |
Kagaya et al. | Methyl benzoate as a non-halogenated extraction solvent for dispersive liquid–liquid microextraction: Application to the preconcentration of copper (II) with 1-nitroso-2-naphthol | |
RU2741367C1 (en) | Method of sample preparation for gas chromatographic determination of organochlorine compounds in biomaterial | |
Sorouraddin et al. | Air-assisted liquid liquid microextraction combined with graphite furnace atomic absorption spectrometry for preconcentration and determination of trace amount of Co (II) and Ni (II) ions in water samples | |
Yang et al. | Determination of trace zirconium and hafnium in basaltic rocks by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry after chemical separation: an evaluation of two methods based on extraction chromatography | |
JP4736130B2 (en) | Chromatographic analysis of readily soluble organic solvents in sample water | |
RU2564999C1 (en) | Method of extracting organic substances from aqueous media by extraction freezing in centrifugal force field | |
TWI640758B (en) | Method for extracting phthalate esters | |
Xiao-quan et al. | Direct determination of gold in whole blood and plasma by electrothermal atomisation atomic absorption spectrometry using Zeeman-effect background correction and matrix modifications | |
CN113252823B (en) | Method and kit for determining pesticide residues in food samples by liquid-liquid microextraction of dispersion liquid based on cyclodextrin | |
RU2683938C1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TOTAL CONTENT OF F-, Cl- AND Br- ORGANIC COMPOUNDS IN HAIR AT THE LEVEL OF TRACES | |
JP2000310626A (en) | Method for preparing sample for analyzing amino acid and kit for analyzing sample | |
RU2184973C1 (en) | Method to determine the content of hard metals in whole blood | |
Schneider et al. | Preparation of the Sample | |
Wu et al. | Rapid analysis of triazine herbicides in fruit juices using evaporation-assisted dispersive liquid–liquid microextraction with solidification of floating organic droplets and HPLC-DAD | |
RU2780965C1 (en) | Method for preparation of samples of acid-type chemical reagents for determination of organochlorogenic compounds | |
CN109387590B (en) | Extraction device and extraction and analysis method for chemical components in cigarette core material | |
Amjadi et al. | Ultrasound assisted-temperature controlled ionic liquid microextraction of trace copper and silver after chelation with dithizone and their determination by flame atomic absorption spectrometry in food and water samples |