SU789394A1

SU789394A1 - Method of vanadium (iv) extraction

Info

Publication number: SU789394A1
Application number: SU782690054A
Authority: SU
Inventors: Мзабелла Николаевна Чистяченко; Надежда Леонидовна Бабенко
Original assignee: Институт Металлургии И Обогащения Ан Казахской Сср
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относитс к аналитическо химии, к способам экстракционного извлечени металлов в органическую фазу дл последующего фотометрического определени , например ванади , в шлаках, фосфатах и других продуктах металлургического передела ванадийсодержащих руд. В практике аналитической химии успеш но разрабатываютс методы, основанные на экстракции металлов в виде трехкомпонентных ионнь1Х ассоциатов. Известны способы извлечени ванади (15 ) в органическую фазу дл последующего фотометрического определени в 1виде трехкомпонентных ионных- ассоциатов с органическими красител ми кислотного Типа и гидрофобными катиоиами. Известен способ, основанный на экстракции ванади (l ) с 3-метилкатехолом и четвертичш 1м аммониевым основанием . В качестве экстрагентй используют дихлорэтан, предварительно обработанный газообразным SOj. Экстракиик провод т из растворов при рН 7,0 которое поддерживают в системе значительным количеством твердого ЕЧОднако в нейтраль11ЫХ или близких к ним средах ванадий ( ) очень неустойчив , легко гидролизуетс и окисл етс . Поэтому возникает необходимость создавать сильную восстановительную среду с помощью ЬО. . Кроме того, примен емый дл экстракции дихлорэтан весьма токгсичен. Известен также экстракционно-фотометч рический метод определени ванади ( ), основанный на экстракции в органическую фазу комплексного соединени ванади (IV ) с бромпирогалловым красным в присутствии дифенилгуанидина. Дл установлени химического равновеси необходимо 1О минутное термостатирование при бСгС. После этого осуществл ют экстракцию смесью хлороформа и изоамипового спирта (1:1). Количественное извлечение комплекса в органическую фазу достигаетс при двукратной экстракции в течение одной мин кажда . Окраска экстракта ус7 тойчива то ько в течение 15-20 . Недостатками метода вп ютс предварительное термостатирование, мала стабипьнос-Л окраски экстракта, необходимость двукратной экстракции,, и строго определенна пропорци смеси экстрагентов. Перечисленные факторы значительно успож н ют ход анализа, делают его трудоемким и длительным. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ экстракционного извлечени ванади ( W ) с помощью метилтимолового синего и дифенилгуанидини . Экстракцию провод т н-бутанолом из водных растворов при рН 3,2. Однократно экстракцией в органическую фазу перевод ванади . Основанный на этом эффек те экстращ1ионно-спектрофотометрический метод определени ванади имеет чувствитетпзность О,22 мкг/мл. Окраска органической фазы устойчива непродолжительное врем fS. К недостаткам метода относ тс непол на экстракци ванади (на 90%) и мала чувствительность определени ванади {О,22 мкг/м ). Цель изобретени - повышение полноты извлечени ванаии из водных растворов органическими растворител ми и увеличени чувствительности его аналитического определени . Поставленна цель достигаетс тем, что в водный раствор, содержащий ванадиЙ1 добавл ют хелатообразующий реагент ксиленоловый оранжевый и органический катион - бензилтиуроний; экстракцию ведут н-бутанолом, предварительно насыщен ным глициновым буферным раствором с рН 2,4-2,6. В качестве хелатообразуюшёго реагента в предлагаемом способе рекомендуетс ксиленоловый оранжевый. Этот реагент выбран в результате экспериментального изучени комплексообразовани ванади (У ) с классом трифенилметановых соеди нений. Ксипеноловый оранжевый образует с ванадием (.у ) прочное комплексное сое динение с большой величиной коэффициента мол рного погашени (23500), котора обеспечивает высокую чувствйтельность фотометрического определени вана ди . Однако образу{сщийс комплекс ванади (15 ) с ксиленоловым оранжевым не извлекаетс из водног-о раствора органическими растворител ми. Это усложн ет достижение цели, так как требует причг4 манени дополнительных специальных при-емов . Гидрофильность комплексного соединени и наличие отрицательного зар да, преп тствующие экстракции, устран ютс введением в систему органического катиона бензилтиурони . При этом образуетс электронейтрапьное трехкомпонентное соединение ванади ( W ) с ксиленоловым оран- жевым и бензилтиуронием, которое легко экстрагируетс орагническими растворител ми (в частности н-бутанолом), Количество экстрагируемого ванади в сильной степени зависит от кислотности водной фазы. Максимальное извлечение соответствует рН 2,5. Однако в ходе экстракции происходит изменение величины рН и, соответственно, уменьшение извлечени ванади . Дл стабилизации рН в процессе экстракции предлагаетс проводить предварительное насыщение н-бутанола глициновым буферным раствором с рН 2,4-2,6. Нижний предел рН 2,4 обусловлен тем, что при рН 4 2,4 окрашенное комплексное сое-, дйнениё ванади с ксиленоловым оранжевым Ъ водной фазе образуетс неполностью. При рН 7 2,6 наблюдаетс значительное увеличение оптической плотности экстракта холостого опыта. Этот прием обеспечивает пс то нство рН водной фазы, необходимое дл максимального извлечение ванади 96,5-97% ;против 90% в известном). Это в совокупности с использованием ксиленолового оранжевого повышает чувствительность фотометрического определени ванади в органической фазе до 0,02 мкг/мл (против 0,22 мкг/мл в известном ). Пример, Определение ванади в шлаках. При восстановительиой плавке фосфоритов и ванадийсодержащих руд основное количество ванади переходит в железо- фосфор-ванадиевый сплав. Восстановление окислов ванади может протекать практи- чески доконца, и его ост точное содерхсание в шлаке достигает О,ООХ%. По остаточной концентрации ванади в шлаке рассчитываетс извлечение ванади в сплав. Навеску шпака 1,6 г с содержанием ванади О,О266% обрабатывают при нагревании 5 мл концентрированного HF, выпаривают до влажных солей и вновь приливают 3 мл HF; Упаривают до объема V 1 мл и прибавл ют 10 мл смеси концентрированной HCg и HNO (1:3). Выпаривают до влажных солей. При необходимости обработку царской водкой повтор ют.The invention relates to analytical chemistry, to methods for the extraction of metals in the organic phase for the subsequent photometric determination, for example vanadium, in slags, phosphates and other products of metallurgical processing of vanadium-containing ores. In the practice of analytical chemistry, methods based on the extraction of metals in the form of three-component ionic associates have been successfully developed. Methods are known for extracting vanadium (15) into the organic phase for the subsequent photometric determination in a type of three-component ionic associates with organic dyes of acidic type and hydrophobic cations. The known method is based on the extraction of vanadium (l) with 3-methylcatechol and a quarter of 1m ammonium base. Dichloroethane pretreated with gaseous SOj is used as extractant. Extracratic is carried out from solutions at pH 7.0 which is maintained in the system by a significant amount of solid ECO, however in neutral or near to them media, vanadium () is very unstable, easily hydrolyzed and oxidized. Therefore, it becomes necessary to create a strong reducing environment with the help of BO. . In addition, dichloroethane used for extraction is very toxic. An extraction-photometric method for the determination of vanadium () is also known, based on the extraction into the organic phase of a complex compound of vanadium (IV) with bromopyrohal red in the presence of diphenylguanidine. In order to establish chemical equilibrium, it is necessary to 10 minutes thermostatting at bC / C. After that, extraction is carried out with a mixture of chloroform and isoamipic alcohol (1: 1). Quantitative extraction of the complex into the organic phase is achieved by double extraction for one minute each. The color of the extract is stable only for 15–20. The disadvantages of the method are preliminary temperature control, the stability of the extract paint is small, the need for double extraction, and the strictly defined proportion of the mixture of extractants. The listed factors significantly improve the course of the analysis, making it laborious and time consuming. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the method of extraction extraction of vanadium (W) using methylthymol blue and diphenylguanidine. The extraction was carried out with n-butanol from aqueous solutions at pH 3.2. The extraction of vanadium is once extracted into the organic phase. Based on this effect, the extractive spectrophotometric method for the determination of vanadium has a sensitivity of мк 22 µg / ml. The color of the organic phase is stable for a short time fS. The disadvantages of the method are incomplete extraction of vanadium (by 90%) and the sensitivity of the determination of vanadium {O, 22 µg / m) is low. The purpose of the invention is to increase the completeness of vanai extraction from aqueous solutions with organic solvents and to increase the sensitivity of its analytical determination. This goal is achieved by adding a chelating agent xylenol orange and an organic cation — benzylthiuronium to an aqueous solution containing vanadium; Extraction is carried out with n-butanol, previously saturated with glycine buffer solution with a pH of 2.4-2.6. In the proposed method, xylenol orange is recommended as a chelating agent. This reagent was selected as a result of an experimental study of the complexation of vanadium (V) with the class of triphenylmethane compounds. Xyphenol orange forms with vanadium (.y) a strong complex compound with a high molar repayment coefficient (23,500), which provides a high sensitivity of the photometric determination of the van. However, the formed {complex of vanadium (15) complex with xylenol orange is not extracted from aqueous solution by organic solvents. This complicates the achievement of the goal, since it requires the acceptance of additional special techniques. The hydrophilicity of the complex compound and the presence of a negative charge, which prevent extraction, are eliminated by introducing into the system an organic cation of benzylthiuroni. In this case, an electrically neutral three-component vanadium compound (W) with xylenol orange and benzylthiuronium is easily extracted with organic solvents (in particular n-butanol). The amount of extractable vanadium strongly depends on the acidity of the aqueous phase. The maximum extraction corresponds to a pH of 2.5. However, during the extraction, a change in pH occurs and, accordingly, a decrease in vanadium extraction. In order to stabilize the pH during the extraction process, it is proposed to pre-saturate n-butanol with glycine buffer solution with a pH of 2.4-2.6. The lower limit of pH 2.4 is due to the fact that at pH 4 2.4 the colored complex of vanadium vanadium with xylenol orange b the aqueous phase is not completely formed. At pH 7 2.6, a significant increase in the optical density of the blank test is observed. This technique provides the pH of the aqueous phase, which is necessary for maximum extraction of vanadium (96.5-97%; against 90% in the known). This, combined with the use of xylenol orange, increases the sensitivity of the photometric determination of vanadium in the organic phase to 0.02 µg / ml (versus 0.22 µg / ml in the known). Example, the definition of vanadium in the slags. In the process of smelting reduction of phosphorites and vanadium-containing ores, the majority of vanadium is converted into an iron-phosphorus-vanadium alloy. The reduction of vanadium oxides can proceed almost to the end, and its residual content in the slag reaches O, OOH%. Based on the residual concentration of vanadium in the slag, extraction of vanadium into the alloy is calculated. A weighed 1.6 g sausage containing Vanadium O, O266% is treated by heating 5 ml of concentrated HF, evaporated to wet salts, and 3 ml of HF are added again; 1 ml are evaporated to a volume of V and 10 ml of a mixture of concentrated HCg and HNO (1: 3) are added. Evaporate to wet salts. If necessary, treatment with aqua regia is repeated.

Затем прибавл ют 1-2 мл концентрированной ней и нагревают до удалени ркислов азота. Припивают 20-30 мл воды и. раствор ют сопл при небольшом нагревании , добавл ют ,5 г аскорбиновой кислоты и Л 1 г KF и нейтрализуют 1 н. NaOH до рН и; 3 (начало изменени окраски индикаторной .бумаги конго-рот).Then add 1-2 ml of concentrated water and heat until the nitrogen deposits are removed. Add 20-30 ml of water and. dissolve the nozzles with slight heating, add 5 g of ascorbic acid and L to 1 g of KF and neutralize with 1N. NaOH to pH and; 3 (the beginning of the color change of the indicator paper congo-mouth).

Затем раствор перенос т в мерную колбу емкостью 100 мл и глициновым буфер- Q ным раствором (рН 2,5) довод т объем до метки. Аликвотную часть этого раствора 10 мл, содержащую 26,6 мкг ванади помещают в делительную воронку емкостью 10О мл, прибавл ют 5 мл 0,1%-ного кси-,5 пенолового оранжевого, 5 мл 20%-ного бензилтиурони и 10 мл н-бутанола, предварительно насыщенного глициновым буфером (50О мл н-бутанола и 200 мл глицинового буфера с рН 2,5 помещают в де- ,0 лительную воронку и встр хивают 1-2 мин).Then the solution is transferred to a volumetric flask with a capacity of 100 ml and glycine buffer Q solution (pH 2.5) and the volume is adjusted to the mark. An aliquot of this solution of 10 ml containing 26.6 µg of vanadium is placed in a separating funnel with a capacity of 10 O ml, 5 ml of 0.1% xi, 5 orange penoles, 5 ml of 20% benzylthiuroni, and 10 ml of n is added. butanol, pre-saturated with glycine buffer (50 O ml of n-butanol and 200 ml of glycine buffer with pH 2.5, is placed in a dehydrating funnel and shaken for 1-2 minutes).

Экстрагируют в течение 2О-ЗО с. После разделени фаз определ ют содержание ванади в органической фазе спек-25Extract for 2O-ZO with. After separation of the phases, the content of vanadium in the organic phase of spect-25 is determined.

трофотометрически по калибровочному графику .trophotometrically on a calibration graph.

Дл построени калибровочного графи . ка в делительные воронки на 100 мл помещают Q5; 1,0; 2,0; 5,О; 1О,О; 20,0 и 40,0 мкГ ванади ( N ), Затем в каждую воронку последовательно прибавл ют 5 мл глицинового буфера с рН 2,5, 5 мл 0,1%-ного ксиленолового оранжевого, 5 мл 20%.-ного бензилтиурони и воду до общего объема 25 мл. Прибавл ют 1О мл н-бутанола, насьпценного глициновым буфером и. экстрагируют 2О-30 с. Органическую фазу отдел ют, измер ют ее оптическую плотность на спектрофотометре СФ-4А ( нм, ,0 см) и стро т калибровочный график в координатах оптическа плотность - содержание ванади .To build a calibration graph. ka put Q5 into the 100 ml separatory funnels; 1.0; 2.0; 5, O; 1O, O; 20.0 and 40.0 µG of vanadium (N). Then, 5 ml of glycine buffer with a pH of 2.5, 5 ml of 0.1% xylenol orange, 5 ml of 20% benzylthiuroni, and water to a total volume of 25 ml. 10 ml of n-butanol, using a high glycine buffer and, are added. extracted 2O-30 seconds. The organic phase is separated, its optical density is measured on an SF-4A spectrophotometer (nm, 0 cm) and a calibration graph is plotted in coordinates of optical density — vanadium content.

Извлечение ванади составл ет 25,7 мкг или 96,7%. Чувствительность определени О,О2 мкг/мл.Vanadium extraction is 25.7 µg or 96.7%. The sensitivity of the determination of O, O2 µg / ml.

Примеры экстракционного извлечени и определени ванади в шлаках приведены в таблице.Examples of extraction extraction and determination of vanadium in slags are given in the table.

Шлак0,0266 26,6Slag: 0.0266 26.6

То же О,0159 15,9Same Oh, 0159 15.9

Claims

O, 0080 16.0 As follows from the table, when vanadium was contained in the original slags O, O 2B6-O, OC 8O, vanadium extraction using xylenopic orange, benzylthiuroni, and n-butanol, previously saturated with glycine buffer of pH 2.5, was em in the range of 96.5-97.0%. Claims Extraction Extraction Method of Vanadium (IN) from an acidic solution of n-butanane & the presence of a chelating agent reagent in an organic cation for subsequent photometric determination (C) characterized in that xylenol orange and benzylthiuronium are used as the reagent and organic cation to increase the completeness of the extraction of the lanadium and increase the sensitivity of the determination; glycine buffer solution with a pH of 2.4-2.6.

77893948

Information sources,

2. Gordeeva MN and others. Bulletin of Leningrad State University,

taken into account in the examination1974, c. 4, NP 22, p. 153.

l.Narditto L.M. Knat.Chim .. Wakamatsu Yosin bu. Nippon V.)

1975, 74, No. 1. p. 85., 1969, 90, N 6, p. 595.