СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ ЖЕЛЕЗА (III) И МЕДИ (II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СМЕСЬЮ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ И ТРИЭТАНОЛАМИНА В КЕРОСИНЕ
METHOD OF EXTRACTING IRON (III) AND COPPER (II) FROM AQUEOUS SOLUTIONS WITH A MIXTURE OF TRIETHANOLAMINE AND OLEIC ACID IN KEROSENE

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.
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].
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.
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.
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.
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.
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.
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).
3
орг
вод
0
Сущность способа поясняется данными фиг. 1-4 и табл. 1-3, в которых указаны время контакта фаз, остаточная концентрация С, г/дм, ионов металлов в рафинате, коэффициент распределения D=C/C=(C/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.
Примеры практического применения.
4
2
3
2
В качестве экстрагента использовали смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в объемном соотношении 6:3:41 соответственно. Для приготовления растворов использовали соли CuSO·5HO и FeCl·6HO.
0
3
Концентрация ионов металлов в исходном растворе С составила, г/дм: 1,09-1,24 Cu (II) и 0,67-0,81 Fe (III). Температура исходного раствора 22°C, величина pH 2,2-2,4.
2
4
Экстракцию осуществляли при перемешивании и регулировании постоянной величины pH 30-50 мин, в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и HSO. Нагрев осуществляли постепенно от комнатной температуры до 40-45°C в конце процесса. Исследованиями установлено, что при комнатной температуре экстракция осуществляется менее эффективно.
Пример 1 (табл. 1, фиг. 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.
На фиг. 1 обозначено:
а - зависимость извлечения ионов Fe (III) и Cu (II) от величины pH раствора в процессе экстракции,
<mrow><mi>β</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mrow><mi>F</mi><mi>e</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mrow><mi>C</mi><mi>u</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
б - зависимость коэффициента распределения
от величины pH раствора в процессе экстракции.
3
Концентрация ионов металлов в исходном растворе, г/дм:
1,24 Cu (II) и 0, 67 Fe (III).
Соотношение O:В=1:3.
Время перемешивания 30 мин.
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.
Пример 2 (табл. 2, фиг. 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.
3
Концентрация ионов металлов в исходном растворе составила, г/дм:
1,16 Cu (II) и 0, 69 Fe (III).
Время перемешивания 50 мин.
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.
Пример 3 (табл. 3, фиг. 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).
3
Концентрация ионов металлов в исходном растворе составила, г/дм:
1,09 Cu (II) и 0,81 Fe (III).
Время перемешивания 50 мин
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.
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).