ФЛОТОРЕАГЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТАЛЛИЯ (III) ИЛИ ЛАНТАНА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
FLOATATION AGENT FOR EXTRACTING THALLIUM (III) AND LANTHANUM IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS

Изобретение относится к флотационным способам выделения ионов таллия (III) или лантана из водных растворов и может быть использовано для их извлечения из сточных вод и других технологических растворов.
Ионная флотация достаточно широко применяется для извлечения ионов металлов из растворов [Гольман A.M. Ионная флотация. - М.: Недра, 1982. - 144 с]. Однако ассортимент флотореагентов для извлечения таллия и редкоземельных элементов ограничен.
Наиболее близкими по строению и флотационным свойствам являются калиевые мыла диалкилфосфиновых кислот [Скрылев Л.Д., Нилова О.В., Меньчук В.В. Флотационное выделение урана (VI) из кислых сточных вод с помощью калиевых мыл диалкилфосфиновых кислот. // Журнал прикладной химии. - 1991. - Т.64. - №5. - С.1039-1043.; Скрылев Л.Д., Нилова О.В., Меньчук В.В. Флотационное выделение ионов тория, собранных из разбавленных кислых растворов с помощью калиевых мыл диалкилфосфиновых кислот. // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 1991 - №12 - С.67-71]. Взаимодействие собирателей (0,03-0,08% водных растворов дигептил-, диоктил- и дидецилфосфината калия) с ионами протекает быстро и сопровождается образованием коллоидных растворов труднорастворимых мыл - сублатов. Наиболее полно флотационное выделение ионов урана происходит в области значений рН 2,0-5,0, ионов тория - при рН 1-4. Из более кислых растворов степень флотационного выделения уменьшается, что связано с разрушением сублата и образованием слабодиссоциирующих диалкилфосфиновых кислот. Снижение степени флотационного выделения из более щелочных растворов объясняется гидролизом соответствующих мыл диалкилфосфиновых кислот.
К недостаткам этих флотореагентов можно отнести их относительно высокую стоимость, поскольку они являются индивидуальными соединениями. Кроме того, не выявлено сведений о флотации этими реагентами ионов таллия (III).
Задачей изобретения является расширение ассортимента флотореагентов для выделения ионов таллия или лантана из растворов и удешевление процесса флотации за счет исключения дорогостоящих веществ.
n
2+1
2
4
m
2
Для решения поставленной задачи предлагается флотореагент для извлечения ионов таллия (III) или лантана из водных растворов, представляющий собой бис-(алкилполиоксиэтилен)фосфат калия общей формулы [CHO(CHO)]POOK, где n=8-10, m=6, который применяют для извлечения ионов таллия (III) при рН, приблизительно равном 1,5, а для извлечения ионов лантана при рН, приблизительно равном 1,0, или при рН, приблизительно равном 10,2.
n
2+1
2
4
m
2
Бис-(алкилполиоксиэтилен)фосфат калия общей формулы [CHO(CHO)]POOK, где n=8-10, m=6. (оксифос Б) - поверхностно-активное вещество, многотоннажный продукт химической промышленности [ТУ 2484-344-05763441-2001].
Изобретение основано на способности оксифоса Б к комплексообразованию. Оксифос Б образует с ионами таллия (III) или лантана в кислой среде флотируемое соединение. Из щелочных растворов флотируется гидроксид лантана.
Известно использование оксифоса Б как компонента моющих составов [Поверхностно-активные вещества: справочник. / Под ред. А.А.Абрамзона и Г.М.Гаевого. - Л.: Химия, 1979, - 376 с]. Описания применения его в качестве флотореагента для ионной флотации в источниках информации не обнаружено. Это позволяет сделать вывод о соответствии решения критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
Применение оксифоса Б в качестве флотореагента позволяет количественно извлекать ионы таллия (III) или лантана из водных растворов и использовать при этом недорогие и нетоксичные реагенты.
На фиг.2 представлена зависимость степени флотационного выделения ионов лантана оксифосом Б от величины рН раствора.
Флотация с использованием оксифоса Б
2
4
К 10 мл 0,1 М водного раствора соли металла добавляют ~200 мл дистиллированной воды, доводят до нужного значения рН, применяя 1 М растворы NaOH или HSO, добавляют 5 мл 5% раствора оксифоса Б, доводят объем раствора до 250 мл дистиллированной водой и перемешивают 1-2 мин. Затем смесь переносят в стеклянную колонку диаметром 35 мм и высотой 600 мм. Дном колонки служит фильтр Шотта с диаметром пор 40 мкм. Из компрессора снизу подают сжатый воздух через фильтр Шотта. Напор воздуха регулируют по скорости подъема пены ~10 см/мин. Флотацию проводят в течение 20 мин при комнатной температуре 20±2°С. Пробу очищенного раствора анализируют на остаточное содержание в ней металлов комплексонометрическим методом. Эффективность флотации оценивают по степени извлечения металла из раствора (R, %).
Возможность осуществления изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Флотационное извлечение ионов таллия (III).
Пример Г. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при значении рН≈1,5.Степень флотации оксифосом Б составляет 97%.
Пример 2. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при значении рН менее 1. Образовавшийся белый мутный раствор не флотируется.
3
Пример 3. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при значении рН более 3. Коричневый осадок Tl(ОН), образующийся до прибавления оксифоса Б, при флотации остается в растворе и в пену не переходит.
Влияние величины рН раствора на степень флотационного выделения ионов таллия (III) см. на фиг.1.
При извлечении ионов лантана действуют различные механизмы флотации в зависимости от кислотности раствора. В кислых средах образовывается химическое соединение с оксифосом Б, а в щелочных средах происходит образование и флотация гидроксида лантана. В зависимости от кислотности раствора степень флотационного выделения ионов лантана оксифосом Б проходит через два максимума: при значении рН≈1 и при значении рН≈10.
Пример 4. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при рН≈1. Степень флотации оксифосом Б составляет ~99%.
Пример 5. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при рН≈10,2. Степень флотации оксифосом Б составляет 97%.
Зависимость степени флотационного выделения ионов лантана от величины рН раствора см. на фиг.2.
Преимущества оксифоса Б в качестве флотореагента
1. Более низкая по сравнению с диалкилфосфорными кислотами стоимость.
2. Малая токсичность, оксифос Б относится к малоопасным веществам IV класса опасности.