флотореагент для извлечения ионов таллия (iii) или лантана из водных растворов

Формула изобретения

Флотореагент для извлечения ионов таллия (III) или лантана из водных растворов, представляющий собой бис-(алкилполиоксиэтилен)фосфат калия общей формулы [C_nH_2n+1O(C₂ H₄O)_m]₂POOK, 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.

Описание изобретения к патенту

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.

Для решения поставленной задачи предлагается флотореагент для извлечения ионов таллия (III) или лантана из водных растворов, представляющий собой бис-(алкилполиоксиэтилен)фосфат калия общей формулы [C_nH₂₊₁O(C₂ H₄O)_m]₂POOK, 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.

Бис-(алкилполиоксиэтилен)фосфат калия общей формулы [C_n H₂₊₁O(C₂H₄O)_m] ₂POOK, 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

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 H₂SO₄, 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.

Пример 3. Флотация осуществляется по вышеописанной методике при значении рН более 3. Коричневый осадок Tl(ОН) ₃, 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.