Долгова Н. Д.*, Сыдыкова Ф. Б
жүктеу/скачать 236 Kb.
|
|
УДК 542.61: 546.593 Долгова Н.Д.*, Сыдыкова Ф.Б. Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан *Е-mail: natalya_dolgova_@mail.ru Экстракция золота трибутилфосфатом и диоктилсульфидом из солянокислых растворов Трибутилфосфат и диоктилсульфид в жидких органических разбавителях являются широко известными экстрагентами, которые используются в аналитической химии золота. Представляет интерес изучение извлечения золота этими реагентами в высших карбоновых кислотах (ВКК) и парафине и сравнение их экстракционной способности при замене растворителя. На основании изучения экстракции золота трибутилфосфатом (ТБФ) и диоктилсульфидом (ДОС) в легкоплавких разбавителях выбран экстрагент для разработки экстракционно-рентгенофлуоресцентной методики анализа золота в различных объектах. Показано, что трибутилфосфат количественно экстрагирует золото в области кислотности водной фазы СHCl=0,5-3,5 М при использовании в качестве разбавителя керосина. Экстрагент 5-20 % ТБФ-парафин-ВКК количественно не извлекает золото. Степень извлечения золота 5 % ДОС-ВКК-парафин в области СHCl =0,5-3,0 М составляет 98-99 %. На основании метода сдвига равновесий предложен состав экстрагируемого комплекса золота с ДОС: AuCl3·R2S. Данный экстрагент может быть использован для разработки рентгенофлуоресцентной методики определения золота. Градуировочная характеристика экстракционно - рентгенофлуоресцентного определения золота в экстрактах линейна в диапазоне концентраций 4,0·10-3-1,7·10-1 % масс. Предел обнаружения золота составляет 5,0·10-4 % масс. Ключевые слова: золото; экстракция; трибутилфосфат; диоктилсульфид; легкоплавкие разбавители. Н.Д. Долгова, Ф.Б.Сыдықова әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы қ., Қазақстан Тұз қышқылды ерітінділерінен алтынның трибутилфосфат және диоктилсульфидпен экстракциясы Cұйық органикалық сұйылтқыштардағы трибутилфосфат пен диоктилсульфид алтынның аналитикалық химиясында белгілі экстрагенттер болып табылады. Осы аталған реагентердің жоғары карбон қышқылы мен парафиндегі балқыларымен алтынды бөліп алу және еріткішті ауыстырғандағы олардың экстракциялық қабілеттіліктерін салыстыру қызығушылық танытады. Алтынды жеңіл балқитын еріткіштегі диоктилсульфид және трибутилфосфат балқымаларымен экстракциясын зерттеу негізінде әртүрлі объектілерден алтынды талдаудың біріктірілген экстракциялы-рентгенфлуоресцентті әдістемесін дамыту үшін тиімді эстрагент таңдалған. Сұйылтқыш ретінде керосин қолданғанда трибутилфосфат алтынды су фазасы қышқылдығының СHCl=0,5-3,5 М шамасында экстракциялайды. 5- 20 % ТБФ-парафин-ЖКҚ экстрагентімен алтынның сандық эктракциясы жүрмейді. 5 % ЕОС-ЖКҚ-парафинмен СHCl =0,5-3,0 М шамасында алтынның бөліну дәрежесі 98-99 % құрайды. Тепе-теңдік ығысу әдісі бойынша алтынның ЕОС-пен экстракцияға ұшырайтын комплексінің құрамы ұсынылды. Берілген экстрагент алтынды анықтаудың экстракциялық рентгенфлуоресцентті әдістемесін жетілдіру үшін пайдаланыла алады. Экстракттардағы алтынның экстракциялық-рентгенфлуоресцентті анықтаудың градуирлеу сипаттамасы 4,0·10-3 –1,7·10-1 % үлестік концентрация аралығында түзу сызықты. Шекті анықтау мәні 5,0·10-4 % құрайды. Түйін сөздер: алтын; экстракция; трибутилфосфат; диоктилсульфид; балқығыш сұйылтқыштар. N.D. Dolgova, F.B. Sydykova al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan Extraction of gold by tributylphosphate and dioctylsulfide from hydrocloric acid solutions Тributylphosphate (TBF) and dioctylsulfide (DOS) in liquid organic diluents are well known extractants used in analytical chemistry of gold. The study of the extraction of gold by these reagents in higher carboxylic acids (HCA) and paraffin as well as a comparison of their extraction capacities by replacing the solvent are of great interest. Extractant for development of X-ray fluorescence analysis technique for gold in various objects was selected by studying the extraction of gold by tributylphosphate and dioctylsulfidein low melting diluents. It was shown that, when using kerosene for dilution, tributylphosphate quantitatively extracted gold СHCl=0.5-3.5 M. Extractant containing 5-20 % TBF-paraffin-HCAdid not provide quantitative extraction of gold. Recovery of gold for 5 % DOS-HCA-paraffinat СHCl =0.5-3.0 M reached 98-99%. Using the method of equilibrium shift,composition of the extracted gold complex with DOS was proposed: AuCl3 - R2S. This extractant can be used for development of X-ray fluorescence method for determination of gold.Calibration curve forX-ray fluorescence determination of gold in extracts is linear in the range of mass concentrations4.0 x 10-3-1.7 x 10-1 % (w/w). Detection limit of the method is 5.0 x 10-4 % (w/w). Keywords: gold; extraction; tributylphosphate; dioctylsulfide; low melting diluents. Введение Трибутилфосфат (ТБФ) и диоктилсульфид (ДОС) в жидких органических разбавителях - широко известные экстрагенты, используемые в технологии и аналитической химии золота. При количественном определении золота многие методики включают как стадию экстракции, так и последующее выделение металла в водную фазу. Для извлечения золота из органической фазы чаще всего прибегают к удалению экстрагента путем его испарения при нагревании (для легколетучих экстрагентов). Существуют способы реэкстракции золота, основанные на осаждении гидроокиси золота (III) растворами щелочей или аммиака, восстановления золота до металла растворами щавелевой кислоты или гидразина, на связывании золота в неэкстрагируемый тиомочевинный комплекс, или на вымывании золота из экстрактов водой или разбавленными растворами кислот при низких величинах коэффициентов распределения. Распространенными методами анализа золота являются атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный, при этом определение металла проводится в жидком экстракте [1-2]. Многие методики, использующие экстракцию, имеют статус стандартов [3-5]. При извлечении же золота легкоплавкими экстрагентами легко можно получить образцы-излучатели для рентгеноспектральных методов анализа металла непосредственно в экстракте [6]. Целью данной работы было изучение экстракции золота ТБФ и ДОС в легкоплавких разбавителях и выбор экстрагента для разработки экстракционно- рентгенофлуоресцентной методики анализа золота в различных объектах. Для выяснения химизма процессов экстракционного извлечения золота ТБФ и ДОС в керосине и легкоплавких разбавителях было исследовано влияние кислотности водной фазы, концентрации металла в водной и экстракционного реагента в органической фазах, природы разбавителя.
В качестве экстракционных реагентов использовали ТБФ и ДОС. В качестве разбавителей применяли авиационный керосин и легкоплавкие органические вещества: высшие карбоновые кислоты технической фракции С17 – С20 (ВКК) и парафин. Контроль содержания золота в растворах до и после экстракции осуществляли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на спектрометре АА 6200 (Shimadzu, Япония). Рабочие условия определения – атомизация в пламени ацетилен-воздух; = 242,80 нм; щель – 0,7 нм. Концентрация стандартных растворов золота для построения градуировочного графика варьировалась от 1 до 10 мкг/мл. Концентрацию золота в органической фазе рассчитывали по разнице между исходной концентрацией металла и его концентрацией в водной фазе после экстракции. Извлечение золота проводили при непрерывном перемешивании водной и органической фаз в конических колбах в течение 3-5 минут при температуре 70-90 0С (разбавитель - парафин-ВКК) и при температуре 20 0С при использовании в качестве разбавителя керосина. Соотношение объемов контактирующих фаз оставалось постоянным V0:Vв = 1:10, концентрация экстракционных реагентов составляла 5 %, концентрация золота в исходном растворе – 12 мкг/мл. Концентрацию ионов водорода контролировали с помощью иономера И-160 (Россия) со стеклянным электродом ЭСК 10603, стандартизованным по буферным растворам. Изучение влияния кислотности водной фазы на экстракцию золота ТБФ-парафин-ВКК, ТБФ-керосин, ДОС-парафин-ВКК и ДОС-керосин проводили при варьировании концентрации соляной кислоты от 10-3 до 3,5 М. Выбор данной области кислотности водной фазы обусловлен тем, что образцы растворов, получаемые после кислотного разложения золотосодержащих руд, и доведения объема дистиллированной водой до 25 или 50 мл, имеют кислую среду (≈ 1-2 М). Для проведения исследований данная область концентрации кислоты была расширена как в сторону уменьшения, так и в сторону ее увеличения. Изучение влияния концентрации экстракционного реагента на извлечение золота проводили ДОС в смеси ВКК с парафином при варьировании концентрации ДОС от 10-6 М до 10-1 М. Концентрация HCl оставалась постоянной 0,5 М, отношение органической и водной фаз составляло 1:10. Для приготовления градуировочных образцов для рентгенофлуоресцентного (РФА) определения золота использовали ДОС-ВКК-парафин и стандартные растворы золота. Для этого в экстракционный сосуд помещали навеску экстрагента 5 % ДОС-ВКК-парафин и стандартный раствор золота (III) (CHCl=0,5 М). Смесь нагревали до температуры плавления экстрагента, сосуд встряхивали вручную в течение 5 мин. По окончании экстракции смесь охлаждали до комнатной температуры, а твердый экстракт отделяли. Из полученного экстракта готовили образцы-излучатели для РФА. Экстракт расплавляли и заливали в металлическую ячейку определённого размера и формы, лежащую на гладкой поверхности. Приготовленный таким образом образец является твёрдым, компактным, гомогенным, имеющим гладкую поверхность. Определение золота в градуировочных образцах проводили с помощью волнодисперсионного рентгенофлуоресцентного спектрометра «Спектроскан МАКС-GV» (НПО «Спектрон», Россия). Предварительной стадией определения золота на рентгенофлуоресцентном спектрометре является выбор режимов измерений аналитического сигнала. Для этого проводили качественный анализ подготовленных градуировочных образцов с максимальным и минимальным содержанием золота с минимальной экспозицией (0 сек), получая спектр во всем рабочем диапазоне прибора. Анализ на отдельных участках проводили в соответствии со справочными значениями длин волн, увеличивая экспозицию. Установлено, что элементы, способные оказывать влияние на аналитический сигнал золота, отсутствуют. Режимы измерений градуировочных образцов для установления градуировочной характеристики представлены в таблице 1. Таблица 1 – Параметры рентгенофлуоресцентного определения интенсивности аналитического сигнала золота в градуировочных образцах
Результаты и обсуждения Экстракция золота ТБФ в керосине протекает с большими степенями извлечения, чем при использовании в качестве разбавителя ВКК (рисунок 1). Степень извлечения золота незначительно растет с увеличением концентрации HCl при экстракции ТБФ-керосин и составляет 80 % в области концентрации HCl 2,0-3,5 М. Экстрагент ТБФ-парафин-ВКК максимально извлекает золото на 38-40 % из растворов HCl 3,0-3,5 М. Количественного извлечения золота 5 % ТБФ в обоих разбавителях достичь не удалось. Меньшие значения степени извлечения золота при использовании в качестве разбавителя ВКК по сравнению с керосином можно объяснить влиянием полярного разбавителя на сольватацию молекул экстракционного реагента. В результате этого взаимодействия заметно уменьшается термодинамическая активность ТБФ. Извлечение золота 5 % ТБФ-парафин-ВКК незначительно снижается с уменьшением кислотности растворов и в среднем составляет 20 %. Исходя из полученных данных, дальнейшее изучение извлечения золота проводили только из растворов соляной кислоты с концентрациями 0,5-3,5 М. 
CAu =12 мкг/мл, О:В=1:10, τ=5 мин; разбавитель: 1- ВКК-парафин; 2- керосин Рисунок 1 – Зависимость степени извлечения золота 5% ТБФ от концентрации HClПри увеличении концентрации экстракционного реагента в экстрагенте реакция должна сместиться в сторону образования комплекса и увеличения количественных характеристик экстракции. Поэтому было рассмотрено влияние концентрации ТБФ на экстракцию золота. Концентрацию ТБФ варьировали от 5 до 20 %. Результаты экспериментов представлены в таблице 2. Таблица 2 – Зависимость степени извлечения золота от концентрации ТБФ
Как следует из таблицы 2, степень извлечения золота увеличивается с повышением концентрации ТБФ. Лучших результатов удалось достичь при концентрации ТБФ 20 % в органическом растворителе керосине. Для разработки экстракционно-рентгенофлуоресцентной методики определения золота требуются твердые образцы-излучатели. Трибутилфосфат в легкоплавком разбавителе ВКК количественно не извлекает золото, поэтому для дальнейших исследований был выбран нейтральный реагент – диоктисульфид (ДОС), так как серусодержащие реагенты количественно извлекают золото при использовании жидких разбавителей [3,5]. Полученная зависимость степени извлечения золота от концентрации соляной кислоты представлена на рисунке 2. ДОС в керосине количественно извлекает золото во всей рассмотренной области концентрации НСl. В области концентрации соляной кислоты от 0,5 М до 2 М степень излечения остаётся практически постоянной и составляет в среднем 98 %. А при концентрации соляной кислоты от 2,5 М до 3,5 М степень извлечения незначительно уменьшается до 82-85 %. Что касается экстракции золота 5 % ДОС-ВКК-парафин, степень извлечения золота составляет 98-99 % практически во всей изученной области кислотности водной фазы СHCl =0,5-3,0 М. Данный экстрагент может быть использован для разработки рентгенофлуоресцентной методики определения золота.
CAu=12 мкг/мл, О:В=1:10, τ=5 мин; разбавитель: 1- ВКК-парафин; 2- керосин Рисунок 2 – Зависимость степени извлечения золота 5% ДОСот концентрации соляной кислотыПри разработке аналитических методик определения металлов возникает вопрос: можно ли оставлять растворы, полученные после проведения стадии кислотного разложения проб, перед проведением стадии концентрирования или же как можно быстрее проводить извлечение металла. Для ответа на этот вопрос была проведена экстракция из свежеприготовленных растворов золота и из растворов через 8 суток после их приготовления экстрагентом -5 % ДОС-парафин-ВКК (рисунок 3). В интервале концентрации соляной кислоты 0,1-2,0 М экстракция протекает идентично для обоих растворов, что нельзя сказать о растворах с рН=2 и рН=3, в этом случае степень извлечения резко снижается от 55 % до 2 %. Спектрофотометрическое исследование комплексов золота в исходных растворах показало изменение ионных форм золота после их приготовления [7]. По-видимому, в растворе образуются неизвлекаемые соединения золота. Поэтому можно сделать вывод о том, что при проведении анализа желательно стадию концентрирования проводить из кислых растворов СHCl=0,1-3,0 М, а если раствор имеет меньшую кислотность, то экстрагировать сразу после проведения стадии разложения проб. В реальных системах, как правило, форма существования металлов в водной и органической фазах различна, следовательно, коэффициенты распределения металлов зависят от исходной концентрации элемента в водной фазе. Если при увеличении концентрации металла происходит увеличение коэффициентов распределения металла, то это связано с процессами агрегации в органической фазе. Уменьшение коэффициентов распределения с увеличением концентрации металла свидетельствует либо о полимеризации металла в водной фазе, либо о диссоциации экстрагирующегося соединения в экстракте. 
CAu =12 мкг/мл, О:В=1:10, τ=5 мин:1- свежеприготовленные растворы; 2- растворы золота через 8 суток после приготовления Рисунок 3 – Зависимость степени извлечения золота 5% ДОС-ВКК-парафин от кислотности водной фазы Для выяснения возможности экстракционного извлечения различных концентраций золота, а также полимеризации золота в водной фазе было исследовано влияние концентрации металла на его экстракцию расплавом 5 % ДОС-ВКК-парафин. Концентрацию золота варьировали от 2,4 мкг/мл до 150 мкг/мл при соотношении объёмов органической и водной фаз 1:10, время контакта фаз составляло 5 минут. Золото количественно переходит в органическую фазу в изученном интервале концентраций золота. Емкости экстрагента достаточно, чтобы сконцентрировать золото из растворов даже с содержанием 150 мкг/мл. На рисунке 4 приведена логарифмическая зависимость равновесных концентраций золота в органической и водной фазах. Из уравнения прямой lgCo-lgCв следует, что тангенс угла наклона прямой близок к единице. Это свидетельствует о том, что в водной фазе не происходит полимеризации комплексов золота. 
СHCl=0,5 M; О:В=1:10, τ=5 мин Рисунок 4 – Изотерма экстракции золота 5% ДОС-ВКК-парафин Изучение влияния концентрации экстракционного реагента на извлечение золота необходимо для выбора его оптимальной концентрации при экстракции металла. Логарифмическая зависимость коэффициента распределения золота от концентрации экстракционного реагента показана на рисунке 5. Данная зависимость представляет собой прямую с тангенсом угла наклона, близким к единице, что свидетельствует о том, что в реакции экстракции золота участвует одна молекула экстракционного реагента. Количественного извлечения золота можно достичь при концентрации ДОС 0,1 М (2,6 %) в экстрагенте. Исходя из проведенных исследований закономерностей экстракции золота ДОС, а именно, влияния концентраций металла в водной фазе и экстракционного реагента в органической фазе на коэффициенты извлечения золота, можно сделать вывод о том, что в органическую фазу переходит комплекс золота следующего состава: AuCl3·R2S. 
CAu =12 мкг/мл, СHCl=0,5 M,О:В=1:10, τ=5 мин; разбавитель: ВКК-парафин Рисунок 5 – Логарифмическая зависимость коэффициента распределения от концентрации ДОС Таким образом, для извлечения золота из растворов был выбран 5 % ДОС-ВКК-парафин. Были приготовлены твердые градуировочные образцы. Содержание золота в градуировочных образцах и соответствующие им средние значения интенсивностей представлены в таблице 3. Измерение интенсивности аналитического сигнала (количество импульсов в секунду) проводили 6 раз для каждого образца. Таблица 3 – Результаты анализа градуировочных образцов методом РФА
Используя полученные значения, была построена градуировочная характеристика, отражающая зависимость интенсивности аналитического сигнала золота от содержания металла в градуировочных образцах (%) (рисунок 6). Коэффициент аппроксимации градуировочной характеристики составляет 0,9958, что свидетельствует о жесткой корреляции между значениями ωAu (содержание золота) и Рисунок 6 – Зависимость интенсивности аналитического сигнала золота от содержания металла в градуировочном образце при его рентгенофлуоресцентном определении Заключение На основании проведённых исследований экстракции золота трибутилфосфатом и диоктисульфидом в керосине и смеси парафин-ВКК из солянокислых растворов можно сделать следующие выводы: Условиями количественного извлечения золота 20 % ТБФ являются: СНСl = 0,5-3,5 М (ТБФ-керосин). Максимальное извлечение золота данным экстрагентом составляет 99 %. 20 % ТБФ-парафин-ВКК количественно не извлекает золото. Степень извлечения золота 5 % ДОС-ВКК-парафин в области СHCl =0,5-3,0 М составляет 98-99 %. Данный экстрагент может быть использован для разработки рентгенофлуоресцентной методики определения золота. На основании метода сдвига равновесий предложен состав экстрагируемого комплекса золота с ДОС: AuCl3·R2S. Градуировочная характеристика экстракционно - рентгенофлуоресцентного определения золота в экстрактах линейна в диапазоне концентраций 4,0·10-3-1,7·10-1 % масс. Значение предела обнаружения составляет 5,0·10-4 % масс. Список литературы
8 РМГ 54-2002. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Характеристики градуировочных средств измерений состава и свойств веществ и материалов. Методика выполнения измерений с использованием стандартных образцов. - М.: Изд-во стандартов, 2004. – 9 с. References
жүктеу/скачать 236 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, % масс.
, имп/с
- среднее значение интенсивности аналитического сигнала золота, имп/с.
