Общее понятия и закономерности экстракции
Экстрагент- органическое вещество, образующие с извлекаемым эллементом соединение, растворимое в орг фазе. Экстрагентами могут быть орг кислоты, сирты, эфиры, кетоны, амины… практически нерастворимы в водной среде.
Реагент –составная часть экстрагента, химически взаимодействующая с извлекаемым эллементом
Рэекстракия –процесс обратного извлечения вещества из экстракта (обычно в водную фазу_
Экстракт и рафинат - соотв. Органическая и водная фазы после экстракции.
Рэекстрагент - раствор обычно водной или или чистая вода используемый для извлечения вещества из экстракта
Рэекстракт – водная фаза полученая после экстракиции тоесть после извлечения метала из экстракта в водный раствор.
Промывка- процесс удаления примесей отдельной фазы сожержащее основное вещество(тоесть из экстракта или рэекстракта)
Промывной раствор –водный или органический раствор используемый для промывки
Высаливатель -инертное жидкое орг вещество не смешивающеисе с водой,служащее растворителем экстрагента применяемый для улутшения условий расслоения фаз и уменьшения вязкости реагента
Экстрагент должен обладать хорошей экстракционной способностю и селективностю по отношению к извлекаемому эелементу, малой растворимостю в воде , водных растворах кислот ищелочей. Важным условием явл. Легкость регенерации экстрагента с возращением его в цикл экстракиции и устойчивость его в водных ратсоврах .
Разбавители применяют для изменения плотности и вязкости экстрагента, снижения его потерь и улутшают условия расслаевания фаз
Важнейшим условием осущ. Для роцесса экстракции практическая нерастворимость орг и вод фазы друг в друге.
Экстракция нейтральными экстрагентами
К нейтральным экстрагентма относятся орг соединения в составе которых имеются активные атомы, обладающие электронно донорной способностю. Эти экстрагенты можно подразделить на кислородсодержащие (активный атом =О (две точки снизу и сверху) с двумя неподеленными парами электронов, азотосодержащие (активный атом -=И: ) и серосодержащие (активный атом S) два последних типа соединений содержат по одной неподеленной паре єлектронов.
Экстрагенты с центральным атомом фосфора -=Р=О , среди них нейтральные эфиры ортофосфорной кислоты , к которым относится самый распостраненный из нейтральных экстрагентов- трибутиловый эфир фосфорной кислоты (ТБФ)
ПРИМЕР:
Th(NO3)4 + 2ТБФ<-> Th(NO3)4*2ТБФ
UO2(NO3)2*6H2O + (C2H5)2O <-> UO2(NO3)2*5H2O*(C2H5)2O + H2O
Экстракция кислыми экстрагентами
Общий вид экстракции кислыми соединениями
Mebn+ + (n+q)HR0<-> MeRn *qHR0 +nHn+
C
Стадии процесса
- распределение молекул экстракционного реагента
HR0 <-> HRb K1= [HR]b/[HR]0
- Диссоциация экстракционного реагента в водной фазе
HRb<->Hb+ + Rb- K2=[H+]b*[R-]b/[HR]b
- Образование экстрагируемого соединения
Mebn+ + nR-0<-> MeRnb K3= [MeRn]b/[Men+]b*[R-]nb
- Рапсределение экстрагируемого соединения между фазами
MeRnb<-> MeRn0 K4=[MeRn]0/[MeRn]b
- Сольватация экстрагируемого соединения в орг фазе
MeRn0 +qHR0<-> MeRn *qHR0 K5= [MeRn * qHR]0/[MeRn]0*[HR]q0
Экстракция внутрекомплексных соединений
Распостраненные реагент : ацетилацетон (АА); 8 – оксихинолин (оксин), теноилтрифторацетон (ТТА) , купферон
Реагенты класса бетта- дикетонов
Ацетилацетон (АА)
CH3-C-CH2-C-CH3<-> CH3-C=CH-C-CH3
II II I II
OOOHO (энол или енол)
Как правило ,образующиеся циклические групировки очень прочны. Размеры циклов могут быть самыми различными, обычно они шести или пятичленные
Теноилтрифторацетон (НТТА)
Так например с енольной формой ацетилацетона катионы Me(II) образуют хелаты
Фотка формулы
Особенность приведённых реагентов состоит в том что внутрикомплексное соединение с метолом обрзаует активная – энольная форма , содержащая сидроксильную группу. Так например с енольной формой ацетилацетона катионы метала (ІІ) образуют хелат.
Найболее широко для экстракционного разделения трансурановых элементов исользуют НТТА. С его помощю можно осуществить отделение нептуния (4) от плутония (3), урана (6) и т.д
Преймущество этого метода состоит в возможности экстракции из водных растворов , не содержащих высаливатель, что значительно упрощает концентрирования и захоронения радиоактивных отходов.
Существеным недостатком является малая скорость образования хелатов, что существено ограничивает его применение в промышленом масштабе.