МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИСМУТА С ДИФЕНИЛТИОКАРБАЗОНОМ В ЧИСТЫХ РАСТВОРАХ И В ПРИСУТСТВИИ ПОСТОРОННИХ ИОНОВ

АННОТАЦИЯ

Решается проблема повышения степени чистоты металлов и их соединений в цветной металлургии попут­ным извлечением ценных компонентов, связанна с их удалени­ем  на различных стадиях технологического цикла, как вредных примесей. Данные исследования свидетельствуют о том, что разработанный новый вариант экстракционно-фотометрического метода определения висмута является более избирательным по сравнению с существующим определением висмута с дитизоном. Наряду с высокой чувствительностью и селективностью метод обеспе­чивает и высокую точность определений.

ABSTRACT

The problem of increasing the purity of metals and their compounds in non-ferrous metallurgy by the associated extraction of valuable components, associated with their removal at various stages of the technological cycle as harmful impurities, is solved. The research data indicate that the developed new version of the extraction-photometric method for determining bismuth is more selective compared to the existing determination of bismuth with dithizone. Along with high sensitivity and selectivity, the method also ensures high accuracy of determinations.

Ключевые слова: Руда, металлы, азореагенты, экстракт, диметилформамид, дифенилтиокарбазон, тиомочевина.

Keywords: Ore, metals, azo reagents, extract, dimethylformamide, diphenylthiocarbazone, thiourea.

В последние десятилетия наблюдается некоторое сни­жение содержания металлов в рудах большинства мес­торождений. Для увеличения производства цветных, редких и драгоценных металлов приходится разрабаты­вать более сложные в горно-геологическом отношении рудные залежи; вовлекать в переработку труднообогатимые руды с низким содержанием металлов; использовать отвалы длительно хранящихся полупродуктов и отходов металлургического производства; разрабатывать и внедрять новые технологические процессы; осуществлять многие технические мероприятия для уменьшения потерь руды в недрах и разубоживания её при добыче, повы­шения извлечения металлов при обогащении руд и ме­таллургической переработке концентратов.

В ряде под отраслей цветной металлургии (производ­ство меди, никеля, цинка, свинца, титана и др.) попут­ное извлечение ценных компонентов связано с удалени­ем их на различных стадиях технологического цикла как вредных примесей, препятствующих нормальному течению процесса и получению основных металлов нуж­ной степени чистоты. Поэтому попутное извлечение по­могает успешно решать проблему повышения качества металлов и их соединений.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

В мерные цилиндры емкостью 25 мл с притертой пробкой вносят анализируемый раствор, содержащий 0,5-60 мкг висмута (III), до­бавляют 1,0 мл 5 М раствора серной кислоты, 2 мл диметилформамида (ДМФА) и объем раствора разбавляют до 9 мл водой и приливают I мл 0,2 М йодида натрия, содержащего1% аскорбиновой кислоты, 5 мл хлороформа и встряхивают в течение 5-10 с. Смесь переносят в делительную во­ронку, отделяют водную фазу, к экстракту приливают 5 мл 0,002%-ного хлороформного раствора дифенилтиокарбазона, 2 мл ацетатно-аммиачного раствора с рН 3,5 и встряхивают 5-10 с. Образовавшийся комплекс висмута с дифенилтиокарбазоном в органической фазе отфильтровывают через фильт­ровальную бумагу в кюветы и измеряют оптическую плотность комп­лекса относительно холостого опыта. Воспроизводимость определений находится в пределах 2-4%.  Построено три градуировочных графика в интервалах 0.5-5.0; 5.0-30; 30-60 мкг висмута. Оптические плотности комплексов измеряют в кюветах с толщиной слоя 20, 10 и 5 мм соответственно.

Для выяснения возможности определения висмута из сложных по составу образцов было изучено влияние посторонних ионов на опре­деление висмута. При этом в исследуемый раствор предварительно добавляют определённые количества посторонних ионов или соедине­ний, в отдельных случаях добавляют маскирующие агенты или промы­вают хлороформный экстракт промывочным раствором.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты определения висмута в присутствии посторонних ионов, в которых погрешность определений не превышает 2 – 5%, приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Сравнительная избирательность определения  висмута азореагентами 1-(2 пиридилазо)-2-нафтола (ПАН),  5-(2-пиридилазо)-2-моноэтиламино пара крезола (ПААК), 2-(2-пиридилазо)-5-диэтилметааминофенола (ПААФ)

Примечание: М - посторонние ионы или соединения; M/Bi  - допустимое кратное отношение к. висмуту по массе; I - в присутствии 20 мг тиомочевины; 2 - в присутствии 200 мг винной кислоты; 3 - в присутствии 100 мг NaF; 4 - без фильтрования экстракта комплекса висмута; 5 - с нагреванием осадка йодида таллия на водяной бане 3-4 мин; 6 - в присутствии 350 мг Na₂SO₄ 7 - в присутствии 100 мг аскорбиновой кислоты.

В условиях экстракции висмута совместно экстрагируется ионы ртути, меди, кадмия, сурьмы и палладия, которые мешают определе­нию висмута. При определении 20 мкг висмута в присутствии 100-кратных количеств Pd и Cu, 500-кратного Pt(IV) в водную фазу добавляют до 15 мг тиомочевины, 1000-кратных количеств W(VI) 300 мг винной кислоты, 2000-кратных количеств Sb(III)–100 мг NaF. В присутствии .2-100-кратных количеств Tl(I)  водную фа­зу нагревают 2-3 мин на водяной бане. В присутствии 4-10000-кратных коли­честв Cd оптическую плотность комплекса висмута с дифенилтиокарбазоном измеряют без фильтрования. Определению висмута мешают только ионы ртути.

Таблица 2.

Сравнительная избирательность определения висмута  дифенилтиокарбазоном (взято 20 микрограмм висмута)

Примечание:  М-посторонние ионы или соединения; - допустимое кратное отношение к висмуту по М/Bi массе; 1-в присутствии 20 микрограмм тиомочевины; 2- в присутствии 200 мг винной кислоты; 3-в присутствии 100 мг KF; 4-без фильтрования экстракта комплекса висмута; 5-с нагреванием осадка йодида таллия на водяной бане 3-4 мин; 6- в присутствии 100 мг аскорбиновой кислоты.

Полученные данные, приведённые в табл.3, показывают, что разработанный новый вариант экстракционно-фотометрического метода определения висмута является более избирательным по сравнению с существующим определением висмута с дитизоном, где комплексобразование проводится в водной фазе.

Малая избирательность определения металлоионов с применени­ем азосоединений и других органических реагентов характеризуется проведением их комплексообразования в водной фазе.

Проведенные исследования позволяют заключить, что ге­тероциклические азосоединения на основе пиридина являются весьма ценными аналитическими реагентами для экстракционно-фотометрического определения таллия и висмута. Этому способствуют высокая чувствительность реагентов, контрастность изменения окраски при комплексообразовании, устойчивость образующихся комплексов.

Таблица 3.

Результаты определения висмута с реагентом 5-(2-пиридилазо) 2-моно этиламинопаракрезола (ПААК) в модельных растворах, составленных по типу металлического никеля, свинца и кобальта (n=4; ρ=0,95).

Таблица 4.

Результаты определения висмута с ПААК в производственных растворах 

(n=4; ρ=0,95).

Для определения висмута в модельных и производственных растворах реагентом ПААК отбирают 1 мл аликвотной части раствора, содержащего 1-150 мг висмута. Дальнейший анализ проводят по методике определения в чистых растворах. Содержание висмута определяют по калибровоч­ному графику. Полученные данные анализа висмута в объектах (табл. 1-4) показывают, что разработанные методы определения висмута в сложных объектах реагентами 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола, ПAAK, 2-(2-пиридилазо)-5-диэтилметааминофенола и дифенилтиокарбазон по срав­нению с известными являются высокоизбирательными, простыми и бо­лее быстрыми по выполнению, воспроизводимыми и более точными.

Сравнение экспериментальных данных с известными методами определения показало, что наиболее избира­тельные способы экстракции галогенидных комплексов таллия, висму­та и золота из сильнокислой среды хлороформом или бензолом в присутствии ДМФА и комплексообразования, при последующем добав­лении органического реагента в органическую фазу. Степень избира­тельности здесь значительно выше, т.к. контакт посторонних металлоионов с органическим реагентом устраняется.

Следует отметить, что избирательность определения таллия, висмута с 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом, 5-(2-пиридилазо)-2-моноэтиламинопаракрезолом, 2-(2-пиридилазо)-5-диэтилметааминофенолом и золота с метиловым фиолетовым, бриллиантовым зеленым и метиленовым голубым резко не отличаются друг от друга. При комплексообразовании таллия, висмута и золота с органическими реагентами в органической фазе отпадает необходи­мость реэкстракции, которая неизбежно ведёт к потерям, поэтому наряду с высокой чувствительностью и селективностью метод обеспе­чивает и высокую точность определений. Все это даёт возможность определения микрограммовых содержаний таллия, висмута и золота в сложных по составу объектах с высоким содержанием посторонних ионов. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют заключить, что ге­тероциклические азосоединения на основе пиридина являются весьма ценными аналитическими реагентами для экстракционно-фотометрического определения таллия и висмута. Этому способствуют высокая чувствительность реагентов, контрастность изменения окраски при комплексообразовании, устойчивость образующихся комплексов.

Список литературы:

1. Zolotov V.A., Sharhova N.V., Kiselova O.A. The coextraction of chenium with pyridylazonaphtolate of indium iron(III) andthallum(III)// Anal. Chem.. Acta. -1975. – 78. -№2. –р. 405-409.
2. Олейник И. Л. Повышение глубины переработки фосфатного сырья с попутным извлечением редкоземельных металлов / автореферат кандидата наук, 2021. –С.21.
3. Кенбеилова С.Ж., Таскарина А.Ж. Комплексное использование минерального сырья. Учебное пособие. Павлодар:ПГУ им. С. Торайгырова, 2008. – С 80.
4. Пягай И.Н. Переработка отвального шлама глиноземного производства с извлечением скандиевого концентрата / Записки Горного института. 2016. Т. 218. С. 225-232.
5. Kap Lubomir, Ruzvich Eduard. Sensitive metod for ekstraktion – photometrik determinetion of txallium//Akta Univ. Ralask. Olomic. Fak. rerum  natur. -1974. №45. – p. 87-96.
6. Constantineseu cecilia, Antonescu Lusia. Determinarca spektrofotometrik a Tl(III) cu Rouge Astrazon 6V//Rev.chim (RSR).-1981.-v.32.№5.-p.477-479.
7. Юлдашев А.М., Эшмухамедов М.А., Ибрагимов Б.Т., Талипов С.А., Гаппаров Х.Л., Махкамов К.К.  Структура комплексов трет-бутилкаликс[4]арена с фенолом и циклогексилкаликс[4]арена с толуолом. а) НУУз им. М. Улугбека, б) институт Биоорганической химии им. Акад. А.С. Садыкова АН РУз. // АН РУз. Химия Природных Соединений. -1999. –Специальный выпуск. –С.76-77.
8. Бозоров О.Н., Эшмухамедов М.А., Сафаев М.А. Синтез солей металлов при очистке газовых компонентов сорбционным методом. Узбекский журнал Вестник ТашГТУ. 2013. С. 115-119.