Mavzu: Neytral

16-Ma’ruza

Mavzu: Neytral, anionalmashuv va kationalmashuv ekstraksiya (2-soat).

Reja:

1. Neytral ekstragentlarni xususiyatlari

2. Tributilfosfat bilan ekstraksiyalash

3. Anionalmashuv ekstraksiyasi

4. Kationalmashuv ekstraksiyasi

Neytral ekstragentlarni xususiyatlari

1.Sulfat tuzlaridan uranni ekstraksiyalashda uch turdagi eritmalarda Di2 EGFK, TAA va TBF xamda suyultirilgan dizel yoqilg‘isi yoki kerosinda olib boriladi. Uran sulfat tuzida kationlar UO₂ ²⁺ va anionlar [UO₂(SO₄)₂]₂ ko‘rinishida joylashadi.

Neytral ekstragentlarga atomlari faol, elektron - donor xususiyatiga ega bo‘lgan organik birikmalar kiradi. Ularni kislorod, azot va oltingugurt tarkibli guruhlarga ajratish mumkun. Gidrometallurgiyada qo‘llaniluvchi asosiy kislorod tarkibli ekstragentlar spirtlar, oddiy eferlar, ketonlar.

Kislorod tarkibli ekstragentlar - gidrometallurgiya va radioximiyada ishlatiladi. Bularga spirtlar, oddiy efirlar, ketonlar; markaziy atomlari P va S va boshq.

Spirtlarda R-O-H va oddiy eferlarda R-O-R kislorodni faol atomi ikkita boshqa atomlar bilan bog‘langan bo‘ladi. (vodoroda yoki organik radikal). Sanoatda qo‘llaniluvchi odatdagi spirtlar R radikalda uglirodni atomlarini soni P-rimenyayemыye v promыshlennosti spirtы obыchno imeyut chislo atomov ugleroda v radikale R, ravnoye 6-12 ta bo‘ladi (texnik fraksiyani C7-C9).

Ketonlar RR¢C=O karbonil gruhidan iborat, ikkita alkil radikalida ikkita uglirod atomi bilan birikkan. Amaliyotda keng qo‘llaniladigan ketonlarni metilizobutilketon (MIBK) va siklogeksanon topilgan.

Markaziy atomi fosfor bo‘lgan ekstragentlar (ºP=O); neytral muhitni hosil qiluchi eyeng keng tarqalgan efer bu ortofosfat kislotasi ya'ni- tributil efir fosfor kislotasi (TRIBUTILFOSFAT, TBF): (RO)3P=O, bunda R - C4H9.

Markaziy atomi oltingugurt bo‘lgan ekstragentlar S (=S=O) - DIALKIL-SULFOKSIDЫ RR¢S=O, masalan, DIOKTILSULFOKSID (C8H17)2SO va siklik sulfoksidlar - neft sul'fidlarini oksidlash bilan olinuvchi neft sulfoksidlari (HCO).

Azot atomli donorli ekstragentlar - bu birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va to‘rtlamchi aminlar, bundan tashqari boshqa azot donorli atom tarkibli aminlar. Alkilli aminlar ammiakni ishlab chiqarishda olinidi.

Oltingugurt atomli donor ekstragentlari - bu turli xil organik sulfidlar, masalan dibutilsulfid (C₄H₉)₂S, difenilsulfid (C₆H₅)₂S. Oxirgilariga tiofon kiradi:

Organik sulfidlarni katta miqdorini neft sanoati chiqindilaridan ishlab chiqarish mumkun. Ushbu turdagi sulfidlar hozirgi vaqtda amaliyotda qo‘llanilmaydi lekin ekstragent sifatida istiqbolli hisoblanadi.

Tributilfosfat bilan ekstraksiyalash

TRIBUTILFOSFATneytral ekstragent hisoblanadi. Lekin, u kislotalik xususiyatini namoyon qiluvchi fosforli organik birikmalar sinfiga kiradi. Bu birikmalar kislotali ekstragentlar sinfini hosil qiladi.

Fosforli organik ekstragentlarni umumiy xususiyatlari.

Hozirga vaqtda fosforli organik birikmalar ekstraksiya jarayonlarida keng qo‘llanilmoqda. YUqori ekstraksiyalash xususiyatini namoyon qiladi, bu ekstragentlar uranli rudalarni qayta ishlashda yoki uran, plutoniyni ajratishda qo‘llaniladi.

Xossasi	Miqdori
Molikulyar massa, gr/mol	226,32
rangi	rangsiz
Zichligi r, gr/sm^3	0,973
Erish harorati,  °C	–80
Qaynash harorati,  °C	289
Chaqnash harorati,  °C	146
Dinamik Qovushqoqlik koeffitsienti m, santipuaz	0,332
25 °C harortda suvda eruvchanlik, gr/l	0,39
95 °C harortda suvda eruvchanlik, gr/l	64
Formulani tuzilishi

Neytral fosforli organiye birikmalar bilan ekstraksiyalash kislotali eritmalar, bunda organik fazani ajratib olish uchun turli xil kislotalar bilan sozlanadi. TBF bilan ekstraksiyalashda Suyuq suvli eritmalardan TBF ekstraksiyasida taqsimlanish koeffitsiyenti quyidagi qator bo‘yicha kamayadi:

TBF ekstragentni qushish amaliyotda sulfat muxitida uranni ekstaksiyalamaydi, uranni ajratish koeffitsiyentini oshiradi va tindirishda fazalarni ajralishini tezlashtirishga imkon beradi. Uranilsulfatni TBF bilan reaksiyasida solvat mexanizmi ushbu reaksiya bo‘yicha boradi:

2(C₄H₉O)₃PO + UO₂SO₄ = UO₂SO₄[(C₄H₉O)₃PO]₂

Kationalmashuv ekstraksiya

Organik kislotalar va ularning tuzlari bilan eritmalardan metall kationlarini ekstraksiyalash kationalmashuv ekstraksiya deyiladi.

Ekstraksiyaning mexanizmi, ajratib olinadigan metall kationi, ekstragentning kationi bilan almashishidan tashkil topgan. Bunga misol qilib quyidagi tenglamalarni keltirish mumkin:

a) kobalt kationini yog‘ kislotasining natriyli tuzi bilan ekstraksiyalash

b) indiy va molebdenil kationlarini di-2-etilgeksilfosfor (D2EGFK) kislotasi bilan ekstraksiyalash

bu erda R – radikaldagi uglerod atomlarining soni 7-9.

Kationalmashuv ekstragentlar bilan ekstraksiyalash jarayonining muvozanatini quyidagi misolda ko‘rib chiqamiz.

Organik kilotalar bilan kationlarni ekstraksiyalash quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

bu erda s – qo‘shimcha solvatlangan kislota molekulasi;

(HR)₂ – kislotaning juftlashgan molekulasi.

Tenglamaning konsentratsion muvozanat doimiyligi:

bu tenglamada

bu holda

bo‘ladi.
Anionalmashuv ekstraksiya

Gidrometallurgiyada ishlatiladigan anionalmashuvchi ekstragenlarning hammasi aminlar sinfiga tegishli (organik asoslar).

Aminilar – amiakninng xosilasidir.

To‘rtlamchi amin asoslarining tuzlari metall anionlarini quyidagi mexanizm bo‘yicha ekstraksiyaladi:

bu erda n – metall anionining zaryadi;

m – TAO tuzi anionining zaryadi;

Y – kislota anioni.

Kationalmashuv ekstraksiyaga quyidagi tenglamani misol tariqasida ko‘rsatsak bo‘ladi:

Anionalmashuv ekstragentlar bilan ekstraksiyalash jarayonining muvozanatini quyidagi misolda ko‘rib chiqamiz.

Anionalmashuv ekstraksiyasida sodir bo‘ladigan kimyoviy jarayonlarni quyidagi umumiy tenglama bilan ifodalash mumkin:

Reaksiyaning muvozanat doimiyligi

bu tenglamada

bu holda

bo‘ladi.

Uranni kationalmashuv dialkilfosfati bilan ekstraksiyalash mexanizmi: 2NH₄R₂PO₄ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + 2HR₂PO₄

UO₂²⁺ + 2HR₂PO₄ = UО₂(R₂PO₄)₂ + 2H⁺

bunda R=C₈H₁₇

Uranni uchlamchi amin bilan ekstraksiyalash da asosan uchlamchi amin xususiyati (anionalmashuv reaksiyasi mexanizmi):

2R₃ N+ H₂SO₄ = [R₃NH]₂SO₄

[R₃NH]₂SO₄ + UO₂[SO₄]₂^2- = [R₃NH]₂UO₂[SO₄]₂ + SO₄^2-