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鹽析萃取在貴金屬分析中的研究和運用

2017-12-26 12:46楊通通
成長·讀寫月刊 2017年12期
關(guān)鍵詞:貴金屬硫酸銨

【摘 要】鹽析萃取為貴金屬萃取的主要方法。本文分析了鹽析萃取貴金屬的原理,在此基礎(chǔ)上,指出了鹽析萃取在貴金屬分析中的應用方法及影響因素。從實驗的角度,對硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系萃取分離金的方法進行了闡述,并對其萃取效果進行了觀察,證實了鹽析萃取在貴金屬分析中的運用價值。

【關(guān)鍵詞】鹽析萃??;貴金屬;硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系

萃取為化學分離方法的一種。傳統(tǒng)的貴金屬萃取方法,通常以“與水不相容”作為標準,選擇萃取溶劑。采用該方法萃取,效率低、分配系數(shù)小、萃取時間長、效果差。鹽析萃取為新型貴金屬萃取方式的一種,與傳統(tǒng)方法相比,操作更加簡單,值得給予進一步的研究,以使鹽析萃取貴金屬方法的應用范圍得到拓展。

一、鹽析萃取貴金屬的原理

酸性水溶液中,貴金屬通常呈絡陰離子的形式。將鹽析萃取的萃取劑加入至酸性水溶液中,萃取劑與酸性水溶液可隨之產(chǎn)生反應,形成聚合物或締合物[1]。繼續(xù)加入無機鹽,部分大分子的疏水性可顯著提高。如萃取劑與無機鹽的量能夠達到一定指標,分離則可實現(xiàn)。目前,Na2以及CO3等,為貴金屬萃取所應用的主要無機鹽類型。上述無機鹽與萃取劑融合后,溶液的PH值將有所改變,使得碳酸鹽逐漸沉淀,萃取效果一般較差。將(NH2)2 SO4代替Na2以及CO3作為貴金屬萃取所應用的無機鹽,能夠有效解決上述問題[2]。

二、鹽析萃取在貴金屬分析中的應用方法及影響因素

(一)鹽析萃取方法

超臨界萃取,為鹽析萃取貴金屬的主要方法,具有萃取效率高、操作簡單的優(yōu)勢。超臨界萃取要求首先將金屬離子轉(zhuǎn)換為金屬絡合物。以此為基礎(chǔ),將其分離。目前,薄層色譜及紅外等技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),并被應用到了鹽析萃取過程中,取得了良好的效果[3]。

(二)鹽析萃取效果的影響因素

1.鹽析萃取劑的類型

鹽析劑屬于鹽析萃取貴金屬的過程中需應用的主要物質(zhì),鹽析劑的種類以及使用量等,均為影響萃取效果的主要因素。Na2CO3、NaCl以及(NH2)2 SO4等,為萃取過程中常用的鹽析劑。幾者相比,Na2CO3具有分相能力強的優(yōu)勢,但如采用該鹽析劑萃取,容易產(chǎn)生碳酸鹽沉淀,萃取效果差。(NH2)2 SO4具有溶解度大的優(yōu)勢,但分相能力較差。有關(guān)人員可視需求選擇鹽析劑。無論采用何種鹽析劑萃取,分相的效果均與鹽析劑的使用量正相關(guān)。后者的使用量越大,前者的效果越好。因此,在無其他限制條件的情況下,可適當增加(NH2)2 SO4的使用量,以使之分相效果差的缺陷得到彌補,提高該鹽析劑的應用水平。

2.溶液的酸度

除鹽析劑的類型外,溶液的酸度同樣會對鹽析萃取貴金屬的效果造成影響。以分相的過程為例,該過程需將溶液與鹽融合,使兩者反應,進而將貴金屬分離。在溶液量不變的情況下,溶液的酸度越高,需加入的鹽越多。當SO2-4酸度過大,轉(zhuǎn)化為HSO4時,分相的難度會進一步加大。實踐研究發(fā)現(xiàn),將溶液的PH值控制在2--6之間較為適宜。

3.絡合劑的類型

貴金屬萃取過程中,萃取所針對的物質(zhì),主要為貴金屬絡合物。為提高萃取效率及質(zhì)量,合理選擇絡合劑較為關(guān)鍵。Au(Ⅲ)、Cl-以及I-等,均為有利于絡陰離子形成的主要物質(zhì)。如采用Au(Ⅲ)作為絡合劑,必須將Br-及I-與之聯(lián)合應用,才可保證萃取的過程能夠有效完成。以乙醇-鹽-水-5-Br-PADAP體系為例,當溶液的酸度為4.6時,僅小部分貴金屬離子能夠被萃取,其余Rh(Ⅲ)等,萃取率較高??梢姡煌慕j合劑適用于不同離子的萃取。如絡合劑選擇錯誤,很容易對萃取的效率及效果造成影響。

4.萃取溫度

鹽析萃取貴金屬的過程中,萃取溫度是影響萃取效果的主要指標。通常情況下,貴金屬的萃取對溫度的要求不嚴格,常溫萃取即可。但部分絡合反應具有一定的特殊性,必須適當將萃取溫度調(diào)高,才可使反應在短時間內(nèi)完成。以貴金屬金的萃取為例,TritonX-100-辛醇體系,為金萃取的主要鹽析體系。常溫萃取,時間較長。將溫度增加至34℃后,可于10min后分相,萃取效率能夠有效提升,萃取率同樣可顯著提高。萃取的加溫方式包括微波與水浴兩種。采用微波加溫6min后,在TritonX-100-辛醇體系下萃取金,萃取率可達97%。貴金屬銠,采用60℃水浴的方式加溫2min,萃取率同樣能夠達到97%。與之對比,常溫下萃取劑,萃取率僅為12.4%??梢?,針對部分金屬,應通過加溫的方式縮短萃取時間,提高萃取率。

三、鹽析萃取在貴金屬分析中運用方法及效果

以硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系萃取分離金的過程為例,對鹽析萃取在貴金屬分析中運用方法進行了闡述,并對其萃取效果進行了觀察:

(一)儀器與試劑

(1)儀器:分光儀、分光光度計、酸度計。(2)濃度為0.01g/L的金標準溶液、分析純無水乙醇、分析純溴化銨及硫酸銨。

(二)萃取方法

(1)準備金屬離子試劑及無水乙醇,將兩者融合,調(diào)節(jié)溶液的酸度。(2)采用水稀釋,待溶液量達到10ml時停止。(3)將(NH4)2SO4加入溶液中,0.5min后,觀察分相情況。(4)分相后,將乙醇移除,測量金屬離子的量。(5)計算貴金屬金的萃取率。

(三)分離方法

1.二元混合體系分離方法

(1) 在考慮Au(Ⅲ)萃取率的基礎(chǔ)上,合成二元體系。(2)對比Au(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)及Al(Ⅲ)等的分離效果。

2.多元混合體系分離方法

(1) 取Au(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)Mn(Ⅲ)及Al(Ⅲ)等分別100μg,加入溶液溶。(2)觀察Au(Ⅲ)的萃取率。

(四)萃取結(jié)果及分析

通過對萃取效果的觀察發(fā)現(xiàn),取50μg的Au(Ⅲ)萃取貴金屬金,萃取率可達99.8%,表明,硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系可使Au(Ⅲ)得到就很好的分離,將該體系應用到貴金屬金的萃取過程中,效果較好。

(五)討論

通過對硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系萃取分離金實驗的觀察發(fā)現(xiàn),硫酸銨的使用量、溶液的酸度及KBr與KCl屬于影響Au(Ⅲ)的主要因素。當硫酸銨的使用量為23μg時,Au(Ⅲ)為90.3%。適當增加硫酸銨的使用量,使溶液的濃度得以提升,Au(Ⅲ)的萃取率可達到100%。當各離子的使用量均為50μg時,PH=1時,Au(Ⅲ)的萃取率為59%。隨著PH值的增加,Au(Ⅲ)的萃取率隨之提升。表明,溶液的酸度是影響鹽析萃取貴金屬萃取率的主要因素。通過對KBr與KCl對Au(Ⅲ)萃取率的影響的觀察發(fā)現(xiàn),當KBr濃度為0.01/ml,KCl溶液為0.01g/ml時,兩者的萃取率分別為44%及25.6%。當KBr濃度為0.03/ml時,萃取率達到最高,為100%。當KCl濃度為0.04/ml時,萃取率達到最高,為82.5%。可見,采用KBr在硫酸銨-溴化鉀-乙醇體系下萃取金,萃取率更高。表明,鹽析劑的類型對貴金屬萃取率的影響較大。

四、結(jié)論

鹽析萃取貴金屬的過程中,應根據(jù)萃取的目的,合理選擇鹽析劑及絡合劑。同時,將溶液的酸度控制在一定標準下,以使萃取率得以提升。另外,考慮到萃取溫度對萃取率的影響,可根據(jù)萃取金屬種類的不同,采用水浴或微波的方法,使萃取溫度得以提升,提高萃取率。

作者簡介:楊通通(1996-),男,甘肅通渭,地址:遼寧省錦州市科技路19號渤海大學.單位:渤海大學.職務:學生,學歷:本科。

參考文獻:

[1]袁萬里,靳超,馬天明.金屬載體催化轉(zhuǎn)化器貴金屬含量檢測中的被測溶液溫度對吸光度影響的分析與研究[J].摩托車技術(shù),2017,(04):57-61.

[2]陳雯,趙文虎,金婭秋.原子吸收光譜法測定貴金屬合金中的鉻[J].貴金屬,2016,37(02):65-69.

[3]段江山.對比分析微波密閉消解法與傳統(tǒng)分解法在貴金屬處理中的應用[J].硅谷,2014,7(16):70+63.endprint

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