2.3 Определение состава экстрагируемого комплекса

Для определения состава экстрагируемого комплекса кадмия был использован метод сдвига равновесия.

_{В основе метода сдвига равновесия (метод тангенса угла наклона) лежит зависимость коэффициента распределения кадмия (}18) от концентраций экстрагента, при постоянстве всех других параметров.

(18),

где - концентрационная константа равновесия, S – равновесная концентрация экстрагента.

Данный метод можно использовать только при экстракции из раз­бав­лен­ных растворов, когда можно принять, что коэффициенты активностей ком­по­нентов равны единице и постоянны, т.е. активности компонентов рав­ны их концентрациям. Кроме того, в изучаемой системе концентрация экст­ра­гента должна быть намного больше концентрации извлекаемого металла, тогда можно будет принять, что исходная концентрация экстрагента равна его равновесной концентрации [Казаринов И.А. Физико-химические свойства и электрохимическое поведение гидроксида кадмия. Дисс. На соискание уч. ст. к.х.н. Саратовский гос. ун-т, 1980, Саратов, 18 с.].

Была изучена экстракция кадмия раствором НБЭА-2 в керосине + 25 % октанола, с концентрацией в диапазоне от 0,05 до 0,5 моль/л. Исходный раст­вор содержал 0,96 г/л кадмия при рН_const.- 8,30. Полученные данные приве­дены в табл. 7 и в виде зависимости lg D_Cd от lg C_равн., на рис. 14.

Таблица 7

Влияние концентрации экстрагента на извлечение кадмия.

СНБЭА-2 моль/л	ХCd, моль/л	YCd, моль/л	DCd	lоgDCd	lоgСравн
0,05	0,0085	0,0001	0,012	-1,92	-1,3
0,1	0,0084	0,0002	0,024	-1,62	-1
0,28	0,0081	0,0005	0,062	-1,2	-0,55
0,39	0,0059	0,0027	0,46	-0,34	-0,41
0,5	0,0048	0,0038	0,79	-0,1	-0,3

Рис.14 Билогарифмическая зависимость коэффициента распределения кадмия от концентрации НБЭА-2.

Как видно из представленных данных, по мере роста концентрации экстрагента, коэффициент распределения кадмия возрастает. Тангенс угла наклона зави­си­мости lg D_Cd = f (lg C_равн.) оказался близок к двум (tga=1,76), то есть соот­ношение металл-реагент в экстрагируемом комплексе равно 1 : 2.

Основываясь на полученных и литературных данных по экстракции кадмия азотсодержащими экстрагентами было предположено, что экстрагент НБЭА – 2 экстрагирует кадмий за счет образования хелата по следующему уравнению:

2RH + Сd(OH)⁺ → R₂Cd + H₂O + H⁺ ()

2.4 Изучение процесса реэкстракции кадмия

Реэкстракция является неотъемлемой частью экстракции. Поэтому нами была изучена реэкстракция кадмия серной кислотой. Концентрацию H₂SO₄ изменяли в диапазоне от 0,5 до 2 М. Реэкстракцию кадмия проводили из органической фазы, содержащей 1 г/л металла. Полученные результаты представлены в табл. 10 и на рис. 17.

Таблица 10

Влияние концентрации серной кислоты на реэкстракцию кадмия

№	СH2SO4, M	YCd, г/л	XCd, г/л	ECd, %
1	0,5	0,05	0,95	95
2	1	0,03	0,97	97
3	1,5	0,005	0,995	99,5
4	2	0,005	0,995	99,5

Рис. 17. Влияние концентрации H₂SO₄ на реэкстракцию кадмия.

Из полученных данных видно, что по мере увеличения концентрации серной кислоты, степень извлечения кадмия из органической фазы возрастает и достигается практически полная реэкстракция металла при концентрации серной кислоты 1,5 М H₂SO₄.

Для определения условий равновесия при реэкстракции кадмия, было изучено влияние времени контактирования объемов фаз на реэкстракцию кадмия. Полученные результаты представлены в табл. 11 и на рис. 18:

Таблица 11

Влияние времени контактирования водной и органической фаз на реэкстракцию кадмия

№	τ, мин	YCd, г/л	XCd, г/л	ECd, %
1	5	0,005	0,995	99,5
2	10	0,005	0,995	99,5
3	15	0,005	0,995	99,5
4	30	0,005	0,995	99,5
5	60	0,005	0,995	99,5

Рис.18 Влияние времени контакта фаз на реэкстракцию кадмия

Из полученных данных видно, что равновесие на стадии реэкстракции устанавливается очень быстро, достаточно проводить перемешивание фаз всего лишь в течение 5 минут.

14