УСТАНОВЛЕНИЕ ТИПА СОЛЬВАТА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ПРИ ЕЁ ЭКСТРАКЦИИ ТРИБУТИЛФОСФАТОМ
Аннотация
Исследована экстракция фосфорной кислоты раствором три-н-бутилфосфата (ТБФ) в толуоле из ее индивидуальных водных растворов в диапазоне концентраций 0 – 11 М. Эксперименты выполнены при комнатной температуре (20 ± 1 °С). Построена изотерма экстракции фосфорной кислоты в условиях равенства объемов насыщающей водной фазы и принимающей органической фазы. Изотерма экстракции нелинейная, но до концентрации кислоты в водной фазе ~8 М она близка к линейной, а при более высоких концентрациях количество извлеченной кислоты резко возрастает. Для установления механизма извлечения кислоты в системе фосфорная кислота – 0,1 М раствор ТБФ в толуоле предлагается метод сочетания лабораторного и вычислительного эксперимента. Определены оптимальные параметры, описывающие экстракцию фосфорной кислоты из индивидуальных водных растворов. Расчеты выполнены в двух приближениях. В первом приближении принимается условие идеальности систем. Во втором приближении учитывается отклонение свойств растворов от идеальных и вводятся коэффициенты активности фосфорной кислоты в водном растворе. Для двух приближений показано преимущественное извлечение молекул фосфорной кислоты в виде сольватов типа H3РО4 ∙ nТБФ (где n = 1, 3). В диапазоне концентраций фосфорной кислоты в водной фазе от 6 до 11 М оценены значения констант равновесия, которые описывают процессы и реакции, протекающие в системе: ступенчатую диссоциацию кислоты, распределение ТБФ, образование сольватов фосфорной кислоты, распределение образовавшихся сольватов кислоты, смещение ионных равновесий в водной фазе. Математически указанные процессы учитываются с использованием закона действующих масс и уравнений материального баланса. Считается, что в системе установилось равновесие, отвечающее данной температуре и давлению. Рассчитанные значения концентраций сольватов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
Литература
Kochetkov S.P., Smirnov N.N., Ilyin A.P. Concentration and purification of phosphoric acid. Ivanovo: Ivan. Gos. Khim.-Tekhnol. Un-t. 2007. 304 p. (in Russian).
Beglov B.M., Zhekeev M.K. The prospects of production of phosphorus, fertilizers and salts of different function on the basis of extraction phosphoric acid. Khim. Prom. 2002. N 6. P. 21-23 (in Russian).
Pozin M. E. Technology of mineral salts (fertilizers, pes-ticides, industrial salts, oxides and acids). P. II. L.: Khimiya. 1974. 768 p. (in Russian).
Kochetkov S.P., Bryl S.V., Rukhlin G.V. Current ecolog-ical trends in technology of processing of natural phos-phates. Sistem. Tekhnol. 2016. N 19. P. 115-121 (in Rus-sian).
Kim S. World market of phosphoric acid. Consumption of fertilizers steadily grows in the world. Chem. J. 2011. N 12. P. 20-24.
Olifson A.L., Makhov S.V. Research in the field of com-plex processing of phosphate raw materials. Comparative analysis of the work of researchers for 1970-2012. Mos-cow. 2015. 426 p. (in Russian).
Market of phosphoric acid. Current situation and forecast of 2018-2022 [An electronic resource]. Market researches of the markets [website]: http://alto-group.ru/otchot/marketing/406-rynok-fosfornoj-kisloty-tekushhaya-situaciya-i-prognoz-2014-2018-gg.html (date of the address of 15.12.2018).
Hannachi A., Habaili D., Chtara C., Ratel A. Purifica-tion of wet process phosphoric acid by solvent extraction with TBP and MIBK mixtures. Separat. Purificat. Tech-nol. 2007. V. 55. P. 212-216. DOI: 10.1016/j.seppur.2006.12.014.
Hamdi R., Hannachi A. Comparative Simulation of the Purification of Wet Phosphoric Acid by Tbp, Mibk and a Mixture (MIBK+TBP). J. Chem. Eng. Proc. Technol. 2012. V. 3. N 2. DOI: 10.4172/2157-7048.1000134.
Kadyrova G.I., Kopkova E.K., Shchelokova E.A., Gromov P.B. Studying of the mechanism of extraction of phosphoric acid one-atomic aliphatic alcohols by an IK-spectroscopy method. Vestn. Kolsk. Nauch. Tsentra RAN. 2013. N 4. P. 67-73 (in Russian).
Kusmanov S.A., Akayev O.P., Parkayeva Yu.V., Gvozdeva A.N. Extraction of phosphoric acid from the CaO-N2O5-P2O5-H2O system by means of aromatic connections and esters. Vestn. KGU im. N.A. Nekrasova. 2012. N 1. P. 11-14 (in Russian).
Lembrikov V.M., Stepanov A.A., Konyakhina L.V., Volkova V.V., Ershova S.M., Pokidova O.V. Influence of the humic substances collecting in extractant on pro-cess of purification of phosphoric acid with tribu-tylphosphate. Khim. Tekhnol. 2005. V. 6. N 7. P. 2-5 (in Russian).
Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Volkova V.V., Perov A.A., Kiseleva O.V., Ershova S.M. Identification of the impurity collecting in an extractant in the course of purification of extraction phosphoric acid with tribu-tylphosphate. Zhurn. Prikl. Khim. 2004. V. 77. N 9. P. 1425-1429 (in Russian).
Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Volkova V.V. Influence of organic impurity on extraction of phosphoric acid with tribu-tylphosphate. Khim. Tekhnol. 2004. V. 5. N 9. P. 2-4 (in Russian).
Zaytzev V.A., Kopylov V.A., Repenkova T.G. Purification of extraction phosphoric acid from fluorine and sulfate ion with trial-kylamine. Khim. Promysh. 1977. V. 54. N 3. P. 197-199 (in Rus-sian).
Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Volkova V.V. Puri-fication of extraction phosphoric acid with use tribu-tylphosphate on pilot plant. Khim. Tekhnol. 2005. V. 6. N 6. P. 2-5 (in Russian).
Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Nikitin V.G., Volkova V.V. Purification of phosphoric acid with tribu-tylphosphate. Khim. Tekhnol. 2004. N 8. P. 4-8 (in Rus-sian).
Karmyshov V.F. Chemical processing of phosphorites. M.: Khimiya. 1983. - 304 p. (in Russian).
Lembrikov, V.M., Konyakhina, L.V., Volkova, V.V. The control of the purity of EPA by light absorption Khim. Tekhnol. 2005. V. 6. N 3. P. 38-43 (in Russian).
Yagodin G.A., Kagan S.Z., Tarasov V.V. Bases of liq-uid extraction. M.: Khimiya. 1981. 400 p. (in Russian).
Kizim N.F., Tarasenkova A.E. Isotherms of extraction of acids in the H3PO4-HNO3-H2O/(C4H9O)3PO-C6H5CH3 system. Izv. TulGU. Estestv. Nauki. 2018. N 1. P. 47-56 (in Russian).
Afonin M.A. The description of extraction of nitric, flu-oric and phosphoric acid tributylphosphate. Izv. Sankt-Peterburg. gos. Tekhnol. In-ta (Tekhn. Un-ta). 2013. V. 46. N 20. P. 22-29 (in Russian).
Zhanga Yu, Valientea M., Muhammeda M. Extraction of nitric and phosphoric acids with tributylphosphate. Solv. Extract. Ion Exchange. 1989. V. 7. N 2. P. 173-200. DOI: 10.1080/07360298908962304.
Mikulin G.I., Voznesenskaya I.E. Questions of physical chemistry of solutions of electrolytes. L.: Khimiya. 1968. 418 p. (in Russian).
