Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Применение комплексообразующих реагентов для глубокой очистки веществ способом фронтальной хроматографии приводит к необходимости выделения избытка этих реагентов из полученных продукционных растворов и перевода комплексных соединений, основного компонента в нужную химическую форму. Осуществление подобных операций без снижения качества продукта подчас представляет большие технологические трудности. К тому же сам реагент должен быть особо чистым веществом, так как иначе трудно избежать дополнительного загрязнения различными новыми примесями рабочих и продукционных
* Константа нестойкости комплексного иона [РЬС1з]~ равна 1,4-10-' [851.
207
растворов. Поэтому во многих случаях способ фронтальной хроматографии применяется без введения каких-либо вспомогательных реагентов в исходный рабочий раствор подвергаемого очистке вещества. Так, простым фильтрованием 0,05—0,1% раствора серной кислоты через катионит, Пермутит-Q в Н-форме, удается снизить содержание цинка с 0,05 до 1 • 10"4% [86]. Последовательное пропускание 4,5% водного раствора борной кислоты со скоростью 5 м/ч сначала через катионитовую, а затем анионитовую колонны позволяет получить борную кислоту с содержанием железа, тяжелых металлов, хлоридов и сульфатов порядка 1 • 10-4—5 • 10-4% [87, 88]. Установлена возможность уменьшения концентрации полибромбромаатов и полииодиода-атов до 1• 10~5 м/л в бромистоводородной и иодистоводородной кислотах [89]. Достигнута удовлетворительная степень очистки * органических кислот (муравьиной, лимонной, яблочной, молочной и винной) от примесей железа, кальция, тяжелых металлов, хлоридов, фосфатов и сульфатов при фильтровании их 10—30% водных растворов со скоростью 5—10 м/ч сначала через катионитовую, а затем анионитовую колонну [14, 90—92].
Значительный практический интерес представляет возможность получения гидроокиси калия с содержанием примеси кремния порядка 1 • 10"5% при пропускании 1 н. раствора K2SO4 через анионит, Амберлит IRA-400 в ОН-форме, предварительно подвергнутый четырехкратной регенерации [93]. Применение практически нерастворимого в воде ионита, содержащего активные группы типа 3-гидроксиметиламинометана, позволяет снизить концентрацию примеси железа в 50% растворе NaOH с 2-Ю"3 до 3 • 10~5% [94]. При использовании Ыа+-формы катионит КУ-2х20 удается получить с 6% выходом Nal при содержании примеси калия 1 • 10~4% [83].
Показано [95], что из 0,1 н. растворов хлорида и фосфата аммония можно удалить микропримеси Cu. Ni, Cd, Zn и Мп с 1 • 10~4 до 1 • Ю~5%, если этот раствор профильтровать через катионит Амберлит IR-100 в NHI4popMe. Известен [96] метод удаления следов ВС13 из SiCU при пропускании последнего через анионит с активными группами типа —[N(CH3)3]+C1_. Весьма интересным в практическом отношении является удаление микропримесей из соединений, образующих при растворении в воде коллоидный раствор. Предложено [2, 68] производить очистку нитрата циркония от примесей железа, титана и редкоземельных металлов до содержания 2- 10-3% путем фильтрования 1% раствора [коллоидного раствора, в котором цирконий может находиться в виде нейтральной гидроокисной частицы типа
* Содержание примесей в обработанных ионитами кислотах составляет 1 ¦ 10~4— 1 ¦ 10-3%. Более эффективным для данного случая способом очистки является способ деионизации кислот в смешанном слое.
208
[Zr(OH)3N03(H20)^_i] через катионит, Амберлит IR-100 в Н-форме.
Способ отстающего электролита* в основном применяется для удаления примесей электролитов из неэлектролитов ** [1, 97]. Этот способ весьма прост: через колонку со специальным ионитом пропускается с определенной скоростью раствор неэлектролита. Примеси электролитов сорбируются, а неэлектролит, поглощаемый в меньшей степени, вытекает из колонны первым. Регенерация осуществляется промывкой ионита чистым растворителем.
В качестве ионита для этого способа синтезирована смола совершенно нового и необычного типа, выпускаемая фирмой Дау Кемикл (США) с торговой маркой «Ретардион-11А8» [18]. Эта смола получена путем полимеризации акриловой кислоты внутри матрицы смолы Дауэкс-1. Следует иметь в виду одно важное обстоятельство: ионит «Ретардион-11А8» обладает такой большой селективностью по отношению к ионам оксония, что смолу, насыщенную ими, нельзя эффективно регенерировать промыванием водой [18].
Способ опережающего электролита3*. Способ опережающего электролита был предложен фирмой «Дау Кемикл» (США) для очистки электролитов от примесей водорастворимых неэлектролитов [1]. При использовании этого способа ионит должен находиться в форме одного из противоионов подвергаемого очистке вещества. Наиболее эффективным и экономически выгодным в данном случае является применение сильнокислотных и сильноосновных ионитов со степенью поперечной связанности от 4 до 12% дивинилбензола и с размером зерен 50—100 меш. [5, 10, 18, 98]. Регенерация ионита в этом способе производится промыванием колонны деионизированной водой [1, 2].
Отделение электролита от неэлектролита способом опережающего электролита основывается на том, что если ионит уже насыщен противоионами электролита, то, согласно доннанов-скому равновесию, электролит может поглощаться лишь в незначительных количествах. При этом неэлектролит сорбируется в соответствии с изотермой Лэнгмюра — Фрейндлиха [5], т.е. из растворов низких концентраций сорбируются сравнительно большие его количества. Следовательно, при пропускании раствора электролита, содержащего примесь неэлектролита, первый проходит через колонну не задерживаясь, неэлектролит же
