Патент на изобретение №2339016

(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РТУТИ (II)

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу концентрирования ртути(II) экстракцией из водных растворов органическим растворителем в присутствии в качестве реагента ди-(1,5-диметил-2-фенил-4-пиразолин-3-он-4-ил)декана. Данный реагент количественно извлекает ионы ртути(II) при использовании хлороформа в качестве органического растворителя в широком интервале концентраций HCl, равном 0,1-2,5 моль/л. В отличие от известных гомологов реагент растворяется в керосине при незначительном нагревании. Возможна экстракция ртути(II) в керосин с образованием третьей жидкой фазы при концентрации HCl=1,0-2,0 моль/л. Использование трехфазной системы увеличивает степень абсолютного концентрирования ионов металла, а также появляется возможность замены хлороформа на менее опасный и более доступный разбавитель – керосин.

Изобретение относится к области органической и аналитической химии, а именно к производному антипирина, конкретно к ди-(1,5-диметил-2-фенил-4-пиразолин-3-он-4-ил)декану (диантипирилдекану) формулы

который может быть использован в качестве экстрагента ионов ртути (II).

Уровень техники

Известно, что R-диантипирилметаны извлекают из водных растворов соли многих металлов периодической системы, за исключением щелочных и щелочно-земельных элементов в хлороформ и смеси хлороформ: бутанол (см. Диантипирилметан и его гомологи как аналитические реагенты. Уч. зап. Пермского ун-та, Пермь, 1974, №324). Однако они не растворяются в неполярных растворителях, что исключает возможность использования менее опасных и более доступных разбавителей (например, керосина).

Известен способ концентрирования ртути экстракцией из водных растворов органическим растворителем в присутствии диантипирилметана, преимущественно для аналитического определения ртути. Экстракцию проводят из 0,2-0,3 М раствора трихлорацетата натрия с кислотностью 0,02-0,05Н по серной кислоте смесью дихлорэтана и неполярного растворителя-петролейного эфира (см. а.с. СССР №583387, МПК G01N128, бюл. №45, 1977 г.).

Недостатком известного способа является недостаточно высокая селективность и степень концентрирования ртути.

Раскрытие изобретения

Задачей создания изобретения является расширение ассортимента имеющихся реагентов и разработка высокоэффективного способа экстракционного выделения и концентрирования ртути(II).

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, а именно способом концентрирования ртути(II), предусматривающим экстракцию из водных растворов органическим растворителем в присутствии производного антипирина, преимущественно для аналитического определения ртути. В качестве реагента используют ди-(1,5-диметил-2-фенил-4-пиразолин-3-он-4-ил)декан формулы

Экстракцию проводят из хлоридных растворов с кислотностью 0,1-0,5 Н по соляной кислоте керосином, хлороформом или их смесью в соотношении, равном 8,5:1,5.

Предлагается диантипирилдекан, который может найти применение как реагент для экстракции не только в хлороформ, но и в керосин (благодаря своей растворимости в керосине при незначительном нагревании). По предлагаемому способу степень концентрирования ртути в третьей фазе достаточно высока и составляет более 96%.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1. Ди-(1,5-диметил-2-фенил-4-пиразолин-3-он-4-ил)декан. Предлагаемое соединение получают путем конденсации 1-фенил-2,3-диметилпиразолона-5 (антипирина) и деканаля в среде соляной кислоты. Пример. В круглодонную колбу с обратным холодильником и мешалкой вводят 100 мл 2 моль/л HCl, 113 г антипирина (0,6 моль), 47 мл деканаля (0,25 моль) и нагревают на кипящей водяной бане в течение 2 ч. Охлажденную реакционную массу переносят в делительную воронку, нейтрализуют аммиаком до щелочной среды (для разрушения соли R·HCl) и приливают бензол. При встряхивании содержимого воронки диантипирилдекан в виде свободного основания переходит в бензольный слой. После разделения фаз водный слой отделяют, а к органическому добавляют дистиллированной воды и снова встряхивают (для удаления избытка антипирина).

Затем органическую фазу фильтруют в стакан и добавляют безводный сульфат натрия. После осушки из бензольного раствора реагента отгоняют оставшуюся воду и часть растворителя. Выливают массу в фарфоровую чашку и сушат на воздухе. Продукт перекристаллизовывают из тяжелой фракции петролейного эфира. Выход составляет 92%. Температура плавления реагента: 77-78°С.

Диантипирилдекан представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворимый в хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, ацетоне, дихлорэтане; при нагревании – в керосине и тяжелой фракции петролейного эфира. Структура полученного соединения подтверждена спектрами ЯМР и ИК.

При экстрагировании диантипирилдеканом в хлороформ наблюдается количественное извлечение ртути(II) в широком интервале концентрации HCl, равном 0,1-2,5 моль/л. Расширение интервала оптимальной кислотности объясняется, с одной стороны, увеличением основных свойств реагента, с другой, – хорошей растворимостью одно- и двукислотных солей реагента в органическом растворителе. Поэтому независимо от кислотности водной фазы в отличие от низших гомологов диантипирилметана реагент практически полностью находится в органической фазе, обеспечивая количественное извлечение ртути(II). При С(HCl)=1,0-2,0 моль/л возможно экстракционное извлечение ионов ртути в керосин с образованием третьей жидкой фазы. За пределами этого интервала кислотности также возможно образование новой фазы, но твердой.

Пример 2. В делительную воронку к 50 мл раствора, содержащего 20 мг ртути, с кислотностью 1,0-2,0 моль/л HCl приливают 10 мл 0,1 моль/л раствора реагента в керосине. После встряхивания в течение 10 минут и отстаивания отбирают третью фазу для анализа известным методом, например комплексонометрическим титрованием.

Ртуть концентрируется в объеме третьей фазы – 1,0 мл из общего объема водной фазы 50 мл. При необходимости объем водной фазы может быть увеличен до 200 мл. Предел обнаружения ртути в третьей фазе зависит от выбранного способа определения, но независимо от способа определения в случае трехфазной системы достигается значительно больший коэффициент абсолютного концентрирования определяемого иона металла.

Степень концентрирования ртути в третьей фазе достаточно высока и составляет более 96%. Для увеличения скорости расслаивания можно применять смесь керосин: хлороформ =8,5:1,5. В случае увеличения количества соотношения хлороформа в смеси более 1,5 не образуется третья фаза. Если взять количество хлороформа в смеси менее 1,5, то значительно замедляется скорость расслаивания органического слоя, т.е. увеличивается время анализа.

При экстракции в керосин микроколичеств ионов ртути(II) третья фаза не образуется.

Пример 3. К 50 мл раствора, содержащего 10 мкг ртути, с кислотностью 1,0-2,0 моль/л по соляной кислоте приливают 10 мл 1·10^-3 моль/л раствора реагента в керосине. После встряхивания в течение 10 минут органический слой отделяют, добавляют к нему дитизол и фотометрируют при =490 нм.

Все приведенное свидетельствует о том, что диантипирилдекан может быть использован в качестве экстракционного реагента для выделения и концентрирования ионов ртути(II) в керосин, хлороформ и их смеси.

Формула изобретения

Способ концентрирования ртути экстракцией из водных растворов органическим растворителем в присутствии производного антипирина, преимущественно для аналитического определения ртути, отличающийся тем, что в качестве реагента используют ди-(1,5-диметил-2-фенил-4-пиразолин-3-он-4-ил)декан формулы

и экстракцию проводят из хлоридных растворов с кислотностью 0,1-2,5 Н по соляной кислоте керосином, хлороформом или их смесью в соотношении, равном 8,5:1,5.