Файл: Синтез и свойства соединений ниобия, тантала и титана..pdf

Рис. 16. Влияние фосфорной кислоты па содержание в растворах титана,

о — исходная [ті^Ч-103, моль/.г. / —2,5; 2 — 5; 3 — 10.

б — [ТіІѴ]■10s, моль/л-. 1 —4,55; 2 — 8,1.

Стабильность растворов увеличивается при хранении на холоду. Раствор с 3,5 -10-1 г-атом/л ТіІѴ и 6,3 моль/л Н3Р 0 4 при комнат­

валентных катионов в концентрированной фосфорной кислоте, согласно Сейфер и Тананаеву [23], происходит комплексообразование:

Указанный механизм образования фосфатов ниобия и титана является предположительным и не учитывает образование в рас­ творе промежуточных соединений с участием гидроксокатмонов ниобия и титана. Приведенный выше материал свидетельствует, что фосфатные комплексы тантала устойчивы при исследованных концентрациях фосфорной кислоты. Существуют тонкие различия в поведении ниобия, тантала и титана, определяющие свойства фосфорнокислых растворов.

38

Состояние ниобия, тантала и титана в фосфорнокислых растворах

Характер взаимодействия поливалентных элементов или образую­ щихся соединений с ионообменными смолами позволяет опреде­ лить знак заряда существующих в растворах форм [72]. Для качественного определения состояния ниобия, тантала и титана в фосфорнокислых растворах изучали поглощение последних катио­ нитом КУ-2 в Н+-форме и анионитами АН-2ф и АВ-17 в фосфат­ ной форме. Вычисляли сорбируемость в процентах к первоначаль­ ным количествам. Использовали растворы с постоянным содержа­ нием элемента и различной концентрацией фосфорной кислоты.

рах отсутствуют катионные формы этих элементов. Однако в сильно­ кислых растворах равновесие может смещаться в сторону вытес­ нения исследуемого элемента из фазы катионита ионами водо­ рода [72]. Возможное конкурирующее влияние последних не позволяет однозначно судить об отсутствии в растворах катионных форм ниобия и тантала. Между тем в сериях опытов с 0,16 (для ниобия) и 0,25 моль/л Н3Р 04 (для тантала) с увеличением pH поглощения ниобия и тантала в области устойчивых растворов также не наблюдали. Это позволяет признать, что в стабильных фосфорнокислых растворах отсутствуют катионные формы ниобия и тантала. Данные по сорбции их анионитами (рис. 17, а) пока­ зали, что поглощение ниобия с увеличением концентрации фос­

сорбция его незначительна. По мере повышения кислотности рас­ творов поглощение возрастает. Максимальная сорбция наблю­ дается в 4—6 моль/л Н3Р 04. С дальнейшим увеличением концент­ рации фосфорной кислоты поглощение снижается. Слабое погло­ щение тантала ионитами при небольших концентрациях Н3Р 0 4 (0,26—1,0 моль/л) объясняется, вероятно, наличием в растворах нейтральных форм тантала.

Приведенные данные показали, что значительные количества анионных фосфатных комплексов тантала образуются при высоких концентрациях фосфорной кислоты, в то время как анионные фосфатные комплексы ниобия доминируют при более низком содер­ жании Н3Р 04.

39

Рнс. 17. Сорбция ниобия анионитами АН-2ф (/), АВ-17 (2), тан­ тала анионитами АН-2ф (3) и АВ-17 (4) — а и титана ионитами АН-2ф (/), АВ-16 (2) — б.

Исследования по сорбции титана катионитами показали отсутст­ вие поглощения его катионитами КУ-2, КУ-1 Г и СБС (Н +-форма).

Исходные концентрации: 2,25-ІО-3 г-атом/л Тііѵ и 2—10 моль/л

Н 3Р 04.

Сорбция титана анионитами свидетельствует об анионном харак­ тере его соединений в фосфорнокислых растворах (см. рис. 17, б). По мере повышения концентрации фосфорной кислоты поглоще­ ние титана снижалось. Для характеристики состояния в фосфорно­ кислых растворах проводили опыты по электродиализу ионов нио­ бия, тантала и титана. Метод электродиализа в отличие от других позволяет при определенных условиях изучать систему без замет­ ного нарушения равновесия между различными формами иссле­

40

тричества увеличивается доля тока, перенесенного фосфат-ионами. При равных концентрационных условиях скорость электро­ диализа ионов тантала меньше, чем для ионов ниобия (см. табл. 16). Очевидно, имеются различия в величине заряда или размерах ионов ниобия и тантала. На рис. 18 представлены результаты опытов по электромиграции ионов ниобия и тантала в фосфорно­

в случае ниобия и до 2 в 0,24—0,5 моль/л Н3Р 04 в случае тантала приводит к усилению электромиграции их в анолит. Это может

41