Файл: Флотационные реагенты. Механизм действия, физико-химические свойства, методы исследования и анализа.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 144

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Исследование взаимодействия углеводородов с ОДА-НСІ, сорбированным на сильвине, методом ИК-спектроскопии

Методом ИК-спектроскоп ии оказалось

возможным

проследить

за поведением групп GH

(СН2), NH

и

ІШНз+ па

/поверхности

сильвина, обработанной

в /насыщенном солевом растворе ОДА-

•НС1 и углеводородами:

тетрадеканом

и а-метилнафталином, вы­

бранными в качестве представителей парафиновых и ароматиче­ ских углеводородов (см. гл. 3). Легкие углеводороды не удалось исследовать этим методом по методическим соображениям.

Оказалось, что в присутствии тетрадекапа существенно /увели­ чивается интенсивность углеводородных полос 1465 и 720 см-1. Появляется полоса 1380 см-1, относящаяся к деформационным колебаниям групп СН2. Частоты поглощения NH и RNH3+ не из­ меняются как по положению, так и по интенсивности.

Влияние а-метилнафталина на спектр сорбированного амина иное. Интенсивность полос поглощения СН2 несколько увеличива­ ется в области валентных колебаний, что в общем сходно с влия­ нием тетрадекана. Однако если последний не влияет на ИК-спектр групп NH и RNH3+, то а-метилнафталин вызывает существенные

изменения спектра. Широкая размытая полоса в области

3450 —

3380 /см" 1 (валентные колебания групп NH и RNH3+)

расщепля­

ется на две отчетливые полосы с максимумами 3430

см-1 (NH)

и 3370 см- 1 (RNH3+).

о

том, что

Полученные данные убедительно свидетельствуют

тетрадекан сильно взаимодействует с углеводородным радикалом катиона амина и мало с аминогруппой, закрепляющейся на силь­ вине, тогда как а-метилнафталин взаимодействует и с аминогруп­ пой, ослабляя тем самым ее взаимодействие с минералом. Есте­ ственно ожидать, что в случае тетрадекана будет наблюдаться большая гидрофобизация поверхности, чем для а-метилнафталина.

Исследования ИК-опектров показали, что для выяснения при­ роды гидрофобизи'рую.щеіго действия аіполярных реагентов необ­ ходимо изучение их взаимодействия как с углеводородной частью молекул и ионов амина, так и с полярной группой.

В связи с изложенным было .предпринято исследование рас­ пределения амина в молекулярной и солевой форме между соле­

вым растшоіром и углеводородами близкого молекулярного

веса,

но различных классов: гексаном, циклогексаном и

бензолом —

представителями сравниваемых трех .групп углеводородов

(пара­

финовые, нафтеновые, ароматические).

 

 

Распределение амина (основания) между солевым водным

раствором

и углеводородами

 

 

Коэффициенты распределения ■амина-основания между соле­ вым раствором и углеводородом могут служить характеристикой взаимодействия углеводородных радикалов с экстрагентом.

В связи с отсутствием данных для гомологов Сб—«Cm как/вводе, так и в солевых растворах мы предприняли .измерение коэффициент

6*

83

 



тов распределения указанных гомологов в системах: вода—угле­ водород и солевой раствор — углеводороды различных групп.

Для системы вода—углеводород оказалось возможным опре­ делить коэффициенты распределения методом двухфазного титро­ вания [107], основанным на измерении pH водного раствора в си­

стеме вода—амин—углеводород, в процессе

титрования водным

раствором соляной кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим:

 

 

воды;

V, — объем

титранта

в

точке і

Ѵ0— исходный объем

кривой

титрования;

Ѵэ— то же,

в эквивалентной

точке;

Ѵнев—

объем

экстрагента;

к —коэффициент

распределения

основания

между водой и углеводородом; К — константа

диссоциации катио­

на ВН+; h — концентрация ионов

водорода, вычисленная

из

pH

раствора.

уравнения

материального

баланса,

распределения

Используя

и диссоциации

(в воде),

получим следующее приближенное урав­

нение:

 

 

1^

Ѵо+ ѵ {

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ft.

 

 

 

(1.23)

 

 

 

k

' нов,

\ К I

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как в водных растворах константы диссоциации гомологов

первичных алифатических аминов практически совпадают,

изме-

 

 

К

 

 

 

 

ряду

отражает

 

 

*

нение величины в гомологическом

изменение

константы распределения.

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

На

рис. 46 приведена

зависимость

величин

от числа угле-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ft

 

 

 

 

родных

атомов в цепи аминов

в лога ри'фмнческой шкале для си­

 

 

 

 

 

 

 

 

стемы вода—амин—бен­

 

 

 

 

 

 

 

 

зол. Зависимость с доста­

 

 

 

 

 

 

 

 

точной точностью

линей­

 

 

 

 

 

 

 

 

на

с наклоном

0,715,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

отвечает различию к

при

 

 

 

 

 

 

 

 

удлинении

цепи

па одни

 

 

 

 

 

 

 

 

углеродный

атом пример­

 

 

 

 

 

 

 

 

но в 4 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такое значительное и

 

 

 

 

 

 

 

 

постоянное

в гомологиче­

 

 

 

 

 

 

 

 

ском ряду различие вели­

 

 

 

 

 

 

 

 

чин к было подтверждено

 

 

 

 

 

 

 

 

путем

раздельного

двух­

 

 

 

 

 

 

 

 

фазного титрования

сме­

Рис. 46. Зависимость между коэффици­

 

си

аминов,

так

как

раз-

ентами распределения первичных али­

 

 

личпе

 

 

]\

в

100

фатических аминов в двухфазной си­

 

 

величин

стеме

вода—бензол и длиной их угле­

 

 

раз

 

 

 

к

 

 

 

водородного

радикала

 

 

 

должно ооеспечивать

 

 

 

 

 

 

 

 

раздельное

титрование

эквимолярной смеси аминов с близкими константами диссоциации.

84


Такое различие К отвечает разнице в 4—5 углеродных атомов

в цепи.

На рис. 47 приведены кривые двухфазного титрования различ­

ных аминов, а на рис.

48 — смесей аминов, титрующихся раздель­

но, например пропил-

и октадециламина,

пропил- ,и ноииламина.

й

.

„ К

титруется вторым.

Очевидно, амин с большей

величиной

Согласно работе [182], в концентрированных солевых раство­ рах существенно изменяются константы диссоциации слабых элек­

тролитов.

Ранее в работе [51] было показано, что это изменение наибо­ лее значительно для катионных'кислот, в частности замещенных катионов аммония. Это изменеиие увеличивается с ростом гидрофобной части -молекул и ионов слабых электролитов. В связи с этим следовало ожидать, что добавка со­ лей, в частности хлори­ дов, должна днфферен-

цировать величины К го­

мологов аминов по сравнению с водой.

На рис. 49 приведены данные для системы, про­

пил—иониламин

в воде

и в растворах

хлоридов

натрия и лития (экстра­ гент—бензол). В присут­ ствии солей существенно изменяется величина пер­ вого скачка, отвечающего' титрованию пропил амина.

Таким образом, в -при­ сутствии солей велнчина-

ми К иаидейным« из

Рис. 47. Кривые титрования 0,04 в. рас­

творов первичных алифатических

ами­

нов 0,4 н. раствором

соляной кислоты

в

двухфазной

системе вода—бензол (1 :

I

:

1)

при

35° С:

III

— октнламин;

II — нониламин;

ундециламин; IV — лауриламин; V

тетрадецнламин;

VI — гексадециламин

измерений в воде, необ­

ходимо пользоваться с осторожностью. По-видимому, пока -не опре­ делены раздельно величины К и к, их отношение может только качественно характеризовать распределение.

Для сравнения экстракционных свойств различных углеводо­ родов были предприняты исследования .распределения также ме-

85


тодом двухфазного потенциометрического титрования сильной кислотой (соляной) раствора амина в углеводороде в контакте (при непрерывном перемешивании) с солевым водным раствором (4 М раствор хлорида натрия). Измеряемыми величинами были pH растворов: в точках частичной нейтрализации амина кислотой (рНі) и при избытке соляной кислоты (рН2). Зная концентрацию последней из величины ДрН =

= рН2—рНі,

.рассчитывали кон­

центрацию

водородных ионов /г

в точке 1.

 

Рис. 48.

Кривые титрования

0.03

и

растворов

первичных

алифатических

аминов и

их двойных

смесей

0.1

н.

раствором соляной кислоты в двух­

фазной системе вода—бензол

іірп

25° С. Объем растворов амина 25

мл,

экстрагента 15 мл:

 

■/— октадецнламин;

I I — нонилампн;

III — пропиламин;

'IV — октадецил-

амнн—пропиламин; V — нониламин—

пропилатщ

Рис. 49. Кривые титрования 0,05 и. растворов двойных смесей ноішламип— пропиламин 0,1 н. раствором соляной кислоты в двухфазной системе вода— бензол при 25° С в присутствии хлори­ дов щелочных металлов различной кон­ центрации. Объем растворов смесей

 

аминов

25 мл,

экстрагента

15

мл:

I — иоинламин—пропиламин; II — то

же, из 2 М раствора NaCl; III

— то же,

из

6

М

раствора

NaC!;

IV

то

же,

из

6

М

раствора

LiCl;

V

то

же,

 

 

из 18,5 М раствора LiCl

 

 

Для определения коэффициента распределения к необходимо

было решить систему уравнений:

 

•материального баланса (по амишу)

(1.24)

Ив — п $ ° + ПУглев;

распределения (простейшая схема)