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
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 -г 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 -у |
||||||||||||
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)