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

Р А З Д Е Л Т Р Е Т И Й

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА

Г л а в а 1

'ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ НЕКОТОРЫХ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ В СОЛЕВЫХ РАСТВОРАХ АДСОРБЦИОННО-СЕД ИМЕНТАЦИО ИНЫМ МЕТОДОМ

Флотационные реагенты, используемые при флотации калий­ ных солей, во время флотации находятся в высококои-центрирова«- ном водном растворе солей. Это обстоятельство было использова­ но в целях количественного определения некоторых флотореаген-

тов [112].

Как показали опыты, добавление к раствору солей органичес­ ких жидкостей, смешивающихся с водой и у-мен-ыиающих раство­ римость солей (метиловый и этиловый спирты, ацето« и -пр.), при­ водит к выпадению осадка солей, причем скорость оседания и седиментациотшый объем осадка зависят от вида и концентрации флотореагента, обладающего поверхностно-активными свойствами. Таким образом, по скорости выпадения осадка и седиментациониому объему оказалось возможным судить о количестве флотовреагентов.

Этот метод был назван адсорбцио«но-седиментациоцн.ым. На­ звание отражает тот факт, что окончание анализа осуществляется седимеіттациоиным методом, ,а само явление седиментации -регу­ лируется адсорбцией флотореагентов на поверхности осадка.

Органическая жидкость при добавлении к водному раствору солей вначале приводит к образованию пересыщенного раствора, который через некоторое время (индукционный период) распада­ ется на двухфазную систему. Этот ра.спад проходит следующие стадии: образование зародышей кристаллов, их рост и срастание в агрегаты. Далее по ходу анализа агрегатам д'ают возможностьоседать в среде органической жидкости, содержащей в растворен­ ном состоянии, часть флотореагентов. Осев, агрегаты образуют,не­ которую -структуру, рыхлость которой зависит от концентрации: флотореагентов.

Роль флотореагентов в описанных процессах довольно сложна.. В зависимости от концентрации и вида флотореагентов -они влия­ ют на число центров кристаллизации, размер кристаллов, размерсростков -кристаллов, скорость оседания и седиментациош-ный объем.

С точки зрения точности анализа наиболее важным является влияние флотореагентов на размер кристаллов.

16$

Авторами изучен этот вопрос на солях хлористого натрия и хло­ ристого калия. Для опытов брали насыщенные растворы солен. К растворам солей добавляли различное количество флотореагентов: полиакриламид, гидрохлорид октадециламшта, каприловую, энантовіую и пеларгоновіую кислоты. Осаждение солей производи­ лось метиловым спиртом. Спирт приливали за короткий промежу­ ток времени (около 30 с) так как в этом случае действие флотореагентов ңа размер кристаллов наиболее заметно. Размер крис­ таллов определялась при помощи измерительного микроскопа. Ре­ зультаты опытов приведены в табл. 49.

1

Т а б л и ц а 49

Влияние флотореагентов на размер кристаллов хлористого калия и натрия, выпадающих при их кристаллизации из метаноло-водных смесей

170

Опыты показали, что размер кристаллов хлористого, калия и хлористого натрия, выпадающих из водного раствора при дей­ ствии метилового спирта, в присутствии добавок полиакриламида и гидрохлорид октадецила.миіна увеличивается, а при действии жирных 'кислот С7—Сэ уменьшается. Это объясняется тем, что полиакриламид и гидрохлорид октадециламина іне мешают крис­ таллизации и, напротив, способствуют перекристаллизации, тогда как жирные кислоты, сорбируясь на поверхности кристаллов, ме­ шают их росту.

Выводы

1. Изіучено действие некоторых флотореагентов на размер кри­ сталлов солей хлористого кіалия и хлористого натрия, образующих­ ся при их кристаллизаций из метаноло-водных смесей.

Установлено, что полиакриламид и гидрохлорид октадецила ми­ на способствуют, а жирные кислоты С7—Cg мешают росту кристал­ лов.

2. Показана возможность использования адсорбционно-седи- ментационного метода для количественного определения некото­ рых флотореагентов в солевых растворах.

Г л а в а 2

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛИФАТИЧЕСКИХ И АРОМАТИЧЕСКИХ СУЛЬФАТОВ И СУЛЬФОНАТОВ

При флотационном обогащении несульфидных минералов в ка­ честве собирателей используют соли алифатических и .ароматиче­ ских сульфокислот [46]. Неправильное дозирование реагентов приводит к ухудшению показателей флотации [26]. В связи с этим для контроля технологического процесса флотации необходимы методики экспресс-анализа как исходных реагентов, так и их со­ держания в пульпе.

Имеющиеся в литературе методики длительны и не поддаются автоматизации.

Целью данной работы была разработка быстрых методик ана­ лиза исходных алкил- и алкиларилоульфатов и сульфонатов (АС), их остаточных концентраций в пульпе и сточных водах.

1 . Методы анализа алкилсульфатов (литературные данные)

Наибольшее распространение в практике нашел весовой метод анализа, основанный на экстрагировании активного вещества го­ рячим этиловым спиртом с последующей отгонкой его и высуши­ ванием до постоянного веса осадка при 80° С [109]. Продолжи­ тельность анализа 12—14 ч.

171

Объемные методы позволяют определять АС за меньший про­ межуток времени (3—4 ч). Так, содержание активного вещества находят титрованием щелочью эфирной вытяжки, полученной в ре­

алкплсульфата раствором гекеадецнлппридпнпй бромида в присут­ ствии хлороформа и 'метиленового голубого [154].

Хроматографический метод позволяет с достаточной для ана­ литических целей точностью определять содержание активного ве­ щества. Анализируемый диалкилсульфат подвергают последова­ тельной обработке красителем ріяда 2-бензтиазоліа в инертном растворителе при нагревании до температуры кипения с дальней­ шей идентификацией полученного окрашенного соединения хрома­ тографированием [8].

Недостатками указанных методов анализа являются: длитель­ ность и громоздкость определения, сложность аппаратурного оформления и недостаточная точность. Поэтому все эти методики не могут быть'применены для экспресс-анализа.

В литерапуре описаны потенциометрические методики анализа отдельных сульфокислот с достаточной для аналитических целей точностью.

Получить сульфокислоты можно путем пропускания' растворов

где КН — катионит.

Существующие .методы анализа сульфокислот основаны либо на превращении их в другие 'аналитически определяемые соедине­ ния (сульфохлориды, сульфамиды и др.), либо на элементарном анализе (определение серы) [81].

Висходных солях в качестве .примесей присутствует сульфат натрия и, следовательно, получаемые после катионита сульфокис­ лоты содержат некоторое количество серной кислоты. Определе­ ние в таких смесях сульфокислоты химическими методами требует много времени [-81], спектральный и хроматографические методы сложны и трудоемки [48].

Влитературе имеются данные оіб индикаторном [27] и потен­ циометрическом [28] титровании смесей сульфокислот с серной кислотой в ацетоне. Кондуктометрическим высокочастотным титро­ ванием в среде метанол—ібензол была раститрована снстеміа о , н-толуолсульфокислот и серной кислоты '[130]. _

172

За последние годы для раздельного определения сульфокислот в смеси с другими кислотам,и предложен метод неводного потен­ циометрического титрования в среде растворителей, дифференци­

кислоты может производиться как по первому, так и по второму скачку. При титровании смеси серной и сульфокислоты также по­ лучаются два скачка: первый — серная кислота (I ступень) и суль­ фокислота, второй — серная кислота. (II 'ступень) [74], так как сульфокислоты остаются достаточно сильными. Так, р'Кі и р'Кг серной кислоты в 'ацетонитриле равны соответственно 4,6 и 15,8; рК я-толуолсульфововой кислоты 5,3, т. е. 'близок к рКі серной кислоты в этом растворителе и на 10 порядков меньше рКг серной кислоты [151].

В работах, выполненных в МХТИ им.^Д. И. Менделеева и Но­ вомосковском филиале МХТИ, метод потенциометрического невод-

той. А. П. Крешков с сотрудниками разработал методики опреде­

и сер,ной кислоты. Возможность применения метода неводного тит­ рования к раздельному определению серной кислоты и моносуль­ фокислоты, серной кислоты и днсульфокислоты с числом конден­ сированных ядер в молекуле более двух в литературе не показана.

Определение АС в сточных водах затруднено отсутствием мето­ дик раздельного определения АС и сульфата натрия. Имеющиеся методики позволяют определять лишь суммарное содержание суль­ фат-ионов [409].

Таким образом, из приведенного обзора литературы следует, что перевод АС в соответствующие сульфокислоты катнонообменны.ад методом и последующее определение их потенциометрическим методом в неводных растворителях является наиболее перспектив­ ным.'

173

2. Э к с п е р и м е н т а л ь н а я ч а с т ь

Характеристика исследованных алкилсульфатов

Разработанная нами методика анализа алкил-, арилсульфатов- и сульфонатов была -проверена на следующих реагентах; алкилбен-

•вые соли бензол-, нафталин-, антрацен- и флуорантенсульфокислот. Все вещества 100%-ные, триэтаноламинлаурилсульфат содер­ жит 40% активноговещества.

С целью проверки -пригодности разработанной методики длв анализа сульфокислот в смеси с серной были приготовлены искус­ ственные смеси кислот в молярном соотношении мои-осульфокисло­ та : серная кислота 1 : 0,8; днсульфокислота : серная кислота 1 : 2.

В качестве растворителей попользовали очищенные но обычным методикам [74] ацетон, ацетонитрил, дноксан, изопропапол.

Титрантами служили 0,1 н раствор морфолина в этиловом спир­ те и 0,1 н бен-зольно-метанолыный раствор гидроокиси тетраэтиламмония. Концентрация морфолина устанавливалась по фиксанальному раствору соляной кислоты, а гидроокиси тетраэтпламмоштя — по навеске бензойной кислоты.

Соли веществ с полнконденсирова.нны-ми ядрами были нами синтезированы по описанным методикам и очищены перекристал­ лизацией ігз этанола или изопроіпанола.

Получение кислот ионообменным методом

Для получения кислот из их солей использовали катионообмен­ ную смолу КУ-1 в Н-форме с размером частиц —0,5 + 0,25 мм, со статистической емкостью 6,02 мг-экв/л. Катионит обрабатывали, согласно методике Самуэльсона [413], соляной кислотой в тече­ ние суток, затем отмывали дистиллированной водой по реакции на хлорид-ион. Приготовленный таким образом катионит помеща­ ли в колонку. Растворы солей пропускали через колонку. Получен­ ные водные растворы индивидуальных кислот упаривали иод ваку­ умом (0,1 к-гс/см2 при температуре 50°С). Навески сухих кислот -растворяли в воде или этаноле.

Методики анализа

Исходные АС. Навеску вещества 0,5—1,0 г экстрагировали го­ рячим этиловым спиртом в течение 0,5 ч. Полученную спиртовую вытяжку пропускали черезионообменную колонку, промывали спиртом. 10 мл полученного спиртового растворд титровали п-отен- циомет-рически спиртовым раствором морфолина, определяли брут- то-ко.нцентрацию АС в исходных веществах, рассчитывали процент активного вещества в них.

Потенциометрическое определение кислот проводили на уста­ новке, состоящей из высокоомного потенциометра ППТВ, лабора-

174