Влияние структуры обратных микроэмульсий ди-(2-этилгексил)фосфата натрия и додецилсульфата натрия на эффективность микроэмульсионного выщелачивания меди

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Показана связь между структурой микроэмульсий на основе додецилсульфата натрия (SDS) и ди(2-этилгексил)фосфата натрия (Д2ЭГФNa) и эффективностью микроэмульсионного выщелачивания меди. Изучены зависимости удельной электропроводности от объемной доли воды для микроэмульсий, содержащих Д2ЭГФNa или смесь SDS и бутанола, декан, воду и ди-(2-этилгексил)фосфорную кислоту как экстрагент для извлечения меди. С возрастанием объемной доли воды в системе происходит постепенный переход от обратных микроэмульсий с преобладанием изолированных капель к микроэмульсиям с преобладанием динамических кластеров капель (перколированных). Порог перколяции электропроводности составляет примерно 0.18 для микроэмульсий на основе Д2ЭГФNa и 0.20 для микроэмульсий на основе SDS. Зависимость логарифма электропроводности от температуры имеет линейный характер в интервале от 20 до 80°C для микроэмульсий с объемной долей воды ниже (0.13 и 0.07 соответственно) и выше (0.30 и 0.23) порога перколяции; в этом интервале температур рассматриваемые микроэмульсии не меняют своей структуры. При проведении микроэмульсионного выщелачивания на модельной системе с CuO при Т = 80°C показано, что для микроэмульсий с перколированной структурой (с объемной долей воды 0.30 для микроэмульсий Д2ЭГФNa и 0.23 для микроэмульсий SDS) извлечение меди было выше, чем для микроэмульсий с преобладанием изолированных капель (объемная доля воды 0.13 и 0.07 соответственно).

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. М. Мурашова

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

Author for correspondence.
Email: namur_home@mail.ru
Russian Federation, 125047, Москва, Миусская пл., 9

А. С. Полякова

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

Email: namur_home@mail.ru
Russian Federation, 125047, Москва, Миусская пл., 9

References

  1. Rakshir A.K., Naskar B., Moulik S.P. Commemorating 75 years of microemulsion // Current Science. 2019. V. 116. № 6. P. 898–912. https://doi.org/10.18520/cs/v116/i6/898-912
  2. Jalali-Jivan M., Garavand F., Jafari S.M. Microemulsions as nano-reactors for the solubilization, separation, purification and encapsulation of bioactive compounds // Advances in Colloid and Interface Science. 2020. V. 283. P. 102227. https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102227
  3. Zhu T., Kang W., Yang H., Li Z. et al. Advances of microemulsion and its applications for improved oil recovery // Advances in Colloid and Interface Science. 2022. V. 299. P. 102527. https://doi.org/10.1016/j.cis.2021.102527
  4. Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Современное состояние и перспективы исследований структурообразования в экстракционных системах с соединениями металлов // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 1. С. 56–71. https://doi.org/10.1134/S0040579521060075
  5. Guo Y., Li H.-Y., Shen S. et al. Recovery of vanadium from vanadium slag with high phosphorus content via recyclable microemulsion extraction // Hydrometallurgy. 2020. V. 198. P. 105509. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105509
  6. Shao M., Chen M., Fan M. et al. Microemulsion system constructed with a new cyano-functionalized ionic liquid for the extraction of Pd(II) and preparation of palladium nanoparticles // Separation and Purification Technology. 2021. V. 275. P. 119198. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119198
  7. Qi W., He J., Li M. et al. Efficient extraction of rhenium through demulsification of imidazolium ionic liquid-based microemulsions from aqueous solution // Separation and Purification Technology. 2022. V. 297. P. 121574. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121574
  8. Pinheiro Nascimento P.F., Barros Neto E.L., Fernandes Bezerra D.V., Ferreira da Silva A.J. Anionic surfactant impregnation in solid waste for Cu2+ adsorption: Study of kinetics, equilibrium isotherms, and thermodynamic parameters // Journal of Surfactants and Detergents. 2020. V. 23. № 4. P. 781–795. https://doi.org/10.1002/jsde.12388
  9. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Выщелачивание металлов экстрагент-содержащими микроэмульсиями // Химическая технология. 2010. Т. 11. № 8. C. 479–483.
  10. Murashova N.M., Levchishin S.Y., Yurtov E.V. Leaching of metals with microemulsions containing bis-(2-ethyhexyl)phosphoric acid or tributylphosphate // Hydrometallurgy. 2018. V. 175. P. 278–284. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.12.012
  11. Guo Y., Li H., Yuan Y. et al. Microemulsion leaching of vanadium from sodium-roasted vanadium slag by of leaching and extraction processes // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2021. V. 28. № 6. P. 974–980. https://doi.org/10.1007/s12613-020-2105-1
  12. Полякова А.С., Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Микроэмульсии в системах додецилсульфат натрия – бутанол-1 – экстрагент – керосин – вода для извлечения цветных металлов из оксидного сырья // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. № 2. C. 249–256. https://doi.org/10.1134/S1070427220020135
  13. Yu Z.-J., Neuman R.D. Reversed micellar solution-to-bicontinuous microemulsion transition in sodium bis(2-ethylhexyl)phosphate/n-heptane/water system // Langmuir. 1995. V. 11. № 4. P. 1981–1986. https://doi.org/10.1021/la00004a010
  14. Murashova N.M., Levchishin S.Y., Yurtov E.V. Effect of bis-(2-ethylhexyl)phosphoric acid on sodium bis-(2-ethylhexyl)phosphate microemulsion for selective extraction of non-ferrous metals // Journal of Surfactants and Detergents. 2014. V. 17. № 6. P. 1249–1258. https://doi.org/10.1007/s11743-014-1598-x
  15. Lopian T., Dourdain S., Kunz W., Zemb T. A formulator’s cut of the phase prism for optimizing selective metal extraction // Colloids and Surfaces A. Physicochemical and Engineering Aspects. 2018. V. 557. № 1. P. 2–8. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.08.022
  16. Мурашова Н.М., Полякова А.С., Юртов Е.В. Влияние ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты на свойства микроэмульсии в системе ди-(2-этилгексил)фосфат натрия – ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота – декан – вода // Коллоид. журн. 2018. Т. 80. № 5. C. 541–550. https://doi.org/10.1134/S1061933X18050101
  17. Van Nieuwkoop J., Snoei G. Conductivity measurements in single-phase microemulsions of the system sodium dodecyl sulfate/1-butanol/water/heptane // Journal of Colloid and Interface Science. 1985. V. 103. № . 2. P. 417–435. https://doi.org/10.1016/0021-9797(85)90119-5
  18. Mo C., Zhong M., Zhong Q. Investigation of structure and structural transition in microemulsion systems of sodium dodecyl sulfonate + n-heptane + n-butanol + water by cyclic voltammetric and electrical conductivity measurements // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2000. V. 493. № 1–2. P. 100–107. https://doi.org/10.1016/S0022-0728(00)00350-8
  19. Silva V.L., Ribeiro L.S., Oliveira Freitas J.C. et al. Application of SDS surfactant microemulsion for removal of filter cake of oil-based drilling fluid: Influence of cosurfactant // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2020. V. 10. № 7. P. 2845–2856. https://doi.org/10.1007/s13202-020-00952-y
  20. Derouiche A., Tondre C. Metal ion transport through microemulsions liquid membranes // Colloids and Surfaces. 1990. V. 48. P. 243–258. https://doi.org/10.1016/0166-6622(90)80232-S
  21. Baxamusa S., Ehrmann P., Ong J. Acoustic activation of water-in-oil microemulsions for controlled salt dissolution // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. V. 529. P. 366–374. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.06.032
  22. Huang Y.-J., Yates M.Z. Copper etching by water-in-oil microemulsions // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2006. V. 281. P. 215–220. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2006.02.041
  23. Bauduin P., Touraud D., Kunz W. et al. The influence of structure and composition of a reverse SDS microemulsion on enzymatic activities and electrical conductivities // Journal of Colloid and Interface Science. 2005. V. 292. P. 244–254. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.05.043
  24. Begum F., Mollah M.Y.A., Rahman M.M., Susan M.A.B.H. Microstructural impact of sodium dodecyl sulfate/1-butanol/cyclohexane/ water microemulsions on hydrolysis of crystal violet // Materials Today: Proceedings. 2020. V. 29. P. 1077–1084. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.021
  25. Alexandridis P., Holzwarth J.F., Hatton T.A. Thermodynamics of droplet clustering in percolating AOT water-in-oil microemulsions // Journal of Physical Chemistry. 1995. V. 99. № 20. P. 8222–8232. https://doi.org/10.1021/j100020a054
  26. Li Q., Li T., Wu J. Comparative study on the structure of reverse micelles. 2. FT-IR,1H NMR, and electrical conductance of H2O/AOT/NaDEHP/n-heptane systems // Journal of Physical Chemistry B. 2000. V. 104. № 38. P. 9011–9016. https://doi.org/10.1021/jp000336v
  27. Li Q., Li T., Wu J. Water solubilization capacity and conductance behaviors of AOT and NaDEHP systems in the presence of additives // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2002. V. 197. № 1–3. P. 101–109. https://doi.org/10.1016/S0927-7757(01)00861-5
  28. Paul B.K., Mitra R.K., Moulik S.P. Microemulsions: Percolation of conductance and thermodynamics of droplet clustering // Somasundaran P., Deo N., Farinato R. et al., editors. Encyclopedia of Surface and Colloid Science, Third Edition. Boca Raton: CRC Press, 2015. P. 3927–3956. https://doi.org/10.1081/E-ESCS-120029893.
  29. Chakraborty I., Moulik S.P. Physicochemical studies on microemulsions: 9. Conductance percolation of AOT-derived W/O microemulsion with aliphatic and aromatic hydrocarbon oils // Journal of Colloid and Interface Science. 2005. V. 289. P. 530–541. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.03.080
  30. Yurtov E.V., Murashova N.M. Microemulsion leaching of metals, in Solvent Extraction: Fundamentals to Industrial Applications. Proceedings of ISEC 2008 International Solvent Extraction Conference, September 15–19, 2008, Moyer, B.A., Ed., Tucson, Arizona, USA: The Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2008, pp. 1597–1602.
  31. Miyata I., Miyamoto H., Yonese M. Effect of chain lengths of n-alcohol on the formation of the single-phase microemulsions in n-heptane/n-alcohol/sodium dodecyl sulfate/water systems // Chemical Pharmaceutical Bulletin. 1996. V. 44. № 5. P. 1049–1055. https://doi.org/10.1248/cpb.44.1049
  32. Bera A., Mandal A., Ojha K., Kumar T. Water solubilization capacity and conductance behaviors of anionic and cationic microemulsion systems // Journal of Chemical and Engineering Data. 2011. V. 56. № 12. P. 4422–4429. https://doi.org/10.1021/je200291v
  33. Dogra A., Rakshit A.K. Phase behavior and percolation studies on microemulsion system water/SDS + Myrj45/cyclohexane in the presence of various alcohols as cosurfactants // Journal of Physical Chemistry B. 2004. V. 108. № 28. P. 10053–1006. https://doi.org/10.1021/jp049928u

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Specific electrical conductivity (k) of ME in the D2EGFNa – D2EGFC – decane – water system: a) dependence of k on the volume fraction of water (Φ); b) dependence of lgk on the molar ratio of water and surfactants (W). Concentrations of components in the organic phase, mol/l: SD2EGFNa = 1.6; SD2EGFC: 1 – 0.0; 2 – 0.1; 3 – 0.2; 4 – 0.3. T = 20°C. The vertical line indicates the percolation threshold.

Download (253KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Зависимость логарифма удельной электропроводности МЭ в системе Д2ЭГФNa – Д2ЭГФК – декан – вода от температуры. Концентрации компонентов в органической фазе, моль/л: СД2ЭГФNa = 1.6; СД2ЭГФК = 0.2. 1 – F = 0.13; 2-F = 0.30.

Download (106KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Leaching of copper ME in the D2EGFNa – D2EGFC – decane –water system. The curve numbers correspond to the compositions of microemulsions in Table 1.

Download (116KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Specific electrical conductivity (k) of ME in the SDS – butanol-1 – D2EGFC – decane – water system: a) dependence of k on the volume fraction of water (Φ); b) dependence of lg on the molar ratio of water and surfactants (W). Concentrations of components in the organic phase, mol/l: SSDS = 0.4; 1 – Sbut = 4.0, SD2EGFC = 0.0; 2 – Sbut = 3.75, SD2EGFC = 0.25. T = 20°C. The vertical line indicates the percolation threshold.

Download (239KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the logarithm of the electrical conductivity of ME in the SDS– butanol-1 – D2EGFC – decane – water system on temperature. Concentrations of components in the organic phase, mol/l: With SDK = 0.4; Sbut = 3.75; SD2EGFC = 0.25. 1 – Φ = 0.07; 2 – Φ = 0.23

Download (103KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Leaching of copper ME in the SDS – butanol-1 – D2EGFC – decane – water system. The curve numbers correspond to the compositions of microemulsions in Table 2.

Download (108KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».