On the possibility of Cu(II) and Fe(III) separation by hydrophobic eutectic solvents based on triisobutylphosphine sulfide

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The present research work is devoted to studying the possibility of separation of copper(II) and iron(III) ions from hydrochloric acid solutions using hydrophobic eutectic solvents as extractants. New eutectic solvents triisobutylphosphine sulfide/octanol and triisobutylphosphine sulfide/octanoic acid were proposed and characterized for the first time. The eutectic solvents have low viscosity (< 8 mPa s), which makes them technologically suitable extractants. A comparative analysis of the extraction efficiency of Cu(II) and Fe(III) with eutectic solvents, where menthol, octanol and octanoic acid were used as hydrogen bond donor, was carried out. The eutectic solvent based on octanoic acid is of the greatest interest as it is capable of selectively extracting metal ions over a wide range of aqueous phase acidity. In the absence of hydrochloric acid in the stock solution,βFe/Cuwas 1432. The regularities of metal ions extraction at varying conditions of the process: acidity of the aqueous phase, volume ratio of phases and concentration of the salting out agent have been established. The possibility of purification of eutectic solvents from metal ions by different reextractants has been evaluated. The prospectivity of application of the proposed extraction systems for solving the problem of selective extraction of metal ions from technological solutions is shown.

About the authors

I. V. Zinov’eva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: yz@igic.ras.ru
Moscow, Russia

V. M. Nekrasov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: yz@igic.ras.ru
Moscow, Russia

Y. A. Zakhodyaeva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: yz@igic.ras.ru
Moscow, Russia

A. A. Voshkin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: yz@igic.ras.ru
Moscow, Russia

References

  1. Rauch J.N.Global Mapping of Al, Cu, Fe, and Zn in-Use Stocks and in-Ground Resources. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009. V. 106. № 45. P. 18920. doi: 10.1073/pnas.0900658106.
  2. Swain N., Mishra S.A Review on the Recovery and Separation of Rare Earths and Transition Metals from Secondary Resources. J Clean Prod. 2019. V. 220, P. 884. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.02.094.
  3. Widmer R., Oswald-Krapf H., Sinha-Khetriwal D. et al.Global Perspectives on E-Waste. // Environ Impact Assess Rev. 2005. V. 25. № 5. P. 436. doi: 10.1016/j.eiar.2005.04.001.
  4. Castillo J., Toro N., Hernández P. et al.Extraction of Cu(II), Fe(III), Zn(II), and Mn(II) from Aqueous Solutions with Ionic Liquid R4NCy. // Metals. 2021. V. 11. № 10. P. 1585. doi: 10.3390/met11101585.
  5. Tshepelevitsh S., Hernits K., Jenčo J. et al. Systematic Optimization of Liquid–Liquid Extraction for Isolation of Unidentified Components. // ACS Omega. 2017. V. 2. № 11. P. 7772. doi: 10.1021/acsomega.7b01445.
  6. Schaeffer N., Martins M.A.R., Neves C.M.S.S. et. al.Sustainable Hydrophobic Terpene-Based Eutectic Solvents for the Extraction and Separation of Metals. // Chem. Commun. 2018. V. 54. № 58. P. 8104. doi: 10.1039/C8CC04152K.
  7. Cañadas R., González-Miquel M., González E.J. et. al.Hydrophobic Eutectic Solvents for Extraction of Natural Phenolic Antioxidants from Winery Wastewater. // Sep Purif Technol. 2021. V. 254. P. 117590. doi: 10.1016/j.seppur.2020.117590.
  8. Hanada T., Goto M. Cathode Recycling of Lithium-Ion Batteries Based on Reusable Hydrophobic Eutectic Solvents. // Green Chem. 2022. V. 24. P. 5107. doi: 10.1039/D1GC04846E.
  9. Marchel M., Rayaroth M.P., Wang C. et al.Hydrophobic (Deep) Eutectic Solvents (HDESs) as Extractants for Removal of Pollutants from Water and Wastewater – A Review // Chem. Eng. J. 2023. V. 475. P. 144971. doi: 10.1016/j.cej.2023.144971.
  10. Bashir I., Dar A.H., Dash K.K. et al.Deep Eutectic Solvents for Extraction of Functional Components from Plant-Based Products: A Promising Approach // Sustain. Chem. Pharm. 2023. V. 33. P. 101102. doi: 10.1016/j.scp.2023.101102.
  11. Milevskii N.A., Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Yu.A. et al. Separation of Li(I), Co(II), Ni(II), Mn(II), and Fe(III) from Hydrochloric Acid Solution Using a Menthol-Based Hydrophobic Deep Eutectic Solvent // Hydrometallurgy. 2022. V. 207. P. 105777. doi: 10.1016/j.hydromet.2021.105777.
  12. Kozhevnikova A.V., Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Y.A. et al. Application of Hydrophobic Deep Eutectic Solvents in Extraction of Metals from Real Solutions Obtained by Leaching Cathodes from End-of-Life Li-Ion Batteries // Processes. 2022. V. 10. № 12. P. 2671. doi: 10.3390/pr10122671.
  13. Ni S., Su J., Zhang H. et al. A Cleaner Strategy for Comprehensive Recovery of Waste SmCo Magnets Based on Deep Eutectic Solvents // Chem. Eng. J.2021. V. 412. P. 128602. doi: 10.1016/j.cej.2021.128602.
  14. Milevskii N.A., Zinov’eva I.V., Kozhevnikova A.V. et al.Sm/Co Magnetic Materials: A Recycling Strategy Using Modifiable Hydrophobic Deep Eutectic Solvents Based on Trioctylphosphine Oxide // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 18. P. 14032. doi: 10.3390/ijms241814032.
  15. Zinov’eva I.V., Salomatin A.M., Zakhodyaeva Yu.A. et al.Extraction of Li(I), Al(III), and Fe(III) from Hydrochloric Solutions with Hydrophobic Eutectic Solvent TIBPS/Menthol. // Theor. Found. Chem. Eng. 2024. V. 58. № 4. P. 1143. [Зиновьева И.В., Саломатин А.М., Заходяева Ю.А., Вошкин А.А. Экстракция Li(I), Al(III) и Fe(III) из солянокислых растворов гидрофобным эвтектическим растворителем ТБФС/ментол // Теорет. основы хим. технологии. 2024. Т. 58, № 2. С. 202]. doi: 10.1134/S0040579525600263.
  16. Ivanov A.V., Figurovskaya V.N., Ivanov V.M. Molecular Absorption Spectroscopy of 4-(2-Pyridilazo)Resorcinol Complexes as Alternative for the Atomic Absorption Spectroscopy. // Mosc. Univ. Chem. Bull. 1992. V. 33. № 6. P. 570. [Иванов А.В., Фигуровская В.Н., Иванов В.М.Молекулярная абсорбционная спектроскопия комплексов 4-(2-пиридилазо)резорцина как альтернатива атомно-абсорбционной спектроскопии // Вестн. Моск. ун-та. Сер 2. Химия. 1992. Т. 33. № 6. С. 570.]
  17. Ogawa K., Tobe N. A Spectrophotometric Study of the Complex Formation between Iron(III) and Sulfosalicylic Acid // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1966. V. 39. № 2. Р. 223. doi: 10.1246/bcsj.39.223.
  18. Martins M.A.R., Crespo E.A., Pontes P.V.A. et al.Tunable Hydrophobic Eutectic Solvents Based on Terpenes and Monocarboxylic Acids // ACS Sustain. Chem. Eng. 2018. V. 6. № 7. Р. 8836. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b01203.
  19. Silverstein R.M., Webster F.X., Kiemle D.J.Spectrometric identification of organic compounds. 7 ed. New York: Wiley. 2005.
  20. Omar K.A., Sadeghi R. Database of Deep Eutectic Solvents and Their Physical Properties: A Review. // J. Mol. Liq.2023. V. 384. P. 121899. doi: 10.1016/j.molliq.2023.121899.
  21. Smith E.L., Abbott A.P., Ryder K.S.Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Applications. // Chem. Rev.2014. V. 114. № 21. P. 11060. doi: 10.1021/cr300162p.
  22. Kozhevnikova A.V., Lobovich D.V., Milevskii N.A. et al.Kinetics and Reusability of Hydrophobic Eutectic Solvents in Continuous Extraction Processes in a Pilot Setting // Processes. 2024. V. 12. № 12. P. 2879. doi: 10.3390/pr12122879.
  23. Zhao H., Chang J., Boika A. et al.Electrochemistry of High Concentration Copper Chloride Complexes. // Anal. Chem.2013. V. 85. № 16. P. 7696. doi: 10.1021/ac4016769.
  24. Liu W., Etschmann B., Brugger J. et al.UV–Vis Spectrophotometric and XAFS Studies of Ferric Chloride Complexes in Hyper-Saline LiCl Solutions at 25–90°C. //Chem. Geol.2006. V. 231. № 4. P. 326. doi: 10.1016/j.chemgeo.2006.02.005.
  25. Kozhevnikova A.V., Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Yu.A. et al. Hydrophobic Eutectic Solvents Based on Alcohol and Camphor in the Extraction of Fe(III) from Hydrochloric Solutions // Theor. Found. Chem. Eng.2024. V. 58. № 5. P. 1575. [Кожевникова А.В. и др. Гидрофобные эвтектические растворители на основе спиртов и камфоры в экстракции Fe(III) из солянокислых растворов // Теорет. основы хим. технологии. 2024. Т. 58. № 3. С. 347.] doi: 10.1134/S0040579525600664.
  26. [Кожевникова А.В. и др. Гидрофобные эвтектические растворители на основе спиртов и камфоры в экстракции Fe(III) из солянокислых растворов // Теорет. основы хим. технологии. 2024. Т. 58. № 3. С. 347.]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».