Введение. Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается

Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10⁻² % по массе, в воде океанов 3,0·10⁻⁷ % [1]. Он также присутствует в относительно высоких концентрациях в сырой нефти и углях [1-2] и их сгорание приводит к повышению содержания ванадия в атмосфере, почве и природных водах [1]. Кроме того, промышленные отходы предприятий по переработке титана и урана, а также металлургии содержат ванадий на уровне более 1 % [1].

В природе ванадий встречается в составе титаномагнетитовых руд, редко фосфоритов, а также в урансодержащих песчаниках и алевролитах, где его концентрация не превышает 2%. Главные рудные минералы ванадия в таких месторождениях – карнотит и ванадиевый мусковит-роскоэлит. Значительные количества ванадия иногда присутствуют также в бокситах, тяжелых нефтях, бурых углях, битуминозных сланцах и песках [1]. Ванадий обычно получают как побочный продукт при извлечении главных компонентов минерального сырья (например, из титановых шлаков при переработке титаномагнетитовых концентратов, или из золы от сжигания нефти, угля и т.д.).

В живой природе ванадий является одним из важных микроэлементов для животных и растений, однако, существенное содержание ванадия в организме человека не было установлено [2]. Тем не менее, ванадий токсичен для человека, и его токсичность вызывает респираторные заболевания, а также ряд нарушений, включая вмешательство в ряд важных ферментных систем [3]. Токсичность ванадия определяется его степенью окисления, которая колеблется от +2 до +5 [2], среди которых соединения со степенью окисления+4 и +5 наиболее стабильны в растворе, а с +5 – наиболее токсичны.

В нефтях концентрации микроэлементов колеблются в сравнительно широких пределах, а их средние значения снижаются от n∙10^-3 до n∙10^-8 % (масс.) в ряду: V, Fe, Ca, Ni, Na, K, Mg, Al, Hg, Zn, Mo, Cr, Cu, Co, Mn, Ba, Ge, Ag, U, Hf, La, Pb, Au, Be, Ti, Sn. Всего в нефтях обнаружено более 60 микроэлементов [4]. Особое место среди этих микроэлементов занимает ванадий, оказывающий неблагоприятное воздействие на катализаторы традиционных процессов нефтепереработки, таких, как каталитический крекинг и гидроочистка. Отлагаясь на активных центрах, ванадий, наряду с никелем, в значительной степени снижает активность и селективность катализатора[4]. Ранее было установлено, что отрицательное воздействие ванадия при каталитической переработке нефтяных фракций также связано с разрушением кристаллической структуры цеолитного компонента катализаторов, повышенным коксо- и газообразованием и увеличением степени непредельности получаемых продуктов [1]. Возникающие при этом ограничения на содержание ванадия в сырье каталитических процессов требуют сведений о содержании этого металла в нефтяных фракциях. Кроме того, существуют ограничения на содержание ванадия в продуктах переработки нефти, используемых в качестве топлив. Продукты горения, содержащие пентаоксид ванадия и другие его соединения, коррозионно активны. Особое значение это имеет при использовании остаточных нефтепродуктов в качестве топлива для газотурбинных установок, лопаcти которых наиболее подвержены ванадиевой коррозии.

С другой стороны, в литературе последних лет все чаще стали появляться сообщения об истощении тех или иных рудных месторождений. В связи с этим, только США к 2000 г. должны были затратить на импорт ванадия 1,6 миллиардов долларов. Этой суммы достаточно, чтобы наладить извлечение ванадия из нефтей. Такие установки работают в Швеции, Венесуэле, Канаде [4].

Таким образом, разработка высокочувствительных и селективных методов определения ванадия является важной задачей в аналитическом контроле сырья и продуктов переработки нефти для нефтехимической и добывающей отраслей.

Целью данной работы явилась оптимизация условий проведения выбранной ранее индикаторной реакции для разработки в последующем нового сорбционно-каталитического метода определения ванадия(V) в нефти.