Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_3_2010_189_194_85


European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189‐194 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.3.189‐194.85 

   

 

European Journal of Chemistry 
Journal homepage: www.eurjchem.com 

 
     

Flotation,  speciation  and  determination  of  iron(III)  using  aluminon  in  water, 
real samples and wastes of power stations 

Ahmed Fawzy El‐Asmy*,a, Wafaa Mohammad Yousefb and Magda Ali Akla   
a Chemistry Department, Faculty of Science, Mansoura University, 35516, Egypt 
b Chemistry Department, Faculty of Science, Hail University, 81428,  Saudi Arabia 

*Corresponding author at: Chemistry Department, Faculty of Science, Mansoura University, 35516, Egypt. Tel.: +20101645966; fax: +20502246781.  
E­mail address: aelasmy@yahoo.com (A.A. El­Asmy). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 30 April 2010 
Received in revised form: 31 May 2010 
Accepted: 6 June 2010 
Online: 30 September  2010 

KEYWORDS 

  Aluminon  has  been  investigated  for  the  separation  of  iron(III)  by  flotation  technique.  This
reagent  formed  a  1:1  stable  complex  in  aqueous  solution. An  intense  violet  layer  is  formed
after  flotation  using  oleic  acid  (HOL).  A  highly  selective  and  sensitive  spectrophotometric
procedure  is  proposed  for  the  determination  of  Fe(III)  after  overcoming  all  interferences.
Preliminary studies show the possibility of forming a complex with Fe(II) to an extremely low
extent. Trials have been  carried out  to  separate Fe(II)  and Fe(III)  using NH4SCN or NaF. To
prevent  the  oxidation  of  Fe(II),  NaBH4  is  used.   The  separation  of  Fe(III)  and  Fe(II)  can  be
achieved using 0.6 mg L‐1 NaBH4.  The flotation‐ determination method was carried out at pH
2‐3. The formation constant is 1.3×107 L mol‐1 with molar absorptivity of 0.2×105 Lmol‐1 cm‐1

and  detection  limit  of  5×10‐6  molL‐1.  The  effect  of  foreign  ions  is  avoided  using  excess
aluminon and 0.5 mg L‐1 NaBH4. The proposed procedure was applied to synthetic mixtures
[Fe(III) + Fe(II)], Fe(III) and some cations, wastes of power stations,  simulated samples and
real ores. 

Iron(III) 
Speciation 
Determination 
Flotation 

 
1. Introduction 
 

Iron  occurs  with  molybdenum  in  enzymes  that  catalyze 
nitrogen  fixation [1]. The preconcentration and determination 
of  iron  in  different  oxidation  states  are  the  aim  of  many 
workers,  especially  in  environmental  chemistry,  industrial 
food, agriculture and pharmaceutical clinical control [2]. In this 
concern,  numerous  techniques  for  the  separation  and 
preconcentration  of  trace  metals  have  been  reported  [3‐8]. 
Flotation has many advantages owing to simplicity, time saving, 
non  expensive  reagents  and  apparatus  and  incorporated  as  a 
clean  technology  to  treat  water  and  wastewater  [9].  Few 
publications  deals  with  the  separation  of  Fe(III)  from  Fe(II) 
[10]. Although  the  separation of Fe(III) by  ion and precipitate 
flotation  [11‐16]  was  carried  out,  no  trial  was  made  to  use 
aluminon in this respect. 

Heavy metal  pollution  is  spreading  throughout  the  world 
with  the  expansion  of  industrial  activities  [17].  These metals, 
which  find  many  useful  applications,  are  harmful  if  they  are 
discharged  into  natural  water  resources  with  serious  health 
hazards  [18‐20].  In  other  words,  heavy  metals  which  are  of 
great  environmental  concern  must  be  removed  [21‐23]. 
Industrial wastewater contains high levels of heavy metals and 
to avoid water pollution, treatment is needed before disposal.  

In the present work, flotation and speciation of Fe(III) using 
aluminon  and  HOL  were  proposed.  Experimental  variables 
were examined. In addition, Fe(III) determination in synthetic, 
real  samples, different water  samples and wastes  from power 
stations was carried out. 
 
 
 

2. Experimental 
 
2.1. Chemicals and solutions    
 

Unless  otherwise  stated,  all  chemicals  used  in  this  study 
were of analytical grade or high purity. Aluminon  [C22H23N3O9 
solution  [1×10‐2  mol  L‐1]  (Scheme  1)  was  prepared  by 
dissolving  0.47  g  in  100  mL  bidistilled  water.  Oleic  acid        
[6.36  × 10‐2 mol L‐1] was prepared by dispersing 20 mL  in 1 L 
kerosene. Fe(III) [1×10‐2 mol L‐1] was taken from the standard 
solution. Fe(II) [1×10‐2 mol L‐1] was prepared from FeSO4.7H2O 
in  100  mL;  the  solution  must  be  freshly  prepared.  A  stock 
solution  of  1×10‐2  mol  L‐1  EDTA  was  prepared  by  dissolving 
3.74 g in 1 L bidistilled water and standardized. A 0.1 mol L‐1 of 
oxalic,  HNO3,  NH4OH  and  Pb(NO3)2,  each,  was  prepared  by 
dissolving  the  calculated  weight  in  100  mL  solution.  Diluted 
concentrations of NaF, NH4SCN and NaBH4 were prepared from 
stock solutions of 0.1 mol L‐1 of NaF, NH4SCN and 10 mg L‐1 of 
NaBH4. 

 

 
Scheme 1 

 
 
 
 



190  El­Asmy et al. / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189­194 
 

 

2.2. Instrumentation 
 

Two flotation cells were used. The first was a tube of 1.2 cm 
inner diameter and 29 cm length with a stopcock at the bottom. 
Such  a  cell was  used  during  the  study  of  the  factors  affecting 
the efficiency of flotation. The second was a cylindrical tube of 
6  cm  inner diameter and 45 cm  length with a  stopcock at  the 
bottom and  a  quick‐fit  stopper  at  the  top.  It was used  for  the 
separation  of  the  investigated  analyte  from  a  relatively  large 
volume.  The  spectrophotometric  data  were  recorded  on  a 
Unicam UV2 spectrophotometer. The concentrations of Fe were 
determined  using  a  Perkin  Elmer  2380  Atomic  Absorption 
Spectrometer  with  air‐acetylene  flame.  The  optimum 
instrumental parameters used are: wavelength: 248.3 nm; lamp 
current:  25 mA;  Fuel  flow  rate:  3  L min‐1;  air  flow  rate:  21  L 
min‐1;  burner  height:  0.9  cm  and  slit  width:  0.7  nm.  The  IR 
spectra of aluminon and its solid complexes were recorded on a 
Mattson  5000  FTIR  spectrophotometer.  The  pH  values  of  all 
solutions  prepared  before  flotation  were  carried  out  using 
HANA  instrument  8519  digital  pH‐meter  (Italy).  The  mass 
spectra  of  the  Fe(III)  complex was measured  at  70  eV with  a 
Varian MAT 311 instrument at National Research Center, Cairo. 
Magnetic  measurements  were  carried  out  on  a  Johnson‐
Matthey  magnetic  susceptibility  balance,  UK.  Carbon  and 
hydrogen  content  for  the  formed  aluminon‐Fe(III)  complexes 
was  determined  at  the Microanalytical  Unit,  Cairo  University, 
Egypt.  The  Fe  analysis  was  carried  out  according  to  the 
standard methods [24].  
 
2.3. Preparations  
 

Aluminon  (Scheme  1)  is  provided  from  Riedel‐de  Haen, 
Germany. The solid complex, in aqueous solution, was prepared 
by mixing  equimolar  amounts  of  aluminon  and Fe(III)  ions  in 
H2O‐EtOH solution. The colored solid complex that precipitated 
was filtered off and dried under vacuum. On the other hand, the 
complex in the scum layer was obtained by gathering the float 
layer  in  some  flotation  experiments  (equimolar  amounts  of 
aluminon and Fe(III)  ions  in presence of 3 mL HOL). The float 
was  filtered, washed with bidistilled water  and ethanol,  dried 
in oven at 80 oC and preserved in a desiccator. 
 
2.4. Separation­determination of Fe(III) and Fe(II)  
 

Suitable concentration (2×10‐5 mol L‐1) of Fe(III) and Fe(II), 
0.5  mg  L‐1  of  NaBH4  and  aluminon  (2×10‐4  mol  L‐1)  were 
introduced  into  a  flotation  cell.  The  pH  of  the  solution  was 
adjusted to ≈ 2 by adding drops of 0.1 mol L‐1 HCl. The cell was 
shaken manually  for  about 2 min,  after which 3 mL of 2×10‐3 
mol L‐1 HOL were added. The cell was then turned upside down 
many times by hand for complete flotation of Fe(III)‐aluminon 
species.  The  mother  liquor  was  separated  from  the  flotation 
cell and then introduced into the AAS flame for measurement of 
Fe(II).  The  floatability  of  Fe(II)  was  obtained  from  the 
relationship: 
 

%100)( x
C

CC
F

i

fi
IIFe




       

(1) 

 
Ci  and  Cf  denote  the  initial  and  final  concentrations  of  Fe(II). 
Subsequently, 2 mL of conc. HCl were added to the scum inside 
the  flotation  cell  and  the  mixture  was  shaken  thoroughly  to 
extract the Fe(III) from the scum. The extract was made up to a 
suitable volume having a  final  concentration of 2×10‐4 mol L‐1 
of  aluminon.  The  Fe(III)  was  measured  by  AAS  against  a 
standard Fe(III) solution containing the same concentration of 
aluminon. The efficiency of  flotation of  the Fe(III)  in  the scum 
was determined from the relationship: 
 

FFe(III) = (Cs/Ci)×100%        (2) 
 

Cs  denote  the  concentration  of  Fe(III)  in  the  scum. 
Titrimetric procedure for determination of Fe(III): To a conical 
flask,  add 5 mL of    Fe(III)  solution, 20 mL bidistilled water, 5 
mL  of  0.01  mol  L‐1  EDTA,  two  drops  of  xylenol  orange  and 
hexamine, then titrate against 0.01 mol L‐1 Pb(NO3)2 [24].  
 
2.5. Applications 
 
Synthetic mixtures:  Into  a  flotation  cell,  1.12  ppm  of  Fe(III) 
was  taken  and  strict  concentration  was  added  from  each 
foreign ion individually or in combination in presence of 2×10‐4 
molL‐1  aluminon  in  Fe(III)  separation.  The  procedures  for 
flotation,  separation,  elution  and  spectrophotometric  (atomic 
absorption) determination were carried out. 
 
Natural  water  samples:  To  100  mL  aliquot  of  clean 
uncontaminated,  filtered  natural  water  samples,  different 
concentrations  of  the  investigated  analyte  were  introduced 
with  excess  aluminon.  The  previous  procedures  of  separation 
and determination were carried out. 
 
Real samples: Lead‐zinc sulfide and stream sediment ores [25] 
were  provided  from National  Center  of Metrology.  Accurately 
0.5  g  solid  sample was  completely  dissolved  in  Teflon  beaker 
with mixture of acids (45 mL HF, 15 mL H2SO4 and 5 mL HNO3). 
After  complete  dissolution,  the  solution  was  evaporated  till 
dryness. The residue was then dissolved in 20 mL HCl (1:1) and 
completed  to  100  mL  in  a  measuring  flask  with  bidistilled 
water. 
 
3. Results and Discussion 
 
3.1. Separation and determination of Fe(III) 
 

The separation‐flotaion of Fe(III) enabling one to apply this 
new technique on waste samples taken from the power stations 
before  discharge.  This  followed  by  studying  the  separation  of 
Fe(II)  from  Fe(III)  and  modifying  an  analytical  method  for 
determination of both in one sample. 
 
3.1.1. Influence of the hydrogen ion concentration  
 

A series of experiments were carried out to study the effect 
of pH on the flotation efficiency of Fe(III) [2×10‐5 mol L‐1] with 
2×10‐3 mol L‐1 HOL  in absence and presence of 1×10‐4 mol L‐1 
aluminon.  Figure  1b  shows  that  about  45%  is  the  maximum 
separation efficiency at pH 2‐3. Accordingly,  the  separation of 
Fe(III) needs modification. Aluminon  imposed  itself  as  a  good 
chelating  agent.  Figure  1a  shows  that  ≈  100%  efficiency  was 
obtained at pH 2‐3. In basic medium, the separation decreases 
due  to  the  formation  of  oleate.  Direct  addition  of  ferric 
ammonium sulfate and aluminon acquires pH ≈ 3.  
 

 

Figure 1. Effect of pH on the separation efficiency of 2×10‐5 mol L‐1 Fe(III) 
using    2×10‐3  mol  L‐1  HOL without  aluminon  (curve  a)  and  with  1×10‐4 
mol L‐1 aluminon (curve b). 



El­Asmy et al. / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189­194  191 
 

 
 

3.1.2. Influence of interacting species concentrations  
 

The  effect  of  Fe(III),  aluminon  and  HOL  is  investigated. 
Figure 2 show that the floatability of Fe(III) increases reaching 
100% at 2×10‐5 mol L‐1 aluminon with molar ratio of 1:1 at pH 
≈ 3. This simplified the procedure for the analytical separation 
and  determination  of  Fe(III),  specially  in  samples  containing 
unknown  amounts  of  Fe(III);  the  selected  concentration  of 
aluminon for further experiments was 1×10‐4 mol L‐1. 

 

 
 

Figure 2.  Effect  of  aluminon  concentration  on  the  separation  efficiency  of 
2×10‐5 mol L‐1 Fe(III) at pH  3 using 2×10‐3 mol L‐1 HOL. 

 
Figure  3a  represents  the  separation  percentage  of  Fe(III) 

using 2×10‐3 mol L‐1 HOL at pH ≈ 3 in absence of aluminon. The 
percentage  is  ≈  45%  and  by  increasing  the  analyte 
concentration, the floatability decreases owing to the presence 
of  insufficient  amounts  of  oleate  capable  for  floating  all  the 
present  Fe(III)  ions.  Also,  to  confirm  the  data  in  Figure  2, 
another  series  of  experiments  were  carried  out  to  float 
different  amounts  of  Fe(III)  ions.  In  Figure  3b,  the  separation 
percentage  achieved  100%  corresponding  to  the  1:1  Fe(III): 
aluminon ratio. 

 

 

Figure 3. Separation efficiency of different Fe(III) concentrations at pH  3 in 
absence  (curve a)  and presence of 2×10‐5 mol L‐1  aluminon  (curve b) using 
2×10‐3 mol L‐1 HOL. 

 
The floatability of Fe(III) at different concentrations of HOL 

in absence (Figure 4, curve a) and presence (Figure 4, curve b) 
of aluminon was investigated. Curve (a) shows 45% floatability 
even at different concentrations of HOL. Curve b shows ≈ 100% 
floatability  of  Fe(III)  at  10‐4  mol  L‐1  of  HOL  and  remains 
constant. Accordingly, 2×10‐3 mol L‐1 HOL was used throughout 
the work. 

Spectrophotometric  measurements  were  carried  out  to 
assure  the  data  obtained  in  Figures  2  and  3.  The  absorption 
spectra  of  Fe(III),  aluminon  and  Fe(III)‐aluminon  systems 
showed that aluminon and Fe(III) have no absorption bands at 
the  wavelength  range  of  Fe(III)‐aluminon.  The  aqueous 
complex shows a band centered at 580 nm. The stoichiometry 
of  the  complex  formed  was  ascertained  applying  the 
continuous  variation  method.  The  results  revealed  the 

formation  of  1:1  [Fe(III)‐aluminon]  ratio.  The  apparent 
formation constant (Kf) of the complex is 1.3×107 L mol‐1.  

 

 

Figure 4. Influence  of  HOL  concentration  on  the  separation  efficiency  of 
2×10‐5 mol L‐1 Fe(III) in absence of aluminon (curve a) and in presence of 
1×10‐4 mol L‐1 (curve b) at pH  3. 
 
3.1.3. Influence of volume  
 

Series  of  experiments  were  conducted  to  float  different 
quantities  of  Fe(III)  in  a  fixed  volume  (10  mL)  under  the 
recommended  conditions.  It  was  found  that  the  smallest 
amount  of  the  analyte which  can  be  safely  and  quantitatively 
separated  from  10  mL  is  2×10‐5  mol  L‐1.  Another  series  of 
experiments were  conducted  to  float  a  fixed  concentration  of 
the  analyte  (2×10‐3  mol  L‐1)  from  different  aqueous  volumes 
using  suitable  large  flotation  cells  under  the  recommended 
conditions. The data showed  that 1×10‐3 mol L‐1 of Fe(III)  can 
be quantitatively separated from different aqueous volumes up 
to 2  L  after which,  the  floatability  decreases by 30% at 2.5  L. 
Accordingly, the detection limit of separation procedure is 0.56 
ppm. 
 
3.1.4. Influence of temperature  
 

Solutions of Fe(III), HOL and aluminon were either heated 
or cooled. The aluminon and HOL are quickly poured  into  the 
Fe(III) solution at zero time. The solution was  introduced into 
flotation cell jacked with 1 cm thick fiberglass insulation at pH 
≈  3.  The  data  indicated  that  temperature  up  to  60  oC  has  no 
effect on the flotation process. Hence, subsequent experiments 
were carried out at 25  1 oC. 
 
3.1.5. Influence of ionic strength  
 

The effect of  ionic  strength on  the  separation efficiency of 
Fe(III) under the recommended conditions (Table 1) indicated 
that,  Na+,  K+,  Mg2+  and  Ca2+  as  Cl‐,  NO3‐,  SO42‐,  NO2‐  and/or  I‐ 
added  during  the  flotation  separation  of  the  analyte  have  no 
effect up to 0.5 mol L‐1 concentration level. 
 
Table 1. Effect of ionic strength on the separation efficiency of 2×10‐5 mol L‐¹ 
Fe(III) using 2×10‐4 mol L‐¹ aluminon and 2×10‐³ mol L‐¹ HOL at pH ≈3. 

Recovery, % Concentration, mol L­1 Cation* 
99.8 
99.9 
99.9 

0.50
0.10 
0.05 

Na+ 

98.9 
98.9 
99.5 

0.50
0.10 
0.05 

K+ 

99.5 
99.5 
99.7 

0.50
0.10 
0.05 

Mg2+ 

98.8 
98.8 
99.4 

0.50
0.10 
0.05 

Ca2+ 

* Na+, K+, Mg2+ and Ca2+ were taken as Clˉ, SO42‐ or NO3ˉ. 
 
 
 



192  El­Asmy et al. / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189­194 
 

 

3.1.6. Effect of foreign ions  
 

The data presented in Table 2 showed that, the investigated 
interfering  ions  up  to  50  mg  L‐1  (each)  individually  or  in 
combination  have  no  pronounced  effect  on  the  separation 
efficiency of Fe(III) even on using 2×10‐4 mol L‐1 aluminon. The 
interfering species present with Fe(III) depress the separation 
efficiency; excess aluminon overcome this effect.  

 
Table 2. Effect of  some  foreign  ions  individually or  in combinations on  the 
separation  efficiency  of  2×10‐5  mol  L‐1  of  Fe(III)  in  presence  of  different 
aluminon concentrations using 2×10‐3 mol L‐1 HOL at pH ≈3. 

Recovery % 
Concent., 
mg L­1 Foreign ion(s)  Using 2×10­4 

mol L­1 
aluminon 

Using 1×10­4 
mol L­1 
aluminon 

100.0
99.9 
99.9 
99.9 
100.0 
99.9 
100.0 
99.8 
99.9 
99.9 
99.9 
100.0 
100.0 
100.0 
100.0 
99.8 
99.9 
99.8 
99.8 
99.9 
99.9 
99.8 
99.9 
99.9 
99.9 
99.8 
100.0 
99.9 
99.9 
99.8 
99.9 
99.9 
99.8 
99.9 
99.9 
99.9 
99.9 
99.9 
99.9 
99.8 

100.0 
99.5 
99.8 
99.7 
99.9 
99.9 
99.9 
99.7 
99.8 
99.7 
99.8 
60.0 
99.9 
85.0 
80.0 
99.7 
99.8 
99.6 
99.7 
99.8 
99.8 
99.7 
99.9 
75.0 
69.0 
99.7 
99.9 
99.8 
99.8 
99.7 
99.8 
99.8 
99.7 
99.8 
99.9 
80.0 
99.8 
99.7 
75.0 
80.0 

1000 
1000 
1000 
1000 
1000 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
100 
100 
100 
50 
50 
50 
50 
50 
50 
50 
50 
50 
50 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
500 
100 
100 
50 
50 
50 
50 

Cu(II) 
Pb(II) 
Ni(II) 
Hg(II) 
Ca(II) 
Ag(I) 
Li(I) 
La(III) 
Cd(II) 
Mg(II) 
Te(II) 
Mn(II) 
Sr(II) 
Co(II) 
Al(III) 
Th(IV) 
W(III) 
V(IV) 
Cr(III) 
Mo(III) 
Sn(IV) 
In(III) 
As(III) 
Zn(II) 
Zr(IV) 
Cu(II)+Mg(II) 
Cu(II)+Ca(II) 
Ni(II)+Ag(I) 
La(III)+Ti(IV) 
Cu(II)+Ca(II)+Mg(II) 
Cu(II)+Ca(II)+Hg(II) 
Cd(II)+Ca(II)+La(III) 
Ni(II)+Pb(II)+Li(I) 
Te(II)+Mg(II)+La(III) 
Cu(II)+Sr(II) 
Co(II)+Sr(II) 
Al(III)+Th(IV) 
Cu(II)+W(III) 
Cu(II)+Cr(III)+Zn(II) 
Zn(II)+V(IV)+Ni(II) 

 
3.2. Separation of Fe(II) from Fe(III)   
 

None of the freshly prepared Fe(II) that exposed to air gave 
results different from that of  less exposed; freshly prepared is 
also studied. The same previous results are obtained, but with 
slight decrease in flotation. This observation leads to think that 
aluminon  can  oxidize  part  of  Fe(II)  to  Fe(III)  forming  Fe(III) 
complex  until  all  Fe(II)  are  oxidized.  The  process  is  followed 
sequentially  till  all  Fe(II)  is  complexed  completely.  The  data 
depicted in Figure 5 showed zero separation up to 25 min and 
increases gradually reaching 100% in 1 h. Complete separation 
and  oxidation  of  Fe(II)  within  1  h  is  due  to  its  little 
concentration  (2×10‐5  mol  L‐1).  The  separation  of  Fe(II)  was 
carried  out  within  25  min.  Also,  the  spectral  measurements 
confirm that freshly prepared Fe(II) was not floated even in the 
presence  of  aluminon which may  be  due  to  the  unstability  of 
Fe(II) – aluminon complex. Consequently, the isolation of Fe(II) 
must be carried out in absence of air. 

 
 

Figure  5. Effect  of  time  on  the  separation  percentage  of  2×10‐5 mol  L‐1
Fe(II) at pH  3 in presence of 1×10‐4 mol L‐1 aluminon and 2×10‐3 mol L‐1 
HOL. 

 
Trials to separate Fe(II) / Fe(III) using NH4SCN or NaF have 

been  carried  out.  Figure  6  shows  the  influence  of NaF  on  the 
separation speciation in which there is a gradual increase in the 
separation  curve  of  Fe(II)  due  to  partial  oxidation  with  time 
forming  a  complex  giving  a  maximum  at  25%.  On  the  other 
hand, the separation curve of Fe(III) decreases gradually due to 
its existence as unfloated [FeF6]3‐. So, Fe(III)‐aluminon, [FeF6]3‐ 
and oxidized Fe(II) reflect incomplete separation. 

 

Figure  6. Effect  of  [NaF]  on  the  separation  efficiency  of  a  mixture 
(2×10‐5 mol L‐1) of Fe(III) and Fe(II), (2×10‐5 mol L‐1)  each,  in presence of 
2×10‐4 mol L‐1 aluminon using 2×10‐3 mol L‐1 HOL at pH  3. 

 
The  data  obtained  in  the  presence  of  NH4SCN  showed  a 

decrease  in  the  separation  of  Fe(III)  due  to  the  presence  of 
Fe(III)–aluminon  and  Fe(III)‐thiocyanate  complexes.  The 
separation  of  Fe(II)  increases  up  to  40%  due  to  partial 
oxidation  of  Fe(II)  forming  Fe(III)–aluminon  and  Fe(III)‐
thiocyanate. The  incomplete separation  is due to  the presence 
of  Fe(III)‐thiocyante  float  and  the  already  formed  Fe(III)‐
aluminon and  the oxidized part of Fe(II). So,  the separation  is 
not  selective.  Trials  to  achieve  complete  separation  of  Fe(III) 
from Fe(II) were carried out by the previous two experiments 
using  equal  concentrations  of  Fe(III),  aluminon  and  Fe(II), 
(2×10‐5 mol  L‐1)  each,  using  2×10‐3 mol  L‐1  HOL  at  pH  ≈  3  in 
presence of NaF or NH4SCN. The ratio of 1:1 (Fe(III)‐aluminon) 
assure that all aluminon reacted with Fe(III) and nothing with 
the partially oxidized Fe(II). 

The  trials  focused  on  using  NaBH4  with  different 
concentrations  to  show  the  effect  of  time  on  the  separation 
percentage  of  2×10‐5  mol  L‐1  Fe(II)  in  the  presence  of  1×10‐4 
mol  L‐1  aluminon  and  2×10‐3  mol  L‐1  HOL  at  pH  ≈  2.  The 
separation  was  still  zero  up  to  25  min  by  adding  0.5  mg  L‐1 
NaBH4  meaning  that  Fe(II)  is  not  oxidized.  The  data  showed 
complete  separation  of  Fe(III)  up  to  0.6  mg  L‐1  NaBH4.  The 
separation  of  Fe(III)  decreases  after  0.6  mg  L‐1  NaBH4 
indicating partial reduction of Fe(III) to Fe(II). Figure 7 showes 
the  effect  of NaBH4  concentrations on  the  separation of Fe(II) 
and Fe(III),  2×10‐5 mol  L‐1  each,  in  presence of  2×10‐4 mol  L‐1 
aluminon  using  2×10‐3  mol  L‐1  HOL  at  pH  ≈  3.  In  Fe(II)  the 
separation was still zero up to 0.6 mg L‐1 NaBH4 and increases 
due  to  partial  oxidation.  In  conclusion,  the  mixture  of 
Fe(III)/Fe(II)  was  separated  using  0.6  mg  L‐1  NaBH4  after 
adjusting the optimum conditions.  



El­Asmy et al. / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189­194  193 
 

 
 

Table 3. Simultaneous separation and determination of equal and different concentrations of Fe(III) and Fe(II) covering the range from 2×10‐5 − 5×10‐4 mol L‐1 
(1.12−27.9 mg L‐) in the presence of 0.5 mg L‐1 NaBH4, 2×10‐4 mol L‐1 aluminon and 2×10‐3 mol L‐1 HOL at pH ≈2 *. 

Mean recovery, % Δ SD RE AE 
Concentration, mg L­1 

Ion 
Found Added 

100±0.02
100±0.01 

1.400
0.600 

0.016
7.070×10‐3 

‐1.79
0.89 

‐0.02
0.01 

1.10 
1.13 

1.12 
1.12 

Fe(III) 
Fe(II) 

100±0.01
100±0.01 

0.570
0.250 

7.07×10‐3
0.016 

‐0.72
0.00 

‐0.02
0.00 

2.77 
2.79 

2.79 
2.79 

Fe(III) 
Fe(II) 

100±0.01
100±0.01 

0.179
0.179 

0.010
0.010 

0.179
‐0.179 

0.01
‐0.01 

5.59 
5.57 

5.58 
5.58 

Fe(III) 
Fe(II) 

100±0.02
100±0.02 

0.600
0.300 

7.070×10‐3
0.017 

1.79
‐0.36 

0.02
‐0.02 

1.14 
5.56 

1.12 
5.58 

Fe(III) 
Fe(II) 

100±0.02
100±0.01 

1.100
0.180 

0.030
0.010 

‐0.70
0.00 

‐0.02
0.00 

2.77 
5.58 

2.79 
5.58 

Fe(III) 
Fe(II) 

100±0.01
100±0.01 

1.790
0.070 

0.020
0.020 

‐0.89
‐0.07 

‐0.01
‐0.02 

1.11 
27.70 

1.12 
27.90 

Fe(III) 
Fe(II) 
* AE: Absolute error; RE: Relative error; SD: Standard deviation. 
 
Table 4. Separation and determination of Fe(III) and Fe(II)  from synthetic mixtures containing different  interferents using 2×10‐4 mol L‐1 aluminon, 0.5 ppm 
NaBH4 and 2×10‐3mol L‐1 HOL at pH ≈2 *. 

Mean recovery, % Δ SD RE AE 
Analyte, mg L­1 

Ion Synthetic mixture, 
100 ppm for each element  Found Added 

100±0.02
100±0.01 

1.50 
0.60 

0.017
7.070×10‐3 

‐1.79
‐2.70 

‐0.02
‐0.03 

1.10
1.09 

1.12 
1.12 

Fe (II) 
Fe (III) 

Cu(II)+Pb(II)+Ni(II) 

100±0.01
100±0.01 

0.89 
0.60 

0.010
7.070×10‐3 

0.00
1.79 

0.00
0.02 

1.12
1.14 

1.12 
1.12 

Fe (II) 
Fe (III) Hg(II)+Ca(II)+Te(II) 

100±0.01
100±0.01 

0.89 
8.90×10‐3 

0.010
0.010x10‐4 

0.89
1.79 

0.01
0.02 

1.13
1.14 

1.12 
1.12 

Fe (II) 
Fe (III) 

Pb(II)+Ag(I)+Cd(II) 

100±0.02
100±0.01 

1.89 
4.46×10‐3 

0.020
5.000×10‐5 

‐1.79
‐0.89 

‐0.02
‐0.01 

1.10
1.11 

1.12 
1.12 

Fe (II) 
Fe (III) La(III)+Cd(II)+Mg(II) 

* AE: Absolute error; RE: Relative error; SD: Standard deviation. 
 
Table 5. Analysis of Fe(III) in real samples at the recommended conditions *. 

Sample  Analyte, %
AE  RE  SD  Δ 

Certified  Found 
1‐Lead‐Zinc sulfide ore.    6.09   6.090 0.000 0.000  0.010  0.16
2‐Stream Sediment  19.71  19.713 0.003 0.020  0.010  0.05
* AE: Absolute error; RE: Relative error; SD: Standard deviation. 
 
 

Figure  7.  Effect  of  [NaBH4]  on  the  separation  efficiency  of  a  mixture  of 
2×10‐5 mol L‐1 Fe(III) and Fe(II), each in presence of 2×10‐4 mol L‐1 aluminon 
using 2×10‐3 mol L‐1 HOL and at pH 2. 
 
3.3. Applications  
 

Accurate  and  precise  procedure  for  AAS  determination  of 
Fe(III) depends on  the  formation of  a deep violet  color  in  the 
aqueous  layer obeying Beers'  law. The molar absorptivity was 
found  to  be  0.2×105  L  mol‐1  cm‐1.  Also,  the  concentration  is 
easily  detected  in  the  aqueous  layer  (instrumental  detection 
limit  is 5×10‐6 mol L‐1)  then making a  flotation  to  this colored 
complex  using  HOL.  This  was  achieved  by  an  experiment 
carried  to  separate  2×10‐5  mol  L‐1  Fe(III)  under  its  optimum 
conditions  in  the  scum  layer  from 2×10‐5 mol  L‐1  Fe(II)  in  the 
mother  liquor.  After  separation,  Fe(III)  content  in  the  scum 
layer and Fe(II) content in the mother liquor were determined 
using FAAS. 

The  proposed  procedure  was  successfully  applied  to  two 
synthetic  mixtures  of  Fe(III)  and  Fe(II)  with  different 
concentrations. These were introduced into the flotation cell as 
a method  for  the  separation of  Fe(III)  and  aspirated  into AAS 
Spectrometry for Fe(III) determination against standard Fe(III) 
solutions  covering  the  range  of    2×10‐5  −  5×10‐4  mol  L‐1 
(1.12−27.9 ppm) of Fe(III), Table 3. The procedure was applied 
to  the  separation  and  determination  of  definite  Fe(III) 
concentration in four synthetic mixtures containing Fe(III) and 
some  cations  (Table  4).  Analysis  of  Fe(III)  in  real  samples 
under  the  recommended  conditions  was  shown  in  Table  5. 
Known amount of Fe(III) was added to different water samples 
and examined by such procedure (Table 6).  
 
3.4. Separation mechanism of Fe(III) 
 

Many  experimental  studies  were  carried  out  to  approach 
the proposal mechanism. These data can be summarized in the 
following points: 
(i)  The  elemental  analysis  [C:  39.9  (Found  39.9);  H:  4.1  (4.1) 
and  Fe:  8.4  (8.3)]  and  the  mass  spectrum  (Figure  8)  of  the 
complex  isolated  in aqueous  layer  indicating  that  the complex 
has the formula [Fe(L)(H2O)2SO4].  
(ii)  The  floated  species  have  the  same  color  (violet)  as  that 
isolated in aqueous solution. 
(iii) The isolated complexes have the same melting points. 
(iv)  The  two  complexes  have  μeff  ≈  5.6  BM  confirming  an 
octahedral structure [26] around the ferric  ion. This geometry 
is  also  confirmed by reading  the electronic  spectra of  the  two 
complexes. The spectra show the same band (580 nm) but with 
different intensities. 

 
 
 



194  El­Asmy et al. / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 189­194 
 

 

Table 6. Recovery of 0.5×10‐4 and 1×10‐4 mol L‐1 of Fe(III) added to some natural water samples delivered  from different  locations after separation  flotation 
using 1×10ˉ3 mol L‐1 of aluminon and 2×10‐3 mol L‐1 HOL at pH ≈3. 
Type of water, location*  Analyte added ×10­4 mol L­1 Mean recovery 

Bidistilled water  0.5 
1.0 

100±0.01
100±0.01 

Domestic water  0.5 
1.0 

100±0.01
100±0.2 

Tank water  0.5 
1.0 

105±0.5
106±0.3 

Sea water, Marsi‐Matroah  0.5 
1.0 

105±0.5
106±0.4 

Sea water, Ras‐Elbar 
0.5 
1.0 

108±0.2
107±0.4 

Sea water, Gamasa  0.5 
1.0 

105±0.3
105±0.3 

Sea water, Al‐Areash 
0.5 
1.0 

104±0.4
105±0.5 

Nile water, Mansoura city  o.5 
1.0 

112±0.1
109±0.2 

Nile water, Talka city (near the power station) 
0.5 
1.0 

129±0.5
130±0.5 

Nile water, Damiatta city (near the power station)  0.5 
1.0 

128±0.5
131±0.5 

Waste water, Talkha power station 
(a) 
(b) 
(c) 
(d) 

 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 

160±0.6 
150±0.5 
145±0.7 
125±0.8 

Waste water, Demiatta power station 
(a) 
(b) 
(c) 
(d) 

 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 

140±0.8 
125±0.8 
138±0.9 
150±0.9 

* a, b, c and d: different samples at different mean times (about one month) from the same location.  
 
 
(v) The IR spectral bands for all coordination sites are similar. 
The band at 1240 cm‐1 is due to ν(SO4) [27] and that at 530 cm‐1 
is  due  to  (M‐O)  [28].  It  is  concluded  that  the  mechanism  of 
flotation proceeds through physical adsorption with the aid of 
air bubbles. Accordingly, the floated complex structure may be 
suggested as shown in Scheme 2. 
 

Scheme 2 

 

Figure 8. Mass spectrum of Fe(III)‐aluminon complex.

References 
 
[1]. Cotton, F. A.; Wilkinson, G.: Advanced  Inorganic Chemistry, 3rd  Ed., 

Wiley, New Delhi, 868, 1972. 
[2]. Allen,  E.  A.;  Bartlett,  P.  K.  N.;  Ingram,  G. Analyst 1984,  109,  1075‐

1080. 
[3]. Allen, J. E.; Spectrochim. Acta 1961, 17(A), 459‐466. 
[4]. Xia, L. B.; Wu, Y. L.;  Jiang, Z. C.; Li,  S. Q.; Hu, B.  Int.  J. Environ. Anal. 

Chem. 2003, 83, 953‐962. 
[5]. Kara, D.; Alkan M. Talanta 2001. 55, 415‐423. 
[6]. Pournaghi‐Azar, M. H.; Fatemi, B. M. Microchem. J. 2000, 65, 199‐207. 
[7]. Korkisch, J. Pure Appl. Chem. 1978, 50, 371‐378. 
[8]. Mizuike, A. Fresenius’ Z. Anal. Chem. 1986, 324, 672‐677. 
[9]. Ghazy,  S.  E.;  El‐Asmy,  A.  A.;  El‐Nokrashy,  A.  M.  Ind.  J.  Sci.&  Tech. 

2008, 1(6), 1‐7. 
[10]. Rubin, A. J.; Johnson, J. D. Anal. Chem. 1967, 39, 298‐302. 
[11]. Hiraide, M.; Yoshida, Y.; Mizuike, A. Anal. Chim. Acta 1976, 81, 185‐

189. 
[12]. Hashem,  E.  Y.;  Abu‐Baker,  M.  S.;  Hussain,  S.  M.  Spectrochim.  Acta 

2003, 56(A), 761‐769.  
[13]. Zaijun, L.; You, F.; Zhongyun, L.; Jian, T. Talanta 2004, 36, 647‐651. 
[14]. Tarafder, P. K.; Thakur, R.  Micrachem. J. 2005, 80, 39‐43. 
[15]. Sassaki, T.; Mochizuki, K.; Ishiwata, S. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1982, 55, 

3717‐3719. 
[16]. Nummela, W.;  Iwasaki,  I.:  Advances  in Mineral  Processing,  Arbiter 

Symposium, P. Somasundaran (ed.), SME, 1986, 309‐342. 
[17]. Kadirvelu,  K.;  Thamordiselvi,  K.;  Navasivayam,  C.  Sep.  Purif. 

Technol.2001, 24, 497‐505. 
[18]. Hasar, H. J. Hazard. Mat. 2003, 97, 49‐57. 
[19]. Al‐Asheh,  S.;  Duvnjak,  Z. Water, Air,  Soil Polluion. 1999,  114,  251‐

276. 
[20]. Goksungur,  Y.;  Uren,  S.;  Güvenc,  U.  Bioresource  Technol.  2005,  96, 

103‐109. 
[21]. Kim,  J.  S.; Akeprathumchai,  S.; Wickramasinghe,  S.  R.  J. Membr. Sci. 

2001, 182, 161‐172. 
[22]. Blocher, C.; Dorda, J.; Mavrov, V.; Chmiel, H.; Lazaridies, N. K.; Matis, 

K. A. Water Res. 2003, 37, 4018‐4026. 
[23]. Veglio, F.; Beolchini, F. Hydrometallurgy 1997, 44, 301‐316. 
[24]. Vogel, A. I. Text Book of Quantitative Inorganic Analysis, Longmans, 

London, 1994. 
[25]. Laboratory Geological  Investigation Ltd.,  Sofia 1797, G.M. Dimitrov 

no. 16. 
[26]. El‐Asmy, A. A.; Al‐Gammal, O. A.; Saad, D. A.; Ghazy, S.E . J. Mol. Struc. 

2009, 934, 9‐22. 
[27]. Hassanien,  M.  M.;  Gabr,  I.  M.;  Abdel‐Rhman,  M.  H.;  El‐Asmy,  A.  A. 

Spectrochim. Acta 2008, 71(A), 73‐79. 
[28]. El‐Asmy,  A.  A.;  Al‐Hazmi,  G.  A.  A.  Spectrochim.  Acta  2009,  71(A), 

1885‐1890.