《溶劑萃取》課件

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1、第6講（第6章）本科生課程分離原理與技術(shù)第6章溶劑萃取分離法6.1基本概念6.2主要萃取體系6.3影響萃取的各種因素6.4溶劑萃取方法6.5膠體萃取6.6雙水相萃取I2水溶液這是因?yàn)镮2在CCl4中的溶解度大于它在水中的溶解度，I2在相間的轉(zhuǎn)移過程是物理過程。而更多的情況下，被萃取對(duì)象要與試劑（萃取劑）發(fā)生化學(xué)作用。CCl4I2/CCl4H2O實(shí)例溶劑萃?。╯olventextraction）溶于某一液相中的組分，在與第二液相接觸后轉(zhuǎn)入第二液相的過程。又稱液-液萃取。通常是水相-有機(jī)相。利用組分在兩互不相溶的溶劑之間的分配行為的差異進(jìn)行分離的方法萃取—泛指任意兩相間的傳質(zhì)過程，包

2、括液-固萃?。ü滔噍腿。?，SFE，逆流（色譜）萃取等等。反萃取—被萃物進(jìn)入有機(jī)相后，再用水相將其中部分組分萃取出來。主要目的是把隨目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相的雜質(zhì)除掉。溶劑萃取法的發(fā)展過程19世紀(jì)中葉人們就知道用有機(jī)溶劑萃取某些無機(jī)物。如1842年P(guān)eligot用二乙醚萃取硝酸鈾酰。1872年Berthelot和Jungfleisch根據(jù)經(jīng)驗(yàn)提出了液-液分配的定量關(guān)系。1891年Nernst從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)闡明了液－液分配的定量關(guān)系。20世紀(jì)40年代以后，溶劑萃取走向成熟（完善的理論體系，豐富的萃取模式，廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域）。溶劑萃取的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；分離選擇性高；應(yīng)用范圍

3、廣。既可以用于無機(jī)物萃取，又可用于有機(jī)物萃取。既可進(jìn)行大量物質(zhì)分離，又可用于微量組分的富集。處理量大，適合工業(yè)規(guī)模分離，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)操作。缺點(diǎn)有機(jī)溶劑易揮發(fā)，多對(duì)人體有害手工操作比較麻煩，費(fèi)時(shí)分離效率（柱效）不高。（比LC小2－3個(gè)數(shù)量級(jí)）6.1基本概念1.分配平衡常數(shù)(A)H2O?(A)org（萃取）分配常數(shù)KDKD為常數(shù)的條件：溶質(zhì)A在溶液中的濃度極低；A在兩相中的分子形態(tài)相同；溫度一定。碘在水和CCl4之間的分配（25?C）[I2]H2O,mol/L[I2]CCl4,mol/LKD0.1148?10－210.09?10－287.890.0762?10－26.52?10－

4、285.540.0500?10－24.26?10－285.200.0320?10－22.72?10－285.00熱力學(xué)分配平衡常數(shù)K0KD也稱（萃取）分配系數(shù)化學(xué)勢(shì)與K0平衡時(shí)：?org＝?aq即：2.分配比當(dāng)溶質(zhì)在某一相或兩相中發(fā)生離解，締合，配位或離子聚集現(xiàn)象時(shí)，同一溶質(zhì)在同一相中就可能存在多種形態(tài)。如OsO4在CCl4/H2O體系中分配時(shí),出現(xiàn)下列情況。OsO4在水中水解OsO4＋H2O?HOsO5－＋H＋HOsO5－?OsO52－＋H＋OsO4在CCl4中聚集4OsO4?(OsO4)4水相形態(tài)：OsO4，HOsO5－，OsO52－CCl4相形態(tài)：OsO4，(OsO4)4分

5、配比（D）因?yàn)橥晃镔|(zhì)的每種形態(tài)在兩相中的分配系數(shù)都不一樣。故分配比定義為某種物質(zhì)在兩相之間各形態(tài)總濃度的比值。分配比不一定是常數(shù)，隨實(shí)驗(yàn)條件（pH，萃取劑，溶劑，鹽析劑等）而變化。當(dāng)溶質(zhì)在兩相中只有一種形態(tài)時(shí)，D＝KD3.萃取率（E）對(duì)于一次萃?。阂訡aq?Vorg除上式，得：可見：E得大小取決于分配比和相比（兩相體積比）當(dāng)相比為1（即Vaq＝Vorg）時(shí)：對(duì)于分配比D較小的物質(zhì)，可以通過減小相比（即增加有機(jī)溶劑體積）來提高萃取率，但這種作用不明顯。而且，增大有機(jī)溶劑體積會(huì)使有機(jī)相中的溶質(zhì)濃度降低，不利于后繼分離和測(cè)定工作。所以，通常是采用多次萃取或連續(xù)萃取來提高萃取率。多次萃

6、取可推導(dǎo)出（請(qǐng)自己推導(dǎo)）經(jīng)n次萃取后，水相中殘留溶質(zhì)A的平衡濃度Cn為：當(dāng)Vaq＝Vorg時(shí)：式中C0為水相中A的最初濃度，即總濃度。4.分離系數(shù)?（分離因子）對(duì)于單一形態(tài)溶質(zhì)，D＝KD，于是有：6.2主要萃取體系1.萃取過程(1)在水相中可萃取絡(luò)合物的生成和水相中發(fā)生的化學(xué)變化(2)可萃取絡(luò)合物在水相和有機(jī)相間的分配平衡(3)可萃取絡(luò)合物在有機(jī)相中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)（聚合，離解，與其它組分反應(yīng)）2.萃取體系的分類基于元素萃取到有機(jī)相的形式分類中性配合萃取體系（簡(jiǎn)單分子萃取體系）陽離子交換萃取體系（螯合萃取體系）離子締合萃取體系協(xié)同萃取體系其他萃取體系（如高溫萃取體系）6.2.1中性

7、配合萃取體系1.特點(diǎn)被萃取物在水相中以中性分子形式存在萃取劑也是中性分子（含有適當(dāng)配位基團(tuán)）被萃取物與萃取劑形成中性配合物TBP－煤油體系從硝酸溶液中萃取硝酸鈾酰被萃取物形式：UO2(NO3)2（鈾的其他形態(tài)如UO22＋,UO2NO3＋等不被萃?。┹腿篢BP（磷酸三丁酯）中性配合物：UO2(NO3)2·2TBP6.2.1中性配合萃取體系2.中性配合萃取劑中性含磷萃取劑：磷酸酯；膦酸酯；次膦酸酯；膦氧化物；焦磷酸酯；膦的有機(jī)衍生物中性含氧萃取劑：酮，酯，醇，醚等，如MIBK（甲