《溶剂萃取》课件

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1、第6讲（第6章）本科生课程分离原理与技术第6章溶剂萃取分离法6.1基本概念6.2主要萃取体系6.3影响萃取的各种因素6.4溶剂萃取方法6.5胶体萃取6.6双水相萃取I2水溶液这是因为I2在CCl4中的溶解度大于它在水中的溶解度，I2在相间的转移过程是物理过程。而更多的情况下，被萃取对象要与试剂（萃取剂）发生化学作用。CCl4I2/CCl4H2O实例溶剂萃取（solventextraction）溶于某一液相中的组分，在与第二液相接触后转入第二液相的过程。又称液-液萃取。通常是水相-有机相。利用组分在两互不相溶的溶剂之间的分配行为的差异进行分离的方法萃取—泛指任意两相间的传质过程，包

2、括液-固萃取（固相萃取），SFE，逆流（色谱）萃取等等。反萃取—被萃物进入有机相后，再用水相将其中部分组分萃取出来。主要目的是把随目标物质进入有机相的杂质除掉。溶剂萃取法的发展过程19世纪中叶人们就知道用有机溶剂萃取某些无机物。如1842年Peligot用二乙醚萃取硝酸铀酰。1872年Berthelot和Jungfleisch根据经验提出了液-液分配的定量关系。1891年Nernst从热力学观点出发阐明了液－液分配的定量关系。20世纪40年代以后，溶剂萃取走向成熟（完善的理论体系，丰富的萃取模式，广泛的应用领域）。溶剂萃取的优缺点优点仪器设备简单，操作方便；分离选择性高；应用范围

3、广。既可以用于无机物萃取，又可用于有机物萃取。既可进行大量物质分离，又可用于微量组分的富集。处理量大，适合工业规模分离，易于实现连续自动操作。缺点有机溶剂易挥发，多对人体有害手工操作比较麻烦，费时分离效率（柱效）不高。（比LC小2－3个数量级）6.1基本概念1.分配平衡常数(A)H2O(A)org（萃取）分配常数KDKD为常数的条件：溶质A在溶液中的浓度极低；A在两相中的分子形态相同；温度一定。碘在水和CCl4之间的分配（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热力学分配平衡常数K0KD也称（萃取）分配系数化学势与K0平衡时：org＝aq即：2.分配比当溶质在某一相或两相中发生离解，缔合，配位或离子聚集现象时，同一溶质在同一相中就可能存在多种形态。如OsO4在CCl4/H2O体系中分配时,出现下列情况。OsO4在水中水解OsO4＋H2OHOsO5－＋H＋HOsO5－OsO52－＋H＋OsO4在CCl4中聚集4OsO4(OsO4)4水相形态：OsO4，HOsO5－，OsO52－CCl4相形态：OsO4，(OsO4)4分

5、配比（D）因为同一物质的每种形态在两相中的分配系数都不一样。故分配比定义为某种物质在两相之间各形态总浓度的比值。分配比不一定是常数，随实验条件（pH，萃取剂，溶剂，盐析剂等）而变化。当溶质在两相中只有一种形态时，D＝KD3.萃取率（E）对于一次萃取：以CaqVorg除上式，得：可见：E得大小取决于分配比和相比（两相体积比）当相比为1（即Vaq＝Vorg）时：对于分配比D较小的物质，可以通过减小相比（即增加有机溶剂体积）来提高萃取率，但这种作用不明显。而且，增大有机溶剂体积会使有机相中的溶质浓度降低，不利于后继分离和测定工作。所以，通常是采用多次萃取或连续萃取来提高萃取率。多次萃

6、取可推导出（请自己推导）经n次萃取后，水相中残留溶质A的平衡浓度Cn为：当Vaq＝Vorg时：式中C0为水相中A的最初浓度，即总浓度。4.分离系数（分离因子）对于单一形态溶质，D＝KD，于是有：6.2主要萃取体系1.萃取过程(1)在水相中可萃取络合物的生成和水相中发生的化学变化(2)可萃取络合物在水相和有机相间的分配平衡(3)可萃取络合物在有机相中发生的化学反应（聚合，离解，与其它组分反应）2.萃取体系的分类基于元素萃取到有机相的形式分类中性配合萃取体系（简单分子萃取体系）阳离子交换萃取体系（螯合萃取体系）离子缔合萃取体系协同萃取体系其他萃取体系（如高温萃取体系）6.2.1中性

7、配合萃取体系1.特点被萃取物在水相中以中性分子形式存在萃取剂也是中性分子（含有适当配位基团）被萃取物与萃取剂形成中性配合物TBP－煤油体系从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰被萃取物形式：UO2(NO3)2（铀的其他形态如UO22＋,UO2NO3＋等不被萃取）萃取剂：TBP（磷酸三丁酯）中性配合物：UO2(NO3)2·2TBP6.2.1中性配合萃取体系2.中性配合萃取剂中性含磷萃取剂：磷酸酯；膦酸酯；次膦酸酯；膦氧化物；焦磷酸酯；膦的有机衍生物中性含氧萃取剂：酮，酯，醇，醚等，如MIBK（甲