分离科学与技术2

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1、第二章　萃取分离法一、溶剂萃取二、胶团萃取三、双水相萃取四、超临界流体萃取分离科学与技术Copyright©2012DalianPolytechnicUniversitySongJianguo一、萃取平衡二、萃取过程热力学三、主要萃取体系及应用四、影响因素五、连续萃取第一节　溶剂萃取第二章　萃取分离法Copyright©2012DalianPolytechnicUniversitySongJianguo§2.1溶剂萃取利用物质在互不相溶的两相间分配系数的差异，使目标物质与基体物质相互分离.溶剂萃取原理A+B混合液S萃取剂搅拌A+B+SA+S，BA+S，

2、B水相W有机相O萃余相R萃取相E?§2.1溶剂萃取相似相溶物质的溶解过程溶质分子与溶剂分子化学结构相似溶质分子与溶剂分子极性接近程度电子给予体易溶于电子接受体质子给予体易溶于质子接受体物质的溶解规律溶质A克服同分子间作用→独立分子溶剂B分子间的键断裂→空隙可容纳溶质溶质A与溶剂B分子间形成新的化学键键§2.1溶剂萃取１．萃取平衡在一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两种溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度之比为一常数。（1）能斯特分配定律←溶质A在有机相中的平衡浓度←溶质A在水相中的平衡浓度分配平衡常数（分配系数）浓度§2.1溶剂萃取KD为常数的条

3、件定温热力学分配平衡常数K0低浓分子形态相同无离解无缔合无配位无离子聚集KD适用于理想溶液体系（纯物理萃取）活度（α）----物质的有效浓度活度系数§2.1溶剂萃取（2）分配比（D）某种物质在两相中各种形态总浓度之比注意：分配比不一定是常数，随萃取条件变化而变分配比通常由实验测得有机相中各种形态的A物质总浓度水相中各种形态的A物质总浓度§2.1溶剂萃取单次萃取（3）萃取率（E）在一定条件下，被萃取溶质进入有机相的量有机相体积Vo水相体积Vw相比R=操作条件§2.1溶剂萃取同乘萃取率（E）与分配比（D）、相比（R）之关系D越大，E越大R越大，E越大§2.

4、1溶剂萃取等体积萃取（R=1）DE%1001.00.01100500D1999999E%50909999.9当D不够大时，一次萃取的E不达要求，可采用多次萃取的方法来提高E。§2.1溶剂萃取多次萃取设Vw为水相体积，每次加入的有机相体积为Vo，m0为萃取前试样中A的质量，m1、m2、……mn为1次、2次……n次萃取后水相中剩余的A的质量，则m1、m2、……mn=？萃取一次后留在水相中A的质量m1分配比：水相浓度c1§2.1溶剂萃取第二次萃取后水相中剩余溶质A质量m2经n次萃取后水相中剩余溶质A质量mnn次萃取后的萃取效率E§2.1溶剂萃取对单一形态溶质

5、，分配比（D）=分配系数（KD）（4）分离因子（β）两种溶质相互分离的程度β反应两溶质分离的难易。β越大（小）越易分离β=1不能分离两溶质分配比之比选择性系数2．萃取过程热力学§2.1溶剂萃取K1，K2：温度为T1，T2时的萃取平衡常数R：气体常数不同温度下平衡常数之间的关系ΔH：反应前后自由焓增量§2.1溶剂萃取3.主要萃取体系（1）萃取过程被萃溶质+萃取剂→萃合物由于疏水作用进入有机相萃合物反应（水相）（相界）（有机相）（2）萃取的本质将物质由亲水性转化为疏水性的过程物质含疏水性基团越多，其疏水性越强。常见的疏水基团：烷基、芳香基等。凡是离子都有亲

6、水性。物质含亲水性基团越多，其亲水性越强。常见的亲水基团：-OH，-SO3H，-NH2，=NH等。§2.1溶剂萃取（3）萃取剂的要求至少具有一个萃取功能基团具有足够的疏水性具有良好的选择性具有较高的萃取容量具有良好的理化性质中性配合体系（4）主要萃取体系特征：萃合物以中性分子形式存在§2.1溶剂萃取阳离子交换体系特征：萃取剂即溶于水又溶于有机酸，被萃物是金属阳离子离子缔合体系协同萃取体系特征：阴离子或阳离子在水相中缔合后进入有机相特征：两种或两种以上萃取剂同萃一物协同效应：若用两种或两种以上萃取剂的混合物萃取时，其分配比明显大于在相同条件下单独使用每一

7、种萃取剂时的分配比之和的现象称作协同效应。§2.1溶剂萃取简单分子萃取体系高温液-液萃取体系特征：仅通过物理分配作用从水相进入有机相特征：在高温（可达上百℃）下操作§2.1溶剂萃取萃取剂的浓度酸度（pH）萃取剂浓度↑，则D↑金属离子浓度（4）影响溶剂萃取的因素盐析剂低于最佳酸度时：pH↑，则D↑金属离子浓度很高时，则D↓D↑盐析剂：指易溶于水，不被萃取，但能促进萃取物转入有机相，提高E的无机物盐类。同离子效应水合作用§2.1溶剂萃取不利于萃取温度第三相放热反应：T↑，D↓；吸热反应：T↑，D↑加稀释剂萃取剂在有机相中溶解度小增大相比萃合物在有机相中溶解

8、度小去乳化剂乳化现象缓冲剂调节PH盐调节离子强度§2.1溶剂萃取4.溶剂萃取新技术简介溶剂微萃