现代分离技术4(免费阅读).ppt

（1）分配平衡常数 —分配系 （4）分离因子βA，B 3.1.3主要萃取体系及其应用 通常的萃取包括三个基本步骤： 1.水相中的被萃取溶质与加入的萃取剂生成可萃取化合物（也称为萃合物，通常是配合物） 2.在两相界面萃合物因疏水分配作用进入有机相 3.萃合物在有机相中发生化学反应（聚合、解离、与其它组分反应等）溶质最终在两相中达到平衡。 加入萃取剂的目的 是使那些不具备疏水性而难以直接进入有机相的萃取溶质，通过与萃取剂反应生成各种类型的疏水性化合物后，而易于进入有机相。 特别是在金属离子的溶剂萃取中，萃取剂的种类相当丰富。 对萃取剂有以下基本要求： 具有至少一个萃取功能基团 具有足够的疏水性 良好的选择性 有较高的萃取容量 良好的物理性质 另外还要求萃取剂化学稳定性好、无毒性、萃取速度快、不产生乳化或形成第三相、价廉易得等。 大多数的萃取剂为易溶于有机相的液体，但也有少数萃取剂是难溶于普通有机相的固体 （8-羟基喹啉），这时，就需要用另一种有机溶剂来溶解萃取剂。 即使萃取剂为液体，有时为了减少萃取剂的用量或为了调节萃取剂的密度和黏度，往往会加入一种惰性溶剂作为稀释剂。 稀释剂的密度与水的密度要有较大差异，以利于分层。但也不能相差太大，否则会造成混合不均匀。稀释剂的密度一般应介于正戊烷（密度为0.63g/cm3）和CCl4（1.59 g/cm3）之间。 实验室常用的稀释剂有6~12个碳的正构烷烃、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯和二甲苯。 溶剂萃取几乎可以用于所有物质的分离。 徐光宪在总结国外分类方法的基础上，根据萃取机理或萃取过程中生成的萃合物的性质，将萃取体系分为： 简单分子萃取、 中性配合萃取体系、 螯合萃取体系、 离子缔合体系、 协同萃取体系 高温萃取体系 3.1.3.1中性配合萃取体系 中性配合萃取体系是指萃取物与萃取剂形成中性配合物后被萃取到有机相的体系。 在中性配合萃取体系中，被萃取物在水相中以中性分子的形式存在，萃取剂也是含有适当配位基团的中性分子。 最典型的是磷酸三丁酯（TBP）没有体系从硝酸水溶液中萃取硝酸铀酰。 金属铀离子虽然以UO22+、UONO3+、UO(NO3)2和UO(NO3)2?等几种形式存在， 但被萃取的只是中性的UO(NO3)2 和萃取剂TBP是中性分子，生成的的萃合物UO(NO3)2·2TBP也是中性分子。 如果用Mn+表示水溶液中的金属阳离子， 用L-表示水溶液中能够与阳离子结合的一价阴离子， 加入的中性萃取剂为R，则中性配合萃取反应可以表示为： 中性配合萃取体系的萃取剂 主要有以下几类： 中性含磷萃取剂：TBP 中性含氧萃取剂：酮、酯、醇、醚 中性含硫萃取剂：亚砜和硫醚 中性含氮萃取剂：吡啶。 3.1.3.2阳离子交换萃取体系 阳离子交换萃取体系所使用的萃取剂通常是既溶于水又溶于有机溶剂的有机酸HA，它以一定的分配系数存在于两相中。被萃取溶质通常是金属阳离子。 它与有机酸生成配合物或螯合物。 阳离子交换萃取：有机酸萃取金属离子的过程可以看成是水相中的阳离子与有机酸HA中的H+的交换反应，所以称作~。 有机酸萃取剂也被称为液体阳离子交换萃取剂。 有机酸萃取剂容易通过分子间氢键在有机相发生二聚反应。 阳离子交换萃取体系的萃取剂 酸性含磷萃取剂： 二烷基磷酸、烷基磷酸单烷基酯 螯合萃取剂： β-二酮类、8-羟基喹啉、肟类 有机羧酸和磺酸萃取剂：羧酸 阳离子交换萃取体系的基本萃取过程是： 1. 萃取剂在两相间达到分配平衡 2.萃取剂在水相中离解并与水相中的金属离子配位 3.在水相中形成的金属配合物和螯合物大部分进入有机相，直到在两相中达到分配平衡。 例如：二烷基磷酸萃取稀土元素（RE） RE3+ +3(HA)2 = RE(HA2)3 + 3H+ 3.1.3.3离子缔和萃取体系 离子缔和萃取体系：是指阴离子和阳离子在水相中相互缔合后进入有机相的体系。 在多数情况下，是被萃取金属离子以配阴离子的形式存在于水溶液中，加入阴离子萃取剂后，形成离子缔合物。 （1）胺类萃取体系 就是以有机胺类作为离子缔合剂的体系。 常用的胺类为脂肪胺。 从结构上来看，胺类是氨分子上的氢被羟基取代后代衍生物，叔胺的氮原子再接上一个羟基，得到是季铵盐。 而且叔胺的油溶性较好，带8个碳原子以上的碳链的叔胺在水中的溶解度小于5μg/g，所以叔胺常用作萃取剂。 如果采用伯胺和仲胺则需要带较大的支链烃基。 胺类萃取剂可以用来萃取金属离子和无机酸。 因为胺具有碱性，在萃取物机酸时，胺类与无机酸形成铵盐进入有机相， 如叔胺萃取无机强酸 R3N(org) + H+ + X? = R3NH+X?(org) 由于有机相中的聚合作用，铵盐萃合物中的胺和无机酸的比例不一定是1：1。 如果