溶剂萃取分离法.ppt

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3.1概述,一、基本概念二、溶剂溶解度的相似原理三、各类溶剂的互溶规律四、特点,一、基本概念,1、溶剂萃取分离就是使溶液与另一种不相混溶的溶剂密切接触，以使溶液中的某一种或某几种溶质进入溶剂相中，从而与溶液中的其它干扰组分分离。

2、被萃取物指原先溶于水相，然后被有机相萃取的物质。

（萃合物）。

3、萃取液和萃余液萃取分层后的有机相称为萃取液，此时的水相为萃余液。

4、萃取剂指能与被萃取物质发生化学反应，形成能溶于有机相的萃合物的试剂。

或指能与亲水性物质反应生成可被萃取的疏水性物质的试剂。

5、萃取溶剂指与水不相混溶且能够构成连续有机相的液体。

活性萃取溶剂可与被萃取物发生化学反应，形成配合物、离子缔合物或溶剂化物。

例：

磷酸三丁酯，正丁醇等。

惰性萃取溶剂本身不与被萃取物发生化学反应，仅起溶解被萃取物，改变萃取剂的物理性质，使萃取两相易于分层的作用。

例：

四氯化碳，三氯甲烷，苯等。

6、助萃剂（助萃络合剂）：

水相中加入能促进被萃取物的分配比或萃取率增大的络合剂，是萃取过程中不可缺少的辅助试剂。

例：

二安替比林甲烷（DAPM）萃取钴，生成能溶于CHCl3的（DAPM）H2Co（SCN）4。

萃取剂：

DAPM；萃取溶剂：

CHCl3;助萃剂:

SCN-,7、反萃取剂一种新的不含被萃取物的水相与萃取液接触，使被萃取物返回水相的过程叫反萃取；使被萃取物返回水相的物质叫反萃取剂。

8、盐析剂指易溶于水而不被萃取，但能促进萃取物转入有机相，提高萃取效率的无机物盐类。

9、相比：

指有机相和水相的体积比。

常用符号Vo/Vw表示；,10、抑萃络合剂：

指溶于水且与被萃金属离子形成溶于水而不溶于有机相的试剂。

抑萃剂的存在常降低萃取率和分配比。

由于抑萃剂常用来提高分离的选择性，有时在溶剂萃取中又称掩蔽剂。

11、无机酸：

用于控制水溶液的酸度，或参与萃取反应，或防止金属离子的水解，使待萃取金属离子得到较好得分离。

常用的无机酸：

HCl,HNO3,H2SO4,HClO4,HBr.,二、溶剂溶解度的相似原理,结构相似的化合物易相互混溶，结构相差大的化合物不易互溶。

三、各类溶剂的互溶规律液体分子间的作用力，有范德华分子引力和氢键作用力两种，而氢键作用力比范德华引力要强。

各类溶剂的互溶程度决定于形成氢键的数目和强度。

当两种液体混合后形成氢键的数目或强度比混合前大时，则有利于互溶或增大溶解度；反之，则不利于互溶或减小溶解度；在混合前后均无氢键生成，则相互溶解度的大小决定于范德华引力大小，即分子的偶极矩和极化率越大，则溶解度增大；反之，溶解度减小。

四特点

（1）简便快速。

有分液漏斗即可。

（2）有较高的灵敏度、选择性。

（3）应用广泛（4）手工操作，工作量大。

（5）所用有机溶剂易挥发、易燃和有毒。

一、萃取过程的本质二、萃取分离的基本参数三、萃取体系的分类,3.2萃取分离法的基本原理,3.2萃取分离法的基本原理,一、萃取过程的本质,萃取过程的本质：

是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。

丁二酮污（A）,（疏水性，可溶于CHCl3）,pH=9,例：

萃取镍水溶液中：

Ni（H2O）62+亲水性,任务：

选择适当的萃取剂，在适当的条件下，促使物质由亲水性向疏水性转化。

物质亲水性与疏水性强弱的规律：

（3）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。

反萃取有时需要采取与萃取相反的步骤，把有机相的物质再转入水相中，这一过程称为反萃取。

（1）凡是离子都有亲水性。

（2）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。

二、萃取分离的基本参数,即：

当某一溶质A同时接触到两种互不混溶的溶剂时，例如一种是水，另一种是有机溶剂时，溶质A就分配在这两种溶剂中。

1、分配定律，分配系数当某一种溶质在基本上不相混溶的两个溶剂之间分配时，在一定温度下，两相达到平衡后，且溶质在两相中的分子量相等。

则其在两相中的浓度比值为一常数。

A（w）A（o）,分配过程达到平衡：

KD分配系数,说明

（1）KD只在一定温度下

（2）溶液中溶质的浓度很低（3）溶质在两相中的存在形式相同时,KD为常数,浓度高，达平衡时：

PA热力学分配系数,A（w）A（o）,2、分配比,分配比：

表示溶质在两相中以各种形式存在的总浓度的比值。

例1：

碘在CCl4和H2O中的分配过程,在水溶液中：

I2+I-I3-,稳定常数,I2分配在两种溶液中：

I2（w）I2（o）,分配系数,分配比：

说明

（1）D随I-w改变而浓度，I-=0时，D=KD

（2）I-w，D，当KfI-1时,结论:

分配比随I-w浓度改变而改变,例2：

某有机酸HA在水相和有机相中进行分配,两相中的平衡关系如下：

Ka,结论：

分配比受水溶液pH的变化而变化,设某脂肪酸HA，在乙醚与水中的KD=103Ka=10-5,

（1）H+Ka时，即pH5lgD=lgKD=3,

（2）H+Ka时，即pH5lgD=8-pH,以lgDpH作图，可知：

（1）pH5，得一直线。

综上所述：

分配比不是常数，它随萃取条件的变化而变化。

因而改变萃取条件，可使分配比按照所需的方向改变，从而使萃取分离进行完全。

3、萃取百分率（萃取率）,萃取百分率：

表示被萃取的组分已萃入有机相的总量与原始溶液中被萃取组分总量比值的百分数。

用E表示。

某一物质A的水溶液，体积为V水，用有机溶剂萃取时，有机溶剂的体积为V有,分子分母同除以C水V有,讨论

（1）在分析工作中，一般常用等体积的溶剂来萃取。

V有=V水,

（2）分配比D大，萃取率E大，萃取就进行完全。

若V有=V水,D=1000时，E=99.9%萃取完全D=100时，E=99.5%当组分含量较少可认为萃取完全D=10时，E=90%一次萃取不完全,例3用100mL乙醚从100mL10-2mol/L的某药物水溶液中萃取该药物后，计算在每一相中的物质量和浓度及萃取效率。

（假设该药物在乙醚和水中的分配比为3.0）。

如果用1000mL乙醚萃取，萃取效率又怎样？

解

（1）V有=100mLV水=100mLC0=10-2mol/L,设萃取后乙醚相中药物的浓度C水相中药物的浓度C,D=C/C,C0V水=CV水+CV有=CV水+CDV有,C=C0V水/（V水+DV有）=C0/（1+D）=10-2/4=2.510-3mol/L,C=DC=32.510-3mol/L=7.510-3mol/L,n=CV水=2.510-310010-3=2.510-4mol,n=CV有=7.510-310010-3=7.510-4mol,E=D/（D+V水/V有）=D/（D+1）=3/（3+1）=75%,

（2）V有=1000mLV水=100mLC0=10-2mol/L,C=C0V水/（V水+DV有）=10-2/（1+310）=3.2210-4mol/L,E=D/（D+V水/V有）=3/（3+100/1000）=96.8%,（3）E由D、V水/V有决定，D、V水/V有，E,（4）连续萃取,连续萃取：

溶质经一次萃取后，分离两相，再用新鲜的有机溶剂萃取剩余在水相中的溶质，再分离，如此反复。

问题：

为什么用连续萃取数次的方法，要达到单次萃取同样的萃取率，只需用较少量的有机溶剂？

设D=10，原水溶液中溶质A的总浓度C0体积V水；有机溶剂体积V有。

萃取一次，平衡时：

水溶液中A总浓度C1，有机相中A总浓度C1，,若V有=V水,连续萃取,萃取二次，平衡时：

水溶液中A总浓度C2,同理,萃取三次，平衡时：

水溶液中A总浓度C3,连续萃取三次，用有机溶剂总体积为V有=3V水时，萃取定量完成。

单次萃取,V有=3V水,萃取一次，平衡时：

水溶液中A总浓度C1,与连续萃取3次相比，消耗同量的有机溶剂，但效果不及连续萃取。

思考：

n次连续萃取的萃取率?

自己推导,若连续萃取3次，D=10，V有=V水,由上式可得：

假定一次萃取的E1（%）=50%（即D=1），欲达到En（%）=99%，必须连续萃取几次？

欲达到En（%）=99.9%，又必须连续萃取几次？

解：

En（%）=99%，,En（%）=99.9%，,很有用,4分离系数（分离因子或分离因数）,分离系数：

同一萃取体系中相同萃取条件下两种两种组分分配比的比值。

用表示。

为了定量说明两种组分的分离效果，一般用分离系数表示。

=1，即DA=DB，表明两种组分不能或难以萃取分离。

分三种情况：

1，即DADB，表明两种组分可用萃取分离，且值越小，分离效果越好。

1，即DADB，表明两种组分可用萃取分离，且值越大，分离效果越好。

三、萃取体系的分类,1金属螯合物萃取体系离子缔合物体系酸性磷类萃取剂萃取体系4共萃取体系5熔融盐萃取体系协同萃取体系7三元配合物萃取体系,三、萃取体系的分类,1、金属螯合物萃取体系,螯合剂为萃取剂和被萃取的金属离子形成螯合物，从而被有机溶剂萃取。

例：

在pH=9.0的氨性溶液中，Cu2+与铜试剂（DDTC）生成疏水性螯合物，加入CHCl3萃取，螯合物进入有机相中，分出有机相后，即可直接进行测定。

常用的螯合剂：

有机弱酸,双硫腙（打萨宗）与Ag+、Au3+、Bi3+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Tl等金属离子反应形成疏水性螯合物。

可用CCl4萃取。

铜铁试剂（铜铁灵，N亚硝基苯胲铵，NCP）与Al3+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Mo、Nb、Ti4+、Zn2+、等多种金属离子反应形成疏水性螯合物。

可用CHCl3萃取。

8-羟基喹啉及衍生物与多种二价、三价和少数四价金属离子反应形成疏水性螯合物。

可用CHCl3萃取。

新铜铁灵：

N亚硝基萘胲铵可萃取Nd、Np、Pa。

乙酰丙酮（HAA）与Al3+、Fe3+、Cu2+、Co2+、In3+、Ga2+等金属离子反应形成内络盐。

可用CHCl3、CCl4、C6H6萃取。

二乙基胺二硫代甲酸钠（铜试剂DDTC）与Ag+、Bi3+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Fe3+等金属离子反应形成螯合物。

可用CCl4或乙酸乙酯萃取,丁二酮污可萃取Ni2+、Pd（II）可用CCl4萃取。

2、离子缔合物体系,

（1）金属络阳离子、阴离子的萃取被萃取的阳离子或阴离子与大体积的有机的阴离子或阳离子缔合成中性分子，在这种中性分子中含有大的疏水性的有机基团，因而能被有机溶剂所萃取。

例：

MnO4-、IO4-、HgCl42-、SnCl62-等可用氯化四苯胂作萃取剂生成溶于CCl4的缔合物。

MnO4-+（C6H5）4As+（C6H5）4As+MnO4,

（2）有机溶剂分子参加到缔合物分子中形成易溶于有机溶剂的中性分子。

例：

磷酸三丁酯（TBP）萃取硝酸铀酰时就参加到中性分子中去形成溶剂化分子。

UO2S6（NO3）2STBP,又例：

含氧有机溶剂乙醚、异丙醚、乙酸乙酯等从浓HCl中萃取FeCl4-,R2O乙醚R2O+H3O+R2OH+H2O,Fe（H2O）2Cl4-+2R2OFe（R2O）2Cl4-+2H2OR2OH+Fe（R2O）2Cl4-R2OHFe（R2O）2Cl4,3、酸性磷类萃取剂萃取体系,这类萃取体系中的萃取剂是指含有酸性基团的有机磷化合物，它通过结构中含有的H+而与水溶液中的金属阳离子交换以进行萃取。

用作萃取剂：

单烷基磷酸、二烷基磷酸、烷基膦酸、单烷基酯及双膦酸等。

应用最多的是：

二（2-乙基己基）磷酸（HDEHP）,萃取过程：

Mn+n（HA）2有=M（HA2）n有+nH+,4、共萃取共萃取是指某一元素单独存在时不被萃取，或很少被萃取，但当另一元素存在而被萃取时，难萃取元素萃取效率大为增加的现象。

5、熔融盐萃取,其萃取性能与萃取剂结构、浓度、酸度以及稀释剂种类有关,特点：

选择性较差，但萃取速度快，价格较便宜。

6、协同萃取体系,协同效应：

在溶剂萃取过程中，用两种或两种以上萃取剂的混合物萃取某些金属离子时，其分配比明显大于在相同条件下单独使用每一种萃取剂时的分配比之和。

这种