萃取分离法的应用.

分离科学论文

题目萃取分离法的应用

学院xxxxxxxxxx

专业xxxxx

班级xxxxx

学生xxx

学号xxxxxxxxx

指导教师xxx

二〇一x年x月x日

目录

1 前言 (1)

1.1 萃取的含义 (1)

1.2 萃取率的含义 (1)

2 萃取 (2)

2.1 萃取平衡 (2)

2.2 萃取条件 (3)

2.3萃取原理 (4)

2.4萃取方法 (5)

3 提高萃取率及选择性的方法 (7)

3.1方法分类 (7)

3.1.1改变酸度 (7)

3.1.2提高螯合剂浓度 (7)

3.1.有机溶剂选择 (7)

3.1.4萃取温度 (7)

3.1.5选择掩蔽剂 (7)

3.1.6 利用协同萃取 (7)

3.1.7反萃取 (8)

3.1.8.改变元素价态 (8)

3.1.9利用萃取速率的差异 (8)

3.2提高离子缔合物萃取率及选择性的方法 (9)

结论 (11)

参考文献 (12)

致谢 (13)

1.1萃取的含义

液-液萃取分离法又称溶剂萃取分离法，简称萃取分离法。萃取分离法是利用与水不相溶的有机溶剂和试液一起振荡后静置分层，一些组分进入有机相，另一些组分则留在水相中，从而达到分离的目的。

利用萃取分离法，可以使低含量组分达到富集和分离的目的，也可用于除去大量的干扰元素。萃取分离法设备简单、操作迅速，并且分离效果好。因此，提高萃取率及选择性是一项迫在眉睫的工程。

1.2萃取率的含义

萃取的完全程度可以用萃取率表示。

萃取率表示被萃取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，一般用E表示。

2.1萃取平衡

萃取剂一般是有机弱酸（HR)

萃取平衡：Mn+水 + nHR有= MRn有 + nH+水

萃取平衡至少包括四个平衡过程：

HL（有）

Χ（1）

HL（水）MLn（有）

χ（2）χ（4）

nL水−+M水n + ⇔MLn（有）

H水+ （3）

四个平衡为

（1）萃取剂在水相和有机相中的分配平衡

（2）萃取剂在水相中的离解平衡

（3）被萃取离子和萃取剂的螯合平衡

（4）生成的螯合物在水相和有机相中的分配平衡

整个萃取过程的分配比：

整理得：

2.2萃取条件

1、萃取剂的选择

形成螯合物愈稳定， n 愈大

愈易溶于有机溶剂， KD 愈大 D 增大有 萃取剂酸性愈强， Ka 愈大 利于萃取 萃取剂愈易溶于水， KD’愈小

萃取剂与萃取的离子形成螯合物稳定性好； 选择萃取剂 螯合物易溶于有机溶剂； 萃取剂本身酸性强；

萃取剂较易电离和较易溶于水

2、 萃取溶剂的选择 选择萃取溶剂：

一般应使螯合物有较大的溶解度； 螯合剂有较小的溶解度；

溶剂的比重与水相差较大；粘度较小；易与原料液相分层、 毒性、挥发性较小。 萃取容量大. 3、 酸度的选择

溶液的pH 增大，D 增大，

萃取完全。

萃取率与[H+]关系： 设V 有=V 水

n n D n

a

K K K D )][H [HL](水有'n D +

⋅⋅⋅=βn K D -+*=水

]

H ['

1001%⨯+=D D E n

K D -+=]H [*n

K E E D -+=-=∴]H [*100pH

*'lg )100lg(lg n K E E +=--

以pH—横坐标E—纵坐标萃取曲线

例：用氯仿为溶剂，用0.1mol/L8-羟基喹啉为萃

取剂，萃取Ga3+、In3+、Al3+

萃取曲线：

（1）溶液的pH增大，E%增大，萃取完全。

（2）三条曲线形状与斜率完全一样。

（3）三种不同的螯合物开始被萃取时的pH及萃取完全时的pH不同。

2.3萃取原理

利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数[1]的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。

分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。属于物理变化。用公式表示。

CA/CB=K

CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数，称为“分配系数”。

有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。

要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。

设：V为原溶液的体积

w0为萃取前化合物的总量

w1为萃取一次后化合物的剩余量

w2为萃取二次后化合物的剩余量

wn为萃取n次后化合物的剩余量

S为萃取溶液的体积

经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即：

w1/V =K w1=w0 KV

(w0-w1)/S KV+S

同理，经二次萃取后，则有

w2/V =K

即

(w1-w2)/S

w2=w1 KV =w0 KV

KV+S KV+S

因此，经n次提取后:

wn=w0 ( KV )KV+S

当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。

2.4萃取方法

向待分离溶液（料液）中加入与之不相互溶解（至多是部分互溶）的萃取剂，形成共存的两个液相。利用原溶剂与萃取剂对各组分的溶解度（包括经化学反应后的溶解）的差别，使它们不等同地分配在两液相中，然后通过两液相的分离，实现组分间的分离。如碘的水溶液用四氯化碳萃取，几乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得以与大量的水分开。

最基本的操作是单级萃取。它是使料液与萃取剂在混合过程中密切接触，让被萃组分通过相际界面进入萃取剂中，直到组分在两相间的分配基本达到平衡。然后静置沉降，分离成为两层液体，即由萃取剂转变成的萃取液和由料液转变成的萃余液。单级萃取达到相平衡时，被萃组分B的相平衡比，称为分配系数K，即：K=yB/xB

式中yB和xB分别为B组分在萃取液中和萃余液中的浓度。浓度的表示方法需考虑组分的各种存在形式，按同一化学式计算。

若料液中另一组分D也被萃取，则组分B的分配系数对组分D的分配系数的比值，即B对D的分离因子，称为选择性系数α，即：

α=KB·KD=yB·xD/(xB·yD)

α>1时，组分B被优先萃取;α=1表明两组分在两相中的分配相同，不能用此萃取剂实现此两组分的分离。

单级萃取对给定组分所能达到的萃取率（被萃组分在萃取液中的量与原料液中的初始量的比值）较低，往往不能满足工艺要求，为了提高萃取率，可以采用多种方法：①多级错流萃取。料液和各级萃余液都与新鲜的萃取剂接触，可达较高萃取率。但萃取剂用量大，萃取液平均浓度低。②多级逆流萃取。料液与萃取剂分别从级联（或板式塔）的两端加入，在级间作逆向流动，最后成为萃余液和萃取液，各自从另一端离