现代分离技术

一、溶剂萃取（solvent extraction）
溶剂萃取：是一种利用物质在互不混溶
的两相（水相和有机相）中的分配系数
的差异，使目标物质与基体物质互相分 离的方法。

因为两相都是液体，也称为液——液萃取。
3.1.1萃取平衡
Aaq Aorg

在萃取过程中，当被萃取物在单位时间内从水 相进入有机相的量与从有机相进入水相的量相
KD 87.89 85.54 85.20 85.00
在较低浓度范围内，KD基本为一常数，


而当溶质浓度较高时，KD明显偏离常数，
这是因为溶质浓度较高时，溶质间的相互作用使得 溶质的活度明显小于其平衡浓度。
例 含有I-的I2溶液在H2O/CCl4的分配，水溶 液不仅有I2 ，还有I3-，这时分配系数并不是 一个常数。
D E 100 % D1
可见，等体积萃取时的萃取率仅取决于分配比D。
如何来提高萃取率？

分配比D较小的物质，可通过增加相比——增加有机相 的体积来提高萃取率。 增加有机相的体积会使有机相中的溶质浓度降低，不利 于后续分离和测定。 所以通常采用多次萃取的方法或者连续萃取的方法来提 高总萃取率。
等时，则在该条件下萃取体系处于动态平衡。

如果萃取条件发生变化，则原来的萃取平衡被
打破，达到新的动态平衡。
（1）分配平衡常数 —分配系数

溶剂萃取分配定律：
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 度比为一常数。 如溶质A在水相和有机相中的浓度分别为[A]aq和
第三章萃取分离法（extraction ）
3.1溶剂萃取 3.2反胶团萃取 3.3双水相萃取 3.4超临界萃取 3.5超生萃取法 3.6微波协助萃取 3.7固相萃取 3.8溶剂微胶囊萃取

溶剂萃取的基本原理
1.为什么溶质会转移？ 2.如何达到分配平衡？
水相：样品液 试剂 萃取体系 有机相：萃取剂 /溶剂
在实际工作中，人们所关注的是被萃物分 配在两相中的实际总浓度各为多少，而不 是它们的具体存在的型体。 分配比
D
A 有机相中各形态的总浓 度Corg A 水相中各形态的总浓度 Caq
[Ai] [Ai]
i i
org
aq
即，在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物质在 有机相和在水相的总浓度之比。


（2）分配比
分配比表示萃取体系达到平衡后，不管被萃取溶质以 何种形式存在，溶质在两相中的实际分配情况。
分配比D不一定是常数，它随实验条件（如pH值、萃 取剂种类、溶剂种类和盐析剂等）而变化，通常由实 验直接测定。


在评价萃取方法时，分配比是一个比分配系数更有实 用价值的参数。
D值越大，则被萃取的溶质在有机相中的浓度越大。 对于很多简单的萃取体系，溶质在两相中均只有一个 状态，如果溶质在两相中的浓度都很低，则分配比与 分配系数相同。



对于分配比D较大的物质，即使采用等体积萃取一次也 可以达到很高的萃取率，如D=50%的时候，等体积单次 萃取率为98%。
萃取率与萃取次数的关系─多次萃取
设水相体积为Vaq（mL），水中含被萃物W0 (g)，
用Vorg (mL)萃取剂萃取一次，水相中剩余W1 (g)被萃物， 则进入有机相中量为W0-Wl克
D Corg Caq w 0 w1 ) Vorg (w0 w1 )Vaq w1 w1Vorg Vaq (
物质的亲水 性和疏水性
非极性基团
极性基团
无机盐类溶于水，发生离解形成水合离子， 它们易溶于水中，难溶于有机溶剂，物质的这 种性质称为亲水性。
离子化合物，极性化合物是亲水性物质。 许多非极性有机化合物，如烷烃、油脂、萘、 蒽等难溶于水，而易溶于有机溶剂，物质的这 种性质称为疏水性（亲油性）。
萃取过程
H O Ni
2+
O
CH3
C C
N N
OH OH
CH3 CH3
C C
N Ni N
O
N N
O
C C
+ 2
CH3
CH3 CH3
Ni(H2O)62+
丁二酮肟
H
NiDx2/CHCl3
中和电荷
引入疏水基
萃取剂----“运载工具”
亲水性水合阳离子→中性疏水螯合物 → 萃入有机相
+
8-羟基喹啉
第一节：概述

1.萃取分离法：是将样品中的目标化合物选择性的

[A]org，则[A]aq和[A]org之间的关系如下：
KD [A]org [A]aq
表3-1碘在水和四氯化碳之间的分配（25℃）
[I2]aqmol/L 0.1148×10-2 0.0762×10-2 0.05×10-2 0.032×10-2

[I2]CCl4mol/L 10.09×10-2 6.52×10-2 4.26×10-2 2.72×10-2
转移到另一相中或选择性地保留在原来的相中（转
移非目标化合物），从而使目标化合物与原来的复
杂基体相互分离的方法。

溶剂萃取属于扩散分离，它是根据溶质在两相中的 分配平衡状态的差异实现分离。 构成溶剂萃取两相的两溶剂的互溶度要低，否则无

法分相实现选择性分离的作用。
第二节溶剂萃取（solvent extraction）
可以推导出萃取率和分配比的关系
E Corg Vorg Corg Vorg CaqVaq 100%
D Corg Caq
D 100% D Vaq /Vorg

D 1 D R
100%
萃取率的高低取决于分配比和相比的大小
结论：分配比越大，萃取率越高 相比越大，萃取率越大 。
当相比等1的时候，萃取率与分配比的关系为
萃取过程可以看作是被萃物 M在水相和有机相 中两个溶解过程之间的竞争。萃取过程为：
S-S + 2(M-Aq) →Aq-Aq + 2(M-S)
★ 有机物（包括一些在水中不离解的非极性的共 价化合物）的萃取原理适用于“相似相溶原理”。 ★ 从水溶液中将某些离子萃取到有机相，必须设 法将离子的亲水性转化为疏水性。

（3）萃取率

在萃取分离实验中，通常用萃取率（E）表示在 一定条件下被萃取溶质进入有机相的量，即
E 溶质在有机相中的量 100% 溶质在两相中的总量
对于一次萃取操作，萃取率为
E Corg Vorg Corg Vorg CaqVaq 100%
Vaq和Vorg分别表示水相和有机相的体积
通常Hale Waihona Puke Baidu有机相与水相的体积之比Vorg/Vaq称为相比R。