溶剂萃取分离技术PPT

= DA / DB
A：易萃取组分 B：难萃取组分
要实现A与B的一次萃取完全分离，应
选择或控制萃取条件，使得DA≥102， DB≤10-2。
在萃取中， 当lgKD不满 足定量分离要求时，可采 用逆流型多级萃取方式， 经过若干级萃取后也可满 足定量分离的要求。
新鲜 水相
新鲜 水相
物料（A+B)
有机相 水相
第三章 溶剂萃取分离技术
第三章 萃取分离
3.1 溶剂萃取的基本原理及参数 3.2 萃取过程和萃取体系分类 3.3 螯合物萃取体系 3.4 离子缔合物萃取体系 3.5 有机物的萃取 3.6 常用的萃取方法与萃取装置
§3.1 溶剂萃取基本原理及参数
溶剂萃取是利用液-液界面的平衡分配关系进行的分离操作。液液界面的面积 越大，达到平衡的速度也就越快。因此要求两相的液滴应尽量细小化。平衡后， 各自相的液滴还要集中起来再分成两相。通常溶剂萃取指物质由水相转入另一与 水相不互溶的有机相后实现分离的方法。
KD表示在特定的平衡条件下，被萃物在两相中的有效浓度（即分子形式一样） 的比值；而D表示实际平衡条件下被萃物在两相中总浓度（即不管分子以什么形 式存在）的比值。分配比随着萃取条件变化而改变。
分离系数： A/B = DA / DB “表示两种分离组分分离的可能性和效果”
问题： DA 和DB相差不太大，如何处理？
E%
D
1
9
99 999
E % 50 90 99 99.9
萃取率与萃取次数的关系─多次萃取
设水相体积为V水（mL），水中含被萃物W0 (g)，用V有 (mL)萃取剂萃取一 次，水相中剩余W1 (g)被萃物，则
D [ M]有 [ M]水
(
w0 w1 FW
)
/
V有
(
w1 FW
)
/
V水
(w0 w1 )V水 w1V有
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 CA(有) C A( 水 )
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。
分配系数和分配比的比较
●概念不同，关注的对象有差别 ●两者有一定的联系
分配比随着萃取条件变化而改变。因而改变萃取条件，可使分配 比按照所需的方向改变，从而使萃取分离更加完全。
萃取分离特点：简便 、快速、应用广
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？
萃取体系有水机相相：：样萃品取液剂
试剂 / 溶剂
含Ni2+水溶液（水相） 丁二酮肟萃取剂
氨性缓冲液（pH9） 加入CHCl3有机相
萃取过程
振荡萃取
静置分层
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。
分配系数和分配比
A水 A油
分配定律：在一定的温度下，当萃取分配过程达到平衡时，溶质在互不相溶的 两相中的浓度比为一常数。即
分配系数
KD
[A]油 [A]水
例如，I2稀溶液在H2O//CCl4的分配
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。
有机物萃取的溶剂选择: 难溶于水的物质用石油醚等溶剂； 较易溶者，用乙醚或苯萃取；易溶于水的物质用 乙酸乙酯或其它类似溶剂萃取。
● 极性和非极性有机混合物 如丙醇和溴丙烷混合物，可加入水萃取丙醇；马 来酸酐和马来酸混合物，可加入苯萃取马来酸酐。
新鲜有 机相
新鲜有 机相
A
B
逆流型多级萃取方式
例 3.1 8-羟基喹啉/氯仿萃取La3+
10mL氯仿一次萃取，E = 95.6% 10mL氯仿分二次萃取：
第一次，E 1= 91.5% 第二次，E 2= 99.3% 可见，连续两次萃取提高了萃取率。
§3.1.2 有机化合物的萃取
有机物的溶解规律: 极性有机化合物，包括易形成氢键的化 合物或盐类，通常溶于水而不溶于非极性或弱极性 有机溶剂；非极性或弱极性有机化合物则不溶于水， 但可溶于非极性和弱极性有机溶剂。
w1
w0
(
V水 DV有
V水
）
每次用V有 新鲜溶剂，连续萃取n次，则水相被萃物的剩 余量为：
wn
w0
(
V水 DV有
V水
）n
萃取进入有机相的被萃物总量为：
w
w0
wn
w0
[1
(
V水 DV有
V水
）n ]
E (%) w0 wn 100 w0
两种物质的分离
在实际工作中，萃取常用于两种或两 种以上物质间的定量分离。决定两物质 萃取分离效果的是两种溶质的分配比
分配比可以衡量被萃物在一定条件下进 入有机相的难易程度，但它不能直接表 示出被萃物有多少量已被萃取出来。那 么，如何表示萃取完全程度 呢？
萃取率 （Extractability / Percent
Extration被 )）萃物在有机相中的量 E(%)= 被萃物在 两相中的总量 ×100 %
[ M]有 V有 E= [M]有V有 +[M]水V水 ×100
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
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：
(E+ M)/Aq +S Aq + M-E/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。
同除cw Vo
D
= D+( V水 V有） ×100
相比R=Vw / Vo
当R = 1时，
D
E
100
D 1
从萃取率公式可以得出如下几点结论： ● 分配比越大，萃取率越高 ● 有机相的体积越大，萃取率越大 ● 萃取率与被萃物的含量大小无关，这就是所谓的“定量分离”
100
D
1.0
0.01 0
50
100
Ni2+
CH3 C N OH
+2
Ni(H2O)62+
CH3 C N OH
丁二酮肟
H
O
O
CH3 C N
N C CH3
Ni
CH3 C N
N 和电荷
NiDx2/CHCl3
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
萃取法基本参数
① 分配定律和分配比 ② 分离系数 ③ 萃取率与萃取次数