溶剂萃取的基本概念

溶剂萃取的基本概念

1、萃取和反萃取

萃取是指某些金属离子从水溶液中转移到不与水相混溶的有机溶剂中的过程，这个过程就叫萃取过程。

反萃取是指把萃取到有机溶剂中的物质转移到水溶液中的过程，它是萃取的逆过程。

用来萃取的有机溶剂叫萃取剂，用来反萃取的水溶值叫反萃剂。

大部分金属盐类一般都易溶于水而难溶于有机溶剂。要使金属离子转移到有机溶剂中去，必须选择一种合适的萃取剂将围绕在金属离子周围的水分子全都或部分除去，而生成一种不带电荷的非极性或弱极性的化合物，才能够易溶于有机溶剂而难溶于水，这样被萃入有机相的化合物称为萃合物。

萃取和反萃取，是一个相反的过程，为了使金属离子被萃取到有机溶剂中必须创造一定的条件，使金属离子与萃取剂结合生成一种难溶于水而易溶于有机溶剂的萃合物。条件破坏了，萃取过程就不能进行。要使被萃物在有机相中能反萃取下来，就必须破坏金属离子的萃合物，促使萃取向反萃取方面转化，为了达到反萃取的目的通常是利用改变体系组分的条件（如酸度等）。

但是必须指出在萃取过程中，绝对萃取和绝对不萃取是不是存在的，只是在一定的条件下，有的易被萃取，有的不易被萃取，有的萃取的多些，有的萃取少些。

为了要达到尽可能的完全分离，提高产品的纯度，往往对萃取后

的有机相进行洗涤，因为同样的条件下，被萃取能力强的反萃取程度小，被萃取能力差的反萃取程度大，所以用控制洗涤的条件，使被萃入有机相中的少量的杂质（难萃组分）优先被反萃取下来，从而提高了有机相中被萃物的纯度，所以洗涤过程实质就是杂质的反萃取过程。

洗涤：是指洗去萃取后有机相中的难萃取组分而使易萃取组分进一步富集的过程叫洗涤（或叫萃洗）。

2、相：有机相与水相、相比、级数

（1）相：凡是一个物质体系的均匀部分，有机界面，可以和其他部分分开的叫作相。

（2）有机溶剂称之为有机相，可用“O”表示

水溶液称之为水相，可用“A”表示

（3）相比：是在萃取过程中有机相的体积和水相体积之间的比，相比用“O/A”表示

（4）级数：萃取时水相和有机相接触，达不到平衡时所需要的萃取次数。

3、萃取平衡和分配定律

（1）萃取平衡

当被萃物从水相到有机相转入水相的速度相等时，萃取体系在该条件下便处于平衡状态，如条件改变，原来的平衡被破坏，引起被了萃物从一相转移到另一相，直至建立新的平衡，达到平衡后，被萃物在有机相和水相中都有一定是浓度。

（2）大量的实践认明：如果被萃物在互不相溶的两相中具有同样的结构形态，那么在一定的温度下，尽管在两相中被萃取的总量相应的在改变，但被萃取物在两相中的比为一定值，物质在有机相和水相之间的这种分配规律称为分配定律。

分配定律只适用于低浓度及没有任何化学作用的理想溶液的萃取体系，一句话来说就是：在一定温度下，如果一种物质溶解在两种不相溶的液体中，成平衡状态，则该物质在两相的浓度之比为常数

[A]有/[A]水=K（分配常数）

由于分配常数只适用于低浓度的，没有任何化学反应的理想溶液的萃取体系，但是，实际情况是大多数无机物的萃取过程都伴随着化学反应，因而在水相中和有机相分子的状态不同，因此，分配定律不能适用于大多数实际的萃取过程。

4、分配比、萃取率和分离常数

（1）分配比

在萃取的实际过程中，物质在两相中常发生离解和缔合现象，并在萃取过程中发生化学反应生成缔合物。因此，分配定律不能适用。但实践可以知道物质A在两相中分配达到平衡时的总浓度比值，这个比值称为分配比

D=物质A在有机相的浓度/物质A在水相中的浓度={[A1]0+[A2]0…

[A i]0}/{[A1]a+[A2]a…[A i]a}

分配比D表示萃取体系达到平衡后，被萃物在两相中实际分配情

况。因而有很大的实际意义，在比较简单的体系里，分配的物质只有一种，并且在两相中分子形态相同，因此，分配比就是分配常数。

但在一般的情况下，分配比不是一个常数，他随着被萃物的浓度，其他物质的存在，溶值的酸度，萃取剂的浓度、稀释剂的性质等条件不同而改变。

由分配的意义可以看出：只要D>0，物质便可萃取进入有机相，D>1则表示经过萃取，被萃物在有机相的浓度比水相浓度大，即被萃物可以在有机相中浓集。D越大表示被萃物在有机相中的浓度愈大，或在水相中的浓度越低。

所以说，分配比是表示物质可萃性的基本量，它随着物质和条件不同而改变。

但是，只知道某些物质被萃到有机相的难易程度是不够的，因为溶剂萃取不仅是要把某些物质萃取到有机相中，更主要的是要将各种物质分离开，为了表示两种物质彼此分离的难易程度通常用分离因数表示。

（2）分离因数

分离因数β

分离因数是指在一定的条件下进行萃取分离时，按分离的两种物质的分配比的比值

β=D1/D2

β是分离因数 D1物质1的分配比D2物质2的分配比

（1）当β等于1时 D1=D2，两种物质分配比相同，说明萃取时两种物

质的相对量不发生变化，用萃取法不能将它的分离

（2）当β不等于1时，两种物质分配比不同，若

a D1>D2物质1在有机相中富集，物质2在水相中富集

b D1

在有机相中富集的，我们叫易萃物（或者叫易萃组分），在水相富集的我们叫难萃物（或者叫难萃组分）

β的数值与1相差越大，二者就越容易到分离。

（3）萃取率

所谓萃取率是指在溶剂萃取过程中，被萃物在有机相中的量占被萃物总量百分数称为萃取率

E%=[M0/(M0+M A)]*100%

式中：M0-达到平衡后，被萃物在有机相的量

M A-达到平衡后，被萃物在水相的量

也可以写成

E=[C0V0/(C0V0+C A V A)]*100%

C0有机相中的总浓度 C A水相中的总浓度

V0有机相体积 V A水相体积

由于 D=C0/C A

所以 E=D/(D+V A/V0)又V0/V A=R

因此 E=D/(D+1/R)

上式表示了萃取率与分配比，相比之间的关系，当相比一定时，E随着D的增大而增大。它还表明在一次萃取后，物质的萃取率和两