§6-3溶剂萃取分离法
第三章 溶剂萃取法分离稀土元素 稀土金属冶金 教学课件
1 中性络合萃取体系
• 特点：
➢ 萃取剂为中性萃取剂，如醇、脂、醚、中性磷萃取剂 ➢ 萃取剂与被萃组分依靠配位键组成中性络合物 ➢ 被萃组分以中性分子形态被萃取
• 举例：
(RO)3P=O:
NO3
TBP萃取硝酸稀土
NO3 RE :OP(OR)3
(RO)3P=O:
NO3
3TBP (org) + RE3+(aq) +3NO3- (aq) =RE(NO3)3 ·3TBP (org)
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1 错流萃取
• 定义：一份料液依次与多份有机相接触的萃取方式 • 萃取过程示意图：
S0
S0
S0
F0
1 F1
2 F2
3
S0
n
Fn（纯B）
S1
S2
S3
Sn
F0—萃取料液；S0—空白有机相
• 萃取计算：φA =[A]n/[A]F =1/(1+EA)n；
φB =[B]n/[B]F =1/(1+EB)n
喹啉，脂肪酸、异构酸、环烷酸等 – 胺类萃取剂：伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐
• 常用萃取剂与稀释剂
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二、 萃取体系
• 萃取体系：被萃组分（含被萃物质的水溶液
）+萃取有机相（萃取剂+稀释剂+改性剂）
• 萃取体系的分类
1、中性络合萃取体系 2、酸性络合萃取体系 3、离子缔合萃取体系 4、协同萃取体系
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2 酸性络合萃取体系 • 特点
➢ 萃取剂为酸性萃取剂：酸性磷萃取剂、羧酸萃取剂、螯 合萃取剂等
溶剂萃取法操作规程
溶剂萃取法操作规程溶剂萃取法是一种常用的物质分离技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
在进行溶剂萃取法操作时，需要遵循一些规程以确保实验的顺利进行和结果的准确性。
下面是溶剂萃取法操作的一般规程：1. 实验前的准备：（1）仔细阅读实验操作指南和相关文献，了解所要分离的物质的性质和操作流程。
（2）检查所使用的设备和器材是否完好，并保持清洁。
（3）准备所需的试剂和溶剂，并确保其纯度和保存状态。
（4）佩戴实验防护设备，如实验手套、护目镜等。
2. 样品的准备：（1）根据实验要求，将待分离物质进行适当的前处理，如破碎、粉碎、溶解等。
（2）根据不同的实验目的，选择合适的试剂和溶剂，将样品溶解在溶剂中。
3. 萃取液的制备：（1）根据实验的需要，选择合适的有机溶剂和水相溶剂，并在试管或烧瓶中混合。
（2）根据实验要求，调整萃取液的pH值，可以使用酸碱溶液进行调整。
4. 萃取操作：（1）将样品溶液添加到萃取液中，摇匀混合。
（2）根据实验要求，冷却或加热反应体系，控制溶质的分配行为。
（3）静置一段时间，使两相之间分相，并待两相分离。
5. 分离和收集：（1）使用分离漏斗或离心机等工具，将两相分离。
（2）根据实验需要，分离出有机相或水相，并将其收集至不同的容器中。
6. 萃取溶剂的回收：（1）对于有机溶剂，可以进行蒸馏回收，以减少溶剂的消耗和对环境的影响。
（2）对于水相溶液，可以进行浓缩或其他方法进行溶剂的回收。
7. 清洗和处理废液：（1）清洗使用过的玻璃仪器和设备，确保下次实验的准确性。
（2）处理废液时，必须按照环保要求进行处理，以避免对环境造成污染。
8. 实验记录和数据处理：（1）详细记录实验条件、操作步骤、结果等相关信息，并做好标记和编号。
（2）对实验结果进行分析和处理，计算各分析物的相对含量或其他物理化学参数。
9. 实验后的清理和整理：（1）将实验室设备和器材清理干净，并恢复原样。
（2）将实验结果和数据整理好，并准备实验报告和相关文献资料。
第三章 溶剂萃取法
[I2]O KD = D = ——— [I2]W 不符合分配定律的体系：KD≠D 分配比除与一些 常数有关以外，还与酸度、溶质的浓度等因素有 关，它并不是一个常数。
分离与富集方法介绍
例如：
醋酸在苯—水萃取体系中
• 在两相间的分配： [CH3COOH] W ====[CH3COOH] O • 在水相电离： CH3COOH ====CH3COO- + H+ • 在苯相中缔合： 2CH3COOH（O）====(CH3COOH)2(O)
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
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。
分离与富集方法介绍
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。
２、萃取物 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质。 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
[OsO4]O + 4[(OsO4)4]O
分离与富集方法介绍
（3）分配系数与分配比关系
• 当溶质在两相中以相同的单一形式存在，且溶液较 稀，KD＝D。否则KD≠D。 • 分配系数与萃取体系和温度有关，而分配比除与萃 取体系和温度有关外，还与酸度、溶质的浓度等因 素有关
分离与富集方法介绍
（4） 萃取百分率
分离与富集方法介绍
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
萃取分离法的操作流程
萃取分离法的操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第6章、溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法
式中[A有]——物质A在有机相中的平衡浓度 [A水]——物质A在水相中的平衡浓度。
严格地说，只有当溶剂A在水溶液中的浓度极 低，并在两相中的分子型体相同时，KD在一 定温度下才是常数。而与溶质在整个体系中 的总浓度无关。但在分析实践中，溶质在溶 液中的浓度往往相当大，因此(1)式常发生偏 高，在此情况下，分配系数应以溶质A在两相 中的活度之比PA表示：
第六章 溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法
基本原理； 溶剂；无机萃取体系的分类； 萃取条件的选择； 萃取分离操作； 逆流萃取；双水相萃取；超临界萃取；固相微萃 取(SPME)技术；反胶束萃取；凝胶萃取。 重点：溶剂、萃取条件的选择和超临界萃取、固 相微萃取技术。
§1. 基本原理
萃取过程的本质
无机盐类溶于水中并发生离解时。便形成水合离子。 如Al(H2O) 63+、Zn(H2O) 42+ 、 Fe(H2O)4Cl4-等，它们易溶于水而难溶于有机溶剂。 这种性质称为亲水性。许多有机化合物(油脂、萘、 蒽等)难溶于水而易溶于有机溶剂，这种性质称为疏 水性。如果要从水溶液中将某些无机离子萃取至有 机溶剂中，必须设法将其亲水性转化为疏水性。因 此萃取过程的本质，是将物质由亲水性转化为疏水 性的过程，其起作用的是萃取剂反应基团的活性。
式中[A]有和[A]水分别代表溶质A在有机相 和水相中的不同化学型体的总浓度。
三、分离系数(分离因数)
在同一体系中有两种溶质A和B，它们的萃取常数分别的为DA 和DB，这两个数的比值称为分离系数(β)
β=l，即DA = DB ，表明A和B不能分离。
β>l，即DA > DB ，表明A和B可分离，而β值越大，分离效 果越好。
溶剂萃取分离法
溶剂萃取分离法萃取分离法包括液相-液相、固相-液相和气相-液相等几种方法，但应用最广泛的为液-液萃取分离法(亦称溶剂萃取分离法)。
该法常用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起混合振荡，然后搁置分层，这时便有一种或几种组分转入有机相中，而另一些组分则仍留在试液中，从而达到分离的目的。
溶剂萃取分离法既可用于常量元素的分离又适用于痕量元素的分离与富集，而且方法简单、快速。
如果萃取的组分是有色化合物，便可直接进行比色测定，称为萃取比色法。
这种方法具有较高的灵敏度和选择性。
一、萃取分离的基本原理(一)萃取过程的本质根据相似相溶规则，将物质由亲水性转化为疏水性。
极性化合物易溶于极性的溶剂中，而非极性化合物易溶于非极性的溶剂中，这一规律称为“相似相溶原则”。
例如I2是一种非极性化合物、CCl4是非极性溶剂，水是极性溶剂，所以I2易溶于CCl4而难溶于水。
当用等体积的CCl4从I2的水溶液中提取I2时，萃取百分率可达98.8％。
又如用水可以从丙醇和溴丙烷的混合液，萃取极性的丙醇。
常用的非极性溶剂有：酮类、醚类、苯、CCl4和CHCl3等。
无机化合物在水溶液中受水分子极性的作用，电离成为带电荷的亲水性离子，并进一步结合成为水合离子，而易溶于水中。
如果要从水溶液中萃取水合离子，显然是比较困难的。
为了从水溶液中萃取某种金属离子，就必须设法脱去水合离子周围的水分子，并中和所带的电荷，使之变成极性很弱的可溶于有机溶剂的化合物，就是说将亲水性的离子变成疏水性的化合物。
为此，常加入某种试剂使之与被萃取的金属离子作用，生成一种不带电荷的易溶于有机溶剂的分子，然后用有机溶剂萃取。
例如Ni2+在水溶液中是亲水性的，以水合离子Ni(H2O)62+的状态存在。
如果在氨性溶液中，加人丁二酮肟试剂，生成疏水性的丁二酮肟镍螯合物分子，它不带电荷并由硫水基团取许代了水合离子中的水分子，成为亲有机溶剂的硫水性化合物，即可用CHCl3萃取。
(二)分配系数设物质A在萃取过程中分配在不互溶的水相和有机相中：A有= A水在一定温度下，当分配达到平衡时，物质A在两种溶剂中的活度（或活度）比保持恒定，即分配定律可用下式表示：K D=[A]有/[A]水式中K D称为分配系数。
萃取分离
D = C I2, o =
[ I 2]o
=
KD
C I2, w
[ I 2]w + [I3-]w
1 +K [ I - ]w
可见: 分配比D随[ I- ]W而变!
3. 萃取率E（萃取效率）
E
A在有机相中的总量 A在两相中的总量和
C A,O VO
DVO
C A,O VO C A,W VW DVO VW
D
• 在上述的例子中，
碘＋水
CCl4
碘＋CCl4；水
• 选用的CCl4——既是萃取溶剂，同时也是萃取 剂。
• 萃取剂——在水中加入某种试剂，使被萃物质与试
剂结合成不带电荷的、难溶于水的分子。这种试剂称萃
取剂。
• 萃取溶剂——主要起改善有机相物理性质的作用。
• 有时有机相由两种溶剂组成，一种是萃取溶剂， 另一种是萃取剂。
校正：若浓度较高（I ≠ 0），则应校正 I 的影
响，即用活度比PD代替浓度比KD。
PD
o w
o[ A]o w[ A]w
o w
KD
只有在稀溶液中，两相中的活度系数为1，此时 KD=PD.
• 讨论：
• 1）不同溶质在不同的溶剂中具有不同的 K 值；
• 2）K 值越大表示该溶质在有机相中的溶解度 越大；
(2) 中性配合萃取体系
• 关键词：中性 • 特 点：中性的萃取剂与中性的被萃物结合生成中性
的配合物。
• 中性配合的萃取剂的分类： – 中性含磷萃取剂：膦酸酯、次膦酸酯、膦氧化物、 焦膦酸酯等； – 中性含氧萃取剂：包括酮、醚、醇、酯和醛等； – 中性含氮溶剂：如吡啶类 – 中性含硫萃取剂：二甲亚砜、二苯基亚砜等
分离科学与技术
2.3 无机化合物萃取（了解）
无机萃取一般包括如下过程： （1）水相中的被萃取溶质与加入的萃取剂形成萃取物（通 常是配合物）； （2）在两相界面，萃合物因疏水分配作用进入有机相，最 终溶质在两相间达成平衡。
P’= He + Hd + Hn
Xe =He/P’ Xd = Hd/P’ Xn= Hn/P’
溶剂的质子接受强度分量 溶剂的给予强度分量 溶剂的偶极相互作用强度
两种溶剂中的P’值相同时，表明这两种溶剂的极性相同， 但若Xe大，表明接受质子的能力强，对于质子给予性物质的 溶解有较好选择性。
三个分量代表了溶剂对三种不同类型化合物的溶剂选择性 大小。
（1）平衡常数
Nernst 在1891年提出的溶剂萃取分配定律是：在 一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两相溶剂(水相 /有机相） 中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓 度比为一个常数，该常数称为平衡常数（KD)。
KD
[ A]org [ A]aq
实验发现， KD是一个常数的条件是， 温度不变，溶质A在 溶液的浓度极低，且存在形式不变。溶质浓度高时， KD存 在偏离。应使用活度代替浓度计算。
选择一种极性溶剂和一种非极性溶剂，将二者按 不同比例混合，得到一系列不同极性的混合溶剂， 计算混合溶剂的极性参数p’；
研究目标物质在上述不同极性混合溶剂中的溶解 度，以最大溶解度对应的混合溶剂p’值可知溶质 的近似p’。
挑选具有不同选择性的另外一种极性溶剂替换原 极性溶剂，通过调整该极性溶剂的比例维持原p’， 从而找到溶解性和选择性都合适的溶剂。
分离与富集方法溶剂萃取分离法
• c.螯合物萃取体系广泛应用于金属阳离子的萃取 • d.主要适用于微量和痕量物质的分离，不适用于常量物质
的分离，常用于痕量组分的萃取光度法测量。
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 形成内络盐的萃取体系
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 形成离子缔合物的萃取体系 • 离子缔合物：阳离子和阴离子（通常为配离子通过静电吸
引力结合形成的电中性化合物，称为离子缔合物。 • 离子缔合物萃取体系的特点：
（1）适用于可以形成疏水性的离子缔合物的常量或微量 金属离子，而离子的体积越大，电荷越少，越容易形成疏 水性的离子缔合物 （2）萃取容量大，选择性差。
• 有机物的萃取分离
• 相似相溶原则 • 非极性有机化合物则不溶于水，但可溶于非极性有机溶剂 • 用苯或二甲苯非极性溶剂可从马来酸酐和马来酸的混合物
中萃取马来酸酐
下叶
Байду номын сангаас叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 有机物的萃取分离
• 相似相溶原则 • 调节pH改变有机物的性质进行萃取 • 溶液的 pH 较高时，酚以离子状态存在，可溶于水而不溶
• 如果 DA 与 DB 相差不多，两种物质就难以完全分离
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 萃取体系的分类和革取条件的选择
• 形成内络盐的萃取体系
• a。 螯合剂（应有较多的疏水基团）溶于有机相，难溶于 水相，有些也（微）溶于水相，但在水相中的溶解度依赖 于水相的组成特别是pH值（双硫腙溶于碱性水溶液）
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
第一节 溶剂萃取
2 分配比D
由于溶质A在一相或两相中，常常会离解、聚 合或遇到其他组分发生化学反应，情况是比较复杂 的，不能简单地用分配系数来说明整个萃取过程的 平衡问题.于是又引入分配比D（distribution ratio）这一参数。分配比D是存在于两种溶剂中溶 质的总浓度之比，即：
C D= C
有 水
分配系％ A 在两相中的总含量
=
C有V 有 C有V 有 C 水V 水
×100％
如果分子分母同时除以C水，然后再除以V有，则得： E=
D D V V
水 有
×100％
3 萃取效率E
D D V V
水 有
E=
×100％
可见萃取效率由分配比D和体积比V水/V有决定。D越 大，体积比越小，萃取效率就越高。在分析工作中， 一般常用等体积的溶剂来进行萃取，即V有=V水，
常见的提取溶剂可分为以下三类： ★
2）亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混 溶的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等。 以乙醇最常用。
醇的溶解性能比较好，对细胞的穿透能力较强。亲水性的 成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多 小分子化合物能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在 乙醇中的溶解度也较大。 还可以根据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行 提取。 用乙醇提取比用水量较少，提取时间短，溶解出的水溶性 杂质也少。乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小，价格便宜， 来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取 液不易发霉变质。
常见的提取溶剂可分为以下三类： ★
3）亲脂性的有机溶剂：也就是一般所说的与水不 能混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙醚、 乙酸乙酯、二氯乙烷等。
这些溶剂的选择性能强，不能或不容易提出亲水 性杂质。
有机溶剂萃取法_生物分离工程
萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因 素（β）来表征。
分离因素（β）
分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。 ＫＡ
β= ＫＢ
β=1 KA = KB 分离效果不好； β>1 KA > KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pH － pK ) 弱酸的表观分配系数： K=K0 /(1 ＋10 pK － pH )
举例：
青霉素 ( pK2.75 ) 工业钾盐 ：
预处理及过滤
发酵液
滤洗液
萃取
调 pH2.02.5 1/3 v/v
丁酯逆流萃取
萃取液
NaCl 盐析脱水
活性炭脱色
丁酯逆共流萃沸取蒸馏结晶
结晶液
pen－k 成品
红 霉 素 ( p K 9.4 ) ：
预处理和过滤
发酵液
滤液
萃取
调 p H 9.8 10.2, 1/4V /V
=K0 /(1 ＋10 pH － pK )
对于弱碱性电解质
K K0
Kp
Kp H
=K0 /(1 ＋10 pK － pH )
K0－只与T、P有关； K－与T、P和pH有关 K可通过实验求出，而K0不能，可由公式求出。
思考题： 将青霉素由水相萃取到丁酯相中，其pK=2.75，萃取条 件：pH=2.5，T=10℃，VF∶VS = 1∶1，测得萃取前发酵 液（水相）效价20000 u/ml，平衡后废液效价645.2 u/ml，求分配系数K和K0
分配定律推导
根据相律（F=C-P+2），在一定温度和压力下萃取达到 平衡时，溶质在两相中的化学位相等：μL=μH
溶剂萃取法
10 溶剂萃取法在液体混合物溶液中加入某种溶剂，使溶液中的组分得到全部或部分分离的过程称为萃取。
溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。
广泛地应用于冶金和化工行业中。
在黄金行业中，用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究[1～3]，在国外，其成熟技术已经工业应用多年。
用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导[5～6]。
在我国，直到1997年才由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。
9.1 溶剂萃取法的基本原理溶剂萃取法也称液—液萃取法，简称萃取法。
萃取法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密度不同将两相分开。
有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释剂、溶剂。
有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂的性能更好。
从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类，如氯化三烷基甲胺（N 263）、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。
水相即是要处理的废水。
与吸收操作相似，萃取法以相际平衡为过程极限。
这与离子交换法和液膜法也是相近的。
但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质；而液膜法使用的是油包水（碱溶液用于吸收氰化氢）组成的吸收物质。
萃取法所用的吸收剂均由有机物组成，其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别，以使两相靠重力就能较容易地分离开，有机相还要有较高的沸点，以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。
萃取过程是一个传质过程，溶质从水相传递到有机相中，直到平衡。
因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中，而且要求有机相的粘度不要过大，以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。
萃取过程得到的富集了水相中某种物质或几种物质的有机相叫萃取相。
经过萃取分离出某种物质或几种物质的水相叫萃余液。
通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。
对于含铜氰络离子的萃取相，可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来，得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。
第三章 萃取分离法
c( HL)o n D K ( ) c( H )w
*
1、配位萃取体系
萃取条件的选择
c( HL)o n 由 D K ( ) 可知： c( H )w
*
① 分配比与被萃取组分的浓度无关，与萃取剂 和萃取溶剂性质有关； ② 若有机相中萃取剂的浓度一定时，分配比由 溶液酸度决定；
萃取条件的选择
1、配位萃取体系
配位萃取平衡
C Ao c( MLn )o D C Aw c( M n )w c( MLn )w
忽略c(Mn+)w，代入上述平衡常数：
n K D n Ka c( HL)o n D ( ) 'n KD c( H )w
对于确定的萃取体系，同KD、n、Ka、KD'为常数。
三、萃取分离方法
萃取过程
选择适当的萃取剂改变样品的溶解性使其更容 易溶于萃取溶剂，然后进行萃取；
萃取体系分类
① 配位萃取体系：将样品转化为配合物而改变其
溶解性； ② 缔合物萃取体系：将样品转化为离子缔合物而 改变其溶解性；
1、配位萃ห้องสมุดไป่ตู้体系
常用配位萃取剂
① 8-羟基喹啉：萃取绝大部分二价、三价，少量
D1 1 E E 0.84 D 5.25 1 E 1 0.84
（ 2）
E
D
Vw D 1 ( )n DVo Vw
n 1.9
二、萃取分离的基本原理
分离因数β——表征样品分离程度
同一萃取体系中相同萃取条件下两种组分分配 比的比值，即； DA DB β =1，DA=DB，表明两种组分不能萃取分离； β >1，DA>DB，表明两种组分可用油相萃取分离； β <1，DA<DB，表明两种组分可用水相萃取分离；
第三章、萃取分离法(一)
配位键O→M越强，则G3P=O的萃取能力越强。由于烷氧基RO 吸引电子的能力比烷基R强，其配位能力就较弱，所以中性磷类萃 取剂的萃取能力按下列次序递增
R
OR
(RO)3P O ＜ (RO)2P O ＜ R2P O ＜ R3P O
中性磷类萃取剂萃取金属离子的特点是：被萃取物在萃取 过程中以中性分子形式存在与萃取剂结合，生成中性络合物而 进入有机相 。
中性磷类萃取剂是指磷酸
HO
OH PO OH
分子中三个羟基全部为烷基酯化或取代的化合物，按其酯 化或取代的不同可分为四个类别
类别 磷酸三烷基酯（磷 酸酯）
烷基膦酸二烷基酯 （膦酸酯）
二烷基膦酸烷基酯 （次膦酸酯）
通式
(RO) 3P O
R (RO)2P O
OR R2P O
三烷基氧化膦 （膦氧化物）
R3P O
[ A]O,总 [[ A]O,总 VW ]100% [ A]W ,总 [ A]W ,总 VO
D 100 % D VW VO
设R=VO / VW（相比）
E
D D
1
100%
R
萃取率E与分配比D及相比R有关
R一定，D越大，E越大； D一定，R越大，E越大，萃取越完全
当R=1，即用等体积有机溶剂进行萃取时， E D D 1
2．特点
（1）历史悠久，1842年…； （2）应用广泛，常量、微量、痕量分离均可； （3）回收率高、选择性好； （4）仪器设备简单； （5）操作较为烦琐费时； （6）萃取剂价格较昂贵，有机溶剂易挥发易燃，有毒。
第一节 溶剂萃取分离法的一些 定义及特征参数
一、萃取剂和萃取溶剂
萃取剂：指与被萃物有化学反应，而能使被萃物被
溶剂萃取分离法课件
缺点
萃取剂消耗量大
溶剂萃取分离法需要使用大量的有机溶剂作为萃取剂，增加了成 本和环境负担。
有机溶剂残留
在萃取过程中，有机溶剂可能会残留在目标物质中，影响产品质量 。
操作条件要求高
溶剂萃取分离法的操作条件如温度、压力、搅拌等要求较高，需要 严格控制。
改进方向
开发高效萃取剂
通过研发新型的高效萃取剂，降低溶剂用量 ，提高萃取效率。
优化实验条件
通过实验试错，优化实验条件， 提高萃取效率，减少实验时间。
01
确定目标
明确实验的目标，是分离某种特 定物质，还是进一步纯化某个样 品。
02
03
04
设计实验流程
确定萃取剂的用量、萃取的次数 、萃取剂的回收等实验流程。
实验仪器的准备和操作
01
02
03
04
准备实验仪器
包括分液漏斗、旋转蒸发器、 玻璃砂漏斗等萃取实验所需仪
生物学研究
在生物学研究中，溶剂萃 取法可用于提取生物组织 中的活性成分，如药物、 毒素和激素等。
环境监测
在环境监测中，溶剂萃取 法可用于提取水体和土壤 中的有害物质，如重金属 、有机污染物等。
在环境保护中的应用
废水处理
溶剂萃取法可用于处理废水中的 有害物质，如重金属、有机污染 物等，降低废水对环境的危害。
土壤修复
在土壤修复中，溶剂萃取法可用于 提取土壤中的有害物质，如重金属 、有机污染物等，提高土壤的环境 质量。
大气污染控制
在大气污染控制中，溶剂萃取法可 用于去除空气中的有害气体和颗粒 物，提高空气质量。
04
溶剂萃取分离法的实验技术和操作 步骤
实验方案的设计和优化
选择合适的萃取剂
第三章溶剂萃取法
在含Hg2+，Bi3+，Pb2+，Cd2+溶液中用二苯硫腙—CCl4萃取
• 萃取Hg2+，若控制溶液的pH等于1．则Bi3+，Pb2+，Cd2+不 被萃取 • 要萃取Pb2+，可先将溶液的pH调至4—5，将Hg2+，Bi3+先除 去，再将pH调至9—10，萃取出Pb2+
分离与富集方法介绍
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质， 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
分离与富集方法介绍
2．分配系数和分配比
（1）分配系数 （2）分配比 （3）分配系数与分配比 （4）萃取百分率 （5） E和D的关系：
分离与富集方法介绍
（1）分配系数
• 分配系数的含义：
[A]O KD = ——————— [A]W
称为分配定律
• 分配定律适用范围：只适用于浓度较低的稀溶液，而且溶 质在两相中以相同的单一形式存在,没有离解和缔合副反应
• 在HCl溶液中．Ti(III)与Cl-配合形成TiCl4-，加入以阳离 子形式存在于溶液中的甲基紫（或正辛胺），生成不带电 荷的疏水性离子缔合物，被苯或甲苯等惰性溶剂萃取。 • GaCl4-、InCl4-、SbCl4-、AuCl4-、PtCl62-、PdCl62-、 IrCl62-、UO2（SO4）32-、Re（NO3）4-等可以采用此法萃取 • 阳离子可以是含碳6个以上的伯、仲、叔胺或含 -NH2的碱 性染料 • 有机溶剂：苯、甲苯、一氯乙烷、二氯乙烷等惰性溶剂
第三章 溶剂萃取分离法-xin
V水 V有 D
5
V水 V有
)
n
4 . 07 10
0 . 018 (
V水 /V有 40 ＋ V 水 / V 有
〕
2
V水/V有=2
第二节 溶剂萃取分离法
例6. 某物质的水溶液100 mL，用5份10 mL萃取剂溶液
连续萃取5次，总萃取率为87 % ，则该物质在此萃取体系
中的分配比是多少?
解：
解：
0 . 84 D
D VW VO
D = 5.25
第二节 溶剂萃取分离法
0 . 97 1 (
VW DV O V W
)
n
0 . 03 (
1 D 1
)
n
(
1 6 . 25
)
n
1.523=0.795n 即n=2(次)
n=1.9
第二节 溶剂萃取分离法
例4.弱酸HA在CH3Cl和水中的分配比为8.20，取
一、溶剂萃取的发展史
1842年，Peligot首先用二乙醚萃取硝酸铀酰。 1863年，Brawn将二乙醚用于硫氰酸盐的萃取。 1892年，Rothe等用乙醚从浓盐酸中萃取HFeCl4 1872年，Berthelot提出了萃取平衡的关系式。
1891年，Nernst提出Nernst分配定律。
20世纪40年代，自采用TBP（磷酸三丁酯）作为核燃 料的萃取剂以来，萃取技术得到了更广泛的发展。
E mo mn mo
0 . 87 1 (
mo mo
mn mo
)
5
设 m o 1g ,
0 . 87 1 (
则： E 1 m n
100
化学溶剂萃取分离法
n’=C’ V有=7.5×10-3 × 100 ×10-3 = 7.5×10-4 mol
E= D/(D+V水/V有)=D/(D+1)=3/(3 + 1)=75% (2) V有= 1000mL V水= 100mL C0=10-2mol/L C = C0 V水/ (V水 + D V有) = 10-2/(1+3×10)=3.22×10-4mol/L E= D/(D+V水/V有) =3/(3 + 100/1000)=96.8%
[ I 3 ]w I3- K f [ I 2 ]w[ I ]w
稳定常数
I2分配在两种溶液中：I2(w) I2(o)
[ I 2 ]o KD [ I 2 ]w
分配系数
分配比：
[ I 2 ]o KD [ I 2 ]w
[ I 3 ]w Kf [ I 2 ]w[ I ]w
[ I 2 ]o KD D [ I 2 ]w [ I 3 ] w 1 K f [ I ] w
1 1 2 1 C2 C1 ( ) C0 ( ) C0 1 D 1 D 121
同理
萃取三次，平衡时：水溶液中A总浓度C3
1 1 3 1 C3 C2 ( ) C0 ( ) C0 1 D 1 D 1331
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
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’，
C0V水 C1V水 C1'V有 C1V水 C1DV有
C0V水 C0V水 若V有=V水 C1 V水 DV有 V水 V有 V有 C0 1 C0 D 1 D 11
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萃取过程的本质是将物质由亲水性变为疏水性的过程。
2、分配系数和分配比
一定温度下，溶质A在水相和有机相达平衡 A(水) A(有)
[A]有 [A]水
=
KD
——分配定律. KD叫分配系数，只与温度有关。
分配定律适用条件：
×
DA
−
)
1 2
<例> DA=1000 DB=0.1 CAO=CBO
Vr=(1000×0.1)-1/2=0.1 EA= 99% EB=1%
二、溶剂萃取的类型和萃取条件
金属离子与萃取剂结合的方式不同，可分为三类：
1. 形成螯合物萃取
螯合剂为有机酸，形成的螯合物不溶于水。
HL 有
MLn
水 ① KDHL HL
(2) 如果A为有机酸，在水中发生离解
HA 有 水
HA
H+ + A-
[ ] [ ] D = (c HA )有 = [ ] [ ] (c HA )水
HA 有 = K Dδ HA = K D
HA 水
H+
+
H
+ Ka
δ HA
当[H+]>Ka 时
D=KD
有机弱酸(碱)萃取，注意溶液的pH值。
(3) A在有机相中聚合
（1）稀溶液，此时可用浓度代替活度。
（2）A在两相中均以单一形式存在，无其它副反应。
(cA )有 (cA )水
=
D
D 叫分配比，当在两相中以单一形 式存在，溶液又稀时 KD=D 。
(1) 在水相中络合，非单一形式存在：
<例> 当I-浓度较大时，I2在水中以两种型体存在
I2+I-（过）=I3- β =102.9
[H + ]水
=
Ka[HL] [L] 水
水
n+
[M ]
水
[ MLn ]
=
n
[L] 水
水
βn
[MLn]有=K D,MLn[MLn ]水
得
K ex
=
K D ,MLn
β
n
(
K K
a , HL
D , HL
)n
D=
(c MLn ) 有 (c MLn ) 水
=
[MLn ]有 [M n + ]水 + [MLn
]水
如 HAc在苯中以二聚体形式存在，在水中发生离解。
K2
有 2HAc
（HAc）2
水 HAc
H++Ac-
[(HAc)2 ]有 [HAc]2有
=
K2
D
=
(cHAc )有 (cHAc )水
=
[HAc]有 + 2[(HAc)2 ]有 [HAc]水 + [Ac− ]水
=
[HAc]有 + 2K2[HAc]2有 [HAc]水
) 1
n
m1 m2 分别为第一、二次萃取的残留量。
多次萃取的萃取率
E
=
(1 −
qn
) ×100%
=
[1 −
(
1 DVr
)n +1
]×100%
<例> 10.0 mL含I2 1.00 mg 的水溶液，用CCl4 9 mL
萃取，D=85，求一次、三次萃取的萃取率。
解： 一次萃
取：
E
=
DV r DVr +
=
[MLn ] 有 [M n+ ]水
从 * 式中得
[ML n ]有 [M n+ ]水
= K ex
[HL ]n有 [H + ]n水
D
=
K ex
[HL ]n有 [H + ]n水
D
=
K
D,MLn
×
βn
×
(
K a,HL K D,HL
)n
×
[HL]n有 [H+ ]n水
若只考虑水相中 M 与 L 发生副反应及有机相中
I2在水和CCl4中达平衡时 有
水
β
I2+ I-
I3-
D=
(cI2 )有 (cI2 )水
=
[I2
[I2 ]有 ]水 + [I3−
]水
= [I2 ]水
[I2 ]有
+ β[I2 ]水[I− ]水
=
[I
2
]水
[I2 ]有
(1+ β[I−
]水
)
=
K
D
1
+
1
β[I
−
]水
=
KD
α I2 (I− )水
当[I-]水<10-3 mol/L 时 KD=D
1
×
100
%
=
85 × 9
85 ×
10 9+
1
× 100
%
=
98 .7 %
10
三次萃取：
qn
=
q13
=
(
1 DVr
)3 +1
=
1 85 × 3
10
3 +1
=
5.4 ×10−5
E=1-q3 ≈ 100%
不是多次萃取都可达到100%，E只能达到一个极
值。
4、两种物质的分离
A, B两种物质对同一种溶剂的分配比为DA 和DB
分离因素：
S
=
DA DB
（初始浓度相等）
S = DACAo DBCBo
（初始浓度不等）
一般lgS≥6 常量组分定量分离，E 达99.9%
lgS≥4 微量组分定量分离，E 达99%
两种物质的最佳分离条件为
CB0 CA0
×
DB
即可通过调节Vr来满足最佳分离条件
×DA ×Vr2
(
C C
B A
0 0
×
=1
DB
单次萃取：
(mA )有 (mA )有 + (mA )水
=
(cA )有V有 (cA )有V有 + (cA )水V水
分子分母同除以(cA)水V水 ，令
V有 V水
= Vr
,
Vr称相比
PA=
DVr DVr +1
E 与D和Vr有关
qA=1-PA=
1 DVr +1
当Vr=1时 当D=10时
D 1000 100 10 1
δHAc
= KDδHAc (1+ 2K2KD[HAc]水 )
D 除与一些常数有关外，还与酸度、溶质的浓度等 有关，D 不是一个常数。
3、萃取率
表示萃取的完全程度
E
=
溶质A在有机相中总量 溶质A的总量
× 100%
萃取分数 PA：A在有机相中的量占总量的分数，E=PA×100%
残留分数 qA：A在水相中的量占总量的分数， qA=1-PA
§6-3 溶剂萃取分离法
沉淀分离法是将某组分从液相转入固相的过程。
溶剂萃取分离法是用一种有机溶剂，把某组分从一个液相 (水相)转移到互不相溶的另一个液相（有机相）的过程。
一、基本原理
1.萃取过程的本质
亲水性：易溶于水而难溶于有机溶剂的性质。金 属离子在水中形成水合离子，具有亲水 性，亲水基团有- OH、-SO3H、-NH2。
E 99.9
99
91
50
一次萃取分析要求 D > 100
Vr
0.1
1
10
E
50
90
97
增加 Vr 的缺点
(1) A到有机相中浓度稀了 (2) 有机溶剂消耗量大
因此可采取在有限溶剂下多次萃取的办 法。
固定Vr
q1
=
qA
=
m1 m总
q2
=
m2 m总
=
m1qA m总
= qA2
qn
=
q1n
=
(
1 DVr
+
KDMLn
④
② KaHL ßn
M n+ +nL
+
③
MLn
H+
nHL(有) + Mn+(水）
Kex
MLn(有) + nH+（水）
H K ex
=
[ ML n ]有 [ + ]n 水 [ M n + ]水 [ HL ]n 有
*
从① 平衡得 : 从② 平衡得 :
从③ 平衡得 : 从④ 平衡得 :
[HL] 有=K D,HL[HL] 水