分离工程答案

高等分离技术复习题（2016）

1．判断萃取剂萃取能力强弱顺序并分析原因：

（1）（C4H9O）3 P O；（C4H9O）2（C4H9）PO；（C4H9O）（C4H9）2 PO；（C4H9）3 PO；

（2）（C4H9O）2P（O）OH；（C4H9O）（C4H9）P（O）OH；（C4H9）2P（O）OH；

（3）（C8H17）3N；（C8H17）2NH；（C8H17）NH2；

1、判断萃取剂萃取能力强弱顺序并分析原因：

(1)中性含磷萃取剂:以上萃取剂其萃取作用的关键是磷酰基（≡P=O），磷酰基（≡P=O）中O原子上的

电荷密度越大，其萃取能力越强。因为C4H9O-的电负性大于C4H9-，故C4H9O-的吸引电子能力大于C4H9-，C4H9-一般看做给电子基团。故萃取能力为：

（C4H9O）3 P O<（C4H9O）2（C4H9）PO<（C4H9O）（C4H9）2 PO<（C4H9）3 PO；

(2)酸性含磷萃取剂：对于含有=PO(OH)磷（膦）酸萃取剂来说，酸性含磷萃取剂的pKa（离解常数Ka

的负对数）是一个重要的参数，pKa越小，萃取剂的酸性越强，萃取剂的萃取能力就越大。由于酸性（C4H9O）2P（O）OH>（C4H9O）（C4H9）P（O）OH>（C4H9）2P（O）OH，故其萃取能力为（C4H9O）P（O）OH>（C4H9O）（C4H9）P（O）OH>（C4H9）2P（O）OH。

2

(3)胺类萃取剂：在胺类萃取剂的分子结构中，起萃取作用的活性基团是能够给出电子、具有相当“碱性”

的氮原子。胺类萃取剂的结构对萃取能力的影响，不仅要考虑分子中烷基的诱导效应，也要考虑由于取代烷基造成的空间效应。靠近氮原子的烷基出现支链，由于空间效应会降低胺类萃取能力。伯胺和仲胺的分子结构中，既有亲电子的氢原子，又有亲核的氮原子。机胺的碱性强度可用pKb（碱的离解常数Kb的负对数）表示，其值愈小，碱性愈强，则萃取能力愈大。其碱性大小为（C8H17）3N<（C8H17）2NH<（C8H17）NH2；

2．为下列分离过程选择分离技术（可以不止一项），并说明理由：

（1）玫瑰花中提取玫瑰精油；

（2）从含铜工业废水中回收铜；

（3）稀土元素的分离；

（1）玫瑰花中提取玫瑰精油

分子蒸馏法：该技术是运用不同物质的分子运动自由程度之差别而实现分离的，可以在远离沸点下操作，具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质。故分子蒸馏技术特别适合于高沸点、热敏性的物料,尤其是挥发油类、有效成分对温度极为敏感的天然产物的分离,如玫瑰油、藿香油等。

（2）从含铜工业废水中回收铜

电解-电渗析串联分离技术：电解法是一种化学方法，其在处理含高浓度金属离子废水的过程中可有效回收90%的金属，但电解废液不能直接排放到环境中；而电渗析是一种物理方法，可以高效处理低浓度金属离子的废水，并且渗析后的出水可达到直接排放水平。将这两种方法结合，建立了一种新型的化学-物理串联技术，先利用电解法处理高浓度金属离子废水，然后利用电渗析法处理电解产生的低浓度金属离子的电解液，进一步回收金属并将电解液处理为可直接排放的废水。

3稀土元素的分离

离子交换法：首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂上。就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边随着淋洗液向柱子的出口端流动。由于稀土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同，因此各种稀土离子向下移动的

速度不一样，亲和力大的稀土向下流动快，结果先到达出口端,达到分离的目的.

3. 计算0.01mol/L 的FeCl 3溶液中（其中加入了足量的HClO 4以防水解）各组风的浓度。已知Fe (Ⅲ)-Cl-配合体系中逐级稳定常数为：k1=

4.2, k2=1.3, k3=0.04, k4=0.012 (25℃,μ=1.0) Fe 3++Cl - FeCl 2+

[][][]

2.4132==-

+

+Cl Fe FeCl k FeCl 2++Cl - Fe +

2

Cl

[][][]

3.1222==-

+

+Cl FeCl FeCl k

Fe +

2Cl

+Cl - Fe

3Cl

[]

[][]04

.032

3==

-

+Cl FeCl FeCl k

Fe

3Cl +Cl - Fe

-

4Cl

[][][]

012.043

4

==-

-Cl FeCl FeCl k

[][][][][][][][][][]

[][][][]

01

.01*2*3*41*2*31*21433

32

3334

3

2

23=++++=++++-+

-+

-+

-++-++

+Cl Fe k k k k Cl Fe k k k Cl Fe k k Cl Fe k Fe FeCl FeCl FeCl FeCl Fe

[][][][][]

-++

-

++++4

3

2

2432FeCl FeCl FeCl FeCl Cl

[][

][][][]

[][][][]

01

.01*2*3*4*41*2*3*31*2*214

33

32

33=++++=-+

-+

-+

-

+

-

Cl Fe k k k k Cl Fe k k k Cl Fe k k Cl Fe k Cl