溶剂萃取化学

④环保 从Ni电解液中除Cu、Fe，处理重金属 离子（铬，汞或有机物酚）
⑤分析 元素分析（性质相似，复杂组分某些 元素）、纯物质中提取微量元素、仪器分析 、形成有色配合物、分离负极被测元素
萃取优缺点
• 优点：a分离效果好（99.99（99）%） b试剂耗量少（可再生） c能耗低（一般在常温常压） d设备简单，操作容易 e处理量大，适于工业分离，易于连
证明：钴被萃取到煤油层（P204二（2 —乙基己基）磷酸煤油溶液）
萃合物一般是配合物，以下反应可加酸使钴
重回水相，这称为反萃取。
Co2 2HA CoA2（O） 2H
萃合物
CoA2（O） H2SO4 CoSO4 2HA（O）
上层：再生有机相；
下层：Co2水溶液（反萃液）
•被萃取物（萃合物） 指原先溶于水相，然后被有机相萃取的物质。
]w
D
KD K f [I
]
K [I ]
结论: 分配比随[I-]w浓度改变而改变
例4：某有机酸HA在水相和有机相中进行分配
两相中的平衡关系如下：
HAo
K D Ka HAw
H
w
Aw
KD
[HA]o [HA]w
Ka
[H ]w[ A ]w [HA]w
D
[
wk.baidu.com
[HA]o HA]w [ A
]w
D
1
[HA]o /[HA]w [ A ]w /[HA]w
]w
2 ]w[I
]w
KD
[I2 ]o [I2 ]w
稳定常数 分配系数
D
[I2 ]o [I2 ]w [I3 ]w
1
KD K f [I
]w
（1）D随[I-]w改变而浓度，[I-]=0时，D=KD （2） [I-]w￪， D￬，当Kf[I-]>>1时
KD
[I2 ]o [I2 ]w
Kf
[I
[
I
3
]w
2 ]w[I
1
KD Ka /[H
]w
结论：分配比受水溶液pH的变化而变化
设某脂肪酸HA，在乙醚与水中的KD=103 Ka=10-5
(1) [H+]≫Ka时，即pH≪5 lgD = lgKD= 3
(2) [H+] ≪ Ka时，即pH ≫ 5 lgD = 8 - pH
以lgD ——pH作图，可知： （1）pH<5，可得最大分配比，D=KD=103 （2）pH>5，得一直线。
• ②化工
• a无机化工：磷酸的生产
Ca（3 PO4）2
酸浸
HCl
H3PO4 • CaCl2
水相CaCl2
萃取
负载有机相 H3PO4
H2O
反萃
H 3 PO4
• b有机化工（烷烃、芳烃） 环丁砜—二甘醇
• ③在生物制药领域应用相当广泛
• a从发酵培养液中萃取产物
• b从生物反应液或生物转化液中萃取产物
• 萃取液和萃余液 萃取分层后的有机相称为萃取液，此时的水相为萃余液。
• 反萃取剂 一种新的不含被萃取物的水相与萃取液接触，使被萃取物 返回水相的过程叫反萃取；使被萃取物返回水相的物质叫 反萃取剂。
溶剂萃取法的发展过程
19世纪中叶人们就知道用有机溶剂萃取某些无机物； 如1842年Peligot用二乙醚萃取硝酸铀酰；
分配常数和分配比的比较
概念不同，关注的对象有差别 两者有一定的联系
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。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。
1872年Berthelot和Jungfleisch根据经验提出了液-液分配的 定量关系；
1891年Nernst从热力学观点阐明了液-液分配的定量关系； 20世纪40年代以后，溶剂萃取走向成熟(完善的理论体
系，丰富的萃取模式，广泛的应用领域)。
• 应用：
• ①湿法冶金a从矿石的浸出液中提取有价金 属（铀、铜……）b分离性质相近的金属 （Co、Ni）（Ni、Te）（W、Mo）（稀土 共生）
第二章 溶剂萃取化学
• 一 基本概念和参数
• 1 萃取和反萃取
• 萃取：水相与一完全或部分不相溶的有机 相密切接触后，水相中的溶质转入有机相， 并在两相中重新分配的过程称为有机萃取 或液液萃取。
• 例：
Co2
粉红
水溶液Co(H2O)2x P204静止时
分液漏斗震荡
上层：煤油层蓝色（负 载有机相） 下层：无色（萃余液）
土霉素在碱性下成负离子能与溴代十六烷基吡啶相结合而溶于异辛醇
中，然后再在酸性下萃取到水相。也可以看作土霉素负离子与溴离子相交 换而溶于异辛醇中，因此这种带溶剂有时也称为液体离子交换剂。
水溶性较强的碱(如链霉素)可与脂肪酸(如月桂酸)形成复合物而能溶于 丁醇、醋酸丁酯、异辛醇中，在酸性下(pH 5.5—5.7)，此复合物分解成链 霉素而可转入水相。
• 疏水性的青霉素G和V酸性很强，其pKa值为2.5～3.1，相对分子质量 分别为334和350，适宜用有机溶剂从发酵液中萃取，在pH 2.5～3.0 范围内，用乙酸戊酯和乙酸丁酯作为萃取剂的萃取效率高。
• 由于氨基酸和一些极性较大的抗生素的水溶性很强，在有机相中的分 配系数很小甚至为零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用化学萃 取。可用于抗生素的化学萃取剂有长链脂肪酸(如月桂酸)、烃基磺酸、 三氯乙酸、四丁胺和正十二烷胺等。它们与抗生素形成复合物分子的 疏水性比抗生素分子本身高得多，从而在有机相中有很高的溶解度。
比值为一常数
kd
M O M
• 分配比在一定条件下，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。
被萃取物在有机相中的 总浓度 D 被萃取物在水相中的总 浓度
• 例1 醋酸 H Ac—（苯从水溶液中萃取 HAc）
2HAc（O）（HAc）2（O）
D
HAcO 2（ HAc HAc Ac—
） 2O
HAc的kd
HAcO HAc
HA (w) Ka
A
HA (o) 缔合
(HA)i
可见kd和D是不同的
• 例2
DCo
Co(原) Co（萃余液） Co（萃余液）
例3：碘在CCl4和H2O中的分配过程
在水溶液中： I2 + I- I3I2分配在两种溶液中：I2(w) I2(o)
Kf
[
I
[I
3
续自动操作。 f应用范围广（无机和有机物；常量
和微量组分）
缺点： 有机溶剂易挥发，多对人体有害。 手工操作比较麻烦，费时。 分离效率不高（比LC小23个数量级）。
• 2 分配比D和分配系数kd
• Nerst定律 在给定的温度下，如果被萃取物
在两相中分子形式相同，则达到萃取平衡
时被萃取物在两互不相溶的两相中的浓度