溶剂萃取分离法

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 V有
C0V水 若V有=V水 C1 V水 DV有 V水
V有
C0 1 C0 D 1 D 11
萃取二次，平衡时：水溶液中A总浓度C2
二 、溶剂溶解度的相似原理
结构相似的化合物易相互混溶，结构 相差大的化合物不易互溶。
三、 各类溶剂的互溶规律
液体分子间的作用力，有范德华分子引力和 氢键作用力两种，而氢键作用力比范德华引力 要强。
各类溶剂的互溶程度决定于形成氢键的数目和 强度。当两种液体混合后形成氢键的数目或强度比 混合前大时，则有利于互溶或增大溶解度；反之， 则不利于互溶或减小溶解度；在混合前后均无氢键 生成，则相互溶解度的大小决定于范德华引力大小， 即分子的偶极矩和极化率越大，则溶解度增大；反 之，溶解度减小。
En (%) [1 (1 E1 %) ]100
n
D 10 E1 100% 100% 90.91% D V水 / V有 10 1 / 1
E3 (%) [1 (1 E1 %) ] 100%
3
[1 (1 90.91%) ] 100%
3
99.92%
[ 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
讨论（1）在分析工作中，一般常用等体积的溶 剂来萃取。V有=V水
D E 100% D V水 / V有
D E 100 % D 1
(2) 分配比D大，萃取率E大，萃取就进行完全。 若 V有=V水 D=1000时， E=99.9% D=100时， D=10时， E=99.5% E=90% 萃取完全 当组分含量较少可认为 萃取完全 一次萃取不完全
4、萃取剂
指能与被萃取物质发生化学反应，形成能溶于 有机相的萃合物的试剂。
或指能与亲水性物质反应生成可被萃取的疏水 性物质的试剂。
5、萃取溶剂 指与水不相混溶且能够构成连续有机相的液体。 活性萃取溶剂——可与被萃取物发生化学反应， 形成配合物、离子缔合物或溶剂化物。 例：磷酸三丁酯，正丁醇等。
惰性萃取溶剂——本身不与被萃取物发生化学
（3）E由D、V水/V有决定， D￪ 、V水/V有￬， E￪
（4 ）连续萃取 连续萃取：溶质经一次萃取后，分离两相，再用 新鲜的有机溶剂萃取剩余在水相中的溶质，再 分离，如此反复。 问题：为什么用连续萃取数次的方法，要达到 单次萃取同样的萃取率，只需用较少量的有机 溶剂？
连续萃取 设D =10，原水溶液中溶质A的总浓度C0
C0 V水= CV水 + Cˊ V有= CV水 + CD V有 C = C0 V水/ (V水 + D V有) = C0/(1+D) =10-2/4=2.5×10-3mol/L
C’=DC=3× 2.5×10-3mol/L= 7.5×10-3mol/L n= CV水 = 2.5×10-3 × 100 ×10-3 = 2.5×10-4 mol
常见的亲水基团：-OH，-SO3H，-NH2，=NH等。
（3）物质含疏水性基团越多，其疏水性越强。 常见的疏水基团：烷基、芳香基等。 反萃取 有时需要采取与萃取相反的步骤，把有机相 的物质再转入水相中，这一过程称为反萃取。
二、萃取分离的基本参数
1 、分配定律，分配系数
当某一种溶质在基本上不相混溶的两个溶剂之 间分配时，在一定温度下，两相达到平衡后，且溶 质在两相中的分子量相等。则其在两相中的浓度比 值为一常数。
由上式可得：
lg(100 En ) 2 n lg(100 E1 ) 2
很有 用
假定一次萃取的E1（%）=50%（即D=1），欲 达到En（%）=99%，必须连续萃取几次？欲达 到En（%）=99.9%，又必须连续萃取几次？
解：
lg(100 99) 2 En（%）=99%， n lg(100 50) 2 7
即：当某一溶质A同时接触到两种互不混溶的溶剂 时，例如一种是水，另一种是有机溶剂时，溶质A 就分配在这两种溶剂中。
A(w) A(o)
分配过程达到平衡：
A(w) A(o)
KD——分配系数 KD 为 常数
[ A]o KD [ A]w
说明（1） KD只在一定温度下 （2）溶液中溶质的浓度很低 （3）溶质在两相中的存在形式相同时 浓度高，达平衡时：
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%
三、 萃取体系的分类
1 金属螯合物萃取体系 2 离子缔合物体系 3 酸性磷类萃取剂萃取体系 4 共萃取体系 5 熔融盐萃取体系 6 协同萃取体系 7 三元配合物萃取体系
§3.1 概述
一、基本概念 二、溶剂溶解度的相似原理 三、各类溶剂的互溶规律 四、特点
一、基本概念
1、溶剂萃取分离
就是使溶液与另一种不相混溶的溶剂密切接 触，以使溶液中的某一种或某几种溶质进入溶剂 相中，从而与溶液中的其它干扰组分分离。
2、被萃取物 指原先溶于水相，然后被有机相萃取的物质。 (萃合物)。 3、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。
10、抑萃络合剂：
指溶于水且与被萃金属离子形成溶于水而不 溶于有机相的试剂。
抑萃剂的存在常降低萃取率和分配比。由于抑 萃剂常用来提高分离的选择性，有时在溶剂萃取 中又称掩蔽剂。 11、无机酸：
用于控制水溶液的酸度，或参与萃取反应， 或防止金属离子的水解，使待萃取金属离子得到 较好得分离。 常用的无机酸：HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, HBr.
四
特点
（1）简便快速。有分液漏斗即可。
（2）有较高的灵敏度、选择性。 （3）应用广泛 （4）手工操作，工作量大。 （5）所用有机溶剂易挥发、易燃和有毒。
§3.2 萃取分离法的基本原理
一、 萃取过程的本质
二、萃取分离的基本参数 三、 萃取体系的分类
§3.2 萃取分离法的基本原理
一、 萃取过程的本质
V有=3V水
萃取一次，平衡时：水溶液中A总浓度C1
C0V水 C0 1 C1 C0 V水 DV有 1 30 31
与连续萃取3次相比，消耗同量的有机溶剂， 但效果不及连续萃取。
D 10 E 100% 100% 96.78% D V水 / V有 10 1 / 3
若连续萃取3次，D=10，V有=V水 思考：n次连续萃取的萃取率? 自己 推导
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
(2) [H+] ≪ Ka时，即pH ≫ 5
lgD = lgKD= 3
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。
综上所述： 分配比不是常数，它随萃取条件的变化而变 化。因而改变萃取条件，可使分配比按照所需的
ao [ A]o o o PA KD aw [ A]w w w
PA——热力学分配系数
2 、 分配比
• 分配比：表示溶质在两相中以各种形式存在的 总浓度的比值。
有机相中溶质总浓度 C A(o) D 水相中溶质总浓度 C A( w)
例1：碘在CCl4和H2O中的分配过程 在水溶液中： I2 + I-
萃取剂： DAPM；萃取溶剂： CHCl3;
助萃剂: SCN-
7、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。 8、盐析剂
指易溶于水而不被萃取，但能促进萃取物转 入有机相，提高萃取效率的无机物盐类。
9、相比： 指有机相和水相的体积比。常用符号Vo/Vw表示；
Ka
w w
[ HA]o பைடு நூலகம்D [ HA]w
[ H ]w[ A ]w Ka [ HA]w
[ HA]o D [ HA]w [ A ]w
[ HA]o /[ HA]w KD D 1 [ A ]w /[ HA]w 1 K a /[ H ]w
结论：分配比受水溶液pH的变化而变化
例3 用100mL乙醚从100mL10-2mol/L的某药物水 溶液中萃取该药物后，计算在每一相中的物质量 和浓度及萃取效率。（假设该药物在乙醚和水中 的分配比为3.0）。如果用1000mL乙醚萃取，萃 取效率又怎样？
解（1）V有= 100mL V水= 100mL C0=10-2mol/L
设萃取后乙醚相中药物的浓度Cˊ 水相中药物的浓度C D=Cˊ/C
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