第三章溶剂萃取法教程教案

3.3.1形成鳌合物的萃取体系
(1)萃取平衡
❖ 萃取剂在水相和溶剂相中的分配平衡； ❖ 萃取剂在水相中的电离平衡； ❖ 被萃取离子和萃取剂的络合平衡； ❖ 生成内络盐在水相和溶剂相中的分配平衡；
(2) 萃取速率
1 Men+
[Me(H2O)n]n+
水相
3 HR+H2O
有机相
HR HR
2
HR
4 [Me(H2O)n]n++nR-
D K'[H ]n
E D 100 D E
D 1
100 E
lg D lg E lg(100 E) lg K' npH
当：pH
pH
1 2
E 50
D 1
当存在 A． B 且 E 50
lg
DA
lg
K
*' A
nA
pH
1 2
A
0
lg
DB
lg
K *' B
nB
pH
1 2
B
0
nA nB n
无机离子
非极性共价分子——直接萃取 水合离子——萃取剂
（3）萃取体系的分类
8-羟基喹啉
内络盐体系
HAA H3C C CH2 C CH3
O
O
离子缔合物体系 三元络合物体系
酸性磷体系 共萃取体系 熔融盐体系
3.3几种重要的萃取体系的讨论
3.3.1形成鳌合物（内络盐）的萃取体系 3.3.2形成离子缔合物的萃取体系 3.3.3三元络合萃取体系
第三章 萃取分离法
分类
❖ 液-液萃取分离 ❖ 微波萃取与超声萃取 ❖ 超临界萃取 ❖ 双水相萃取
一.液 液 萃 取
液液萃取法简称萃取分离法，它是利用与 水不相混溶的有机溶剂同试液一起振荡，一 些组分进入有机相，另一些组分仍留在水相 中，从而达到分离的目的。可用于大量元素 的分离，也适用于微量元素的分离和富集。
B
Z
H
3
O
Ka
[
B
Z
][
H
3
O
]
[ HB Z ]水
D
[ HB
[ HB Z ]水
Z ]有
[
B
Z
]
水
[ HB Z ]有
[ HB
Z ]水
K a [ HB Z ]水
[
H
3
O
]
KD
1
K
a
[H
3
O
]
讨论
D与水中[H+]浓度有关： 若[H3+O]↑，则pH↓、D↓， 溶质大部分留于水相中； 若[H3+O]↑，则pH↓、D↓， 溶质大部分进入有机相中；
V水 有 V水
)2
．
．
．
mn
m 0 ( DV
V水
)n
有 V水
m 0( D
1 V有
)2 1
V水
讨论
Ａ． V有/V水与D对mn的影响相同， 可以相互补偿
Ｂ．若V有一定，通过少量多 次萃取可以提高E
3.2萃取过程和萃取体系的分类
（ 1 ）萃取过程
水相中的作用：形成可萃取的配合物 两相间的分配作用：按分配定律 溶质在有机相中的作用
lg
K *' A
lg
K *' B
n( pH
1 2
B
pH
1
A2 )
3.3.2形成离子缔合物的萃取体系
例：用乙醚萃取FeCl3——佯盐萃取
水相中的反应：
Fe(H2O)63++4Cl- Fe(H20)2Cl4-+4H2O
分配比D是对溶质存在形式的校正 ➢ D的数值由实验得到 ➢ 简单体系：D＝KD ➢ 同一溶质，同样两相，测量方法不同D也不同
(3)萃取百分数E
E
A在有机溶剂中的总含量 A在两相中的总含量
（ A总 ） 有 V有
100
（ A总 ） 有 V有＋ （ A总 ） 水 V水
E与D的关系
E
( A总 )有 V有
100
( A总 )有 V有 ( A总 )水 V水
（分子分母同除以 ( A总 ) 水 V 有）
( A总 )有 ( A总 )水
100
( A总 )有 ( A总 )水 V水 V有
D
100
D V水 V有
(4)分离系数β
两种不同组分分配 比比 值的DA
DB
物化中，对于热力学体系，一定T、P下，A在 两相中达到平衡时：
水 有 － 化学势
水
水
RT
ln
a水
有
有
RT
ln
a有
水
RT
ln
a水
有
RT
ln a 有
ln
a有
水
有
a水
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RT
用PA表示热力学分配常数：
PA
a有 a水
exp(
水 －
有
RT
)
[ A]有 有 [ A]水 水
K
D·
有 水
以上校正了溶液浓度 质点间作用力
例１．Ｉ2在水相和有机相中存在形式对D 的影响
MeRn
R-+H3+O
5
MeRn
萃取剂的分配平衡： 萃取剂的电离平衡： 被萃取离子与萃取剂的
K DR [ HR ] 有 [ HR ] 水
K
i
[ H ][ R [ HR ]水
]
络合平衡：
K
f
[ MeRn ]水 [ Me n ][ R ] n
内络盐在水相和溶剂相
中的分配平衡：
K DX
[ MeRn
]有 [ MeRn
]水
有机溶剂中 Me n 的总浓度 D 水溶液中 Me n 的总浓度
[ Me
[ MeRn ]有 n ] [ MeRn
]水
K DX 1
K f [R ]n [R ]n K f
乘 [ R ]n
(
除 [ MeRn ]水
)
（代入
[R ]
[ HR K i [H
]水 ]
,K
对于弱酸、弱碱萃取，注意pH
例３．连续萃取
水相 萃取
V水.m0
水相 萃取
V水.m1
有机相
V有.m1'
水相
V水.m2
．．．
有机相
V有.m2'
D [A有 ] (m 0 m 1) V有
[A水 ]
m1 V水
m1
m 0 ( DV
V水 有 V水
)
m2
m 1 ( DV
V水 有 V水
)
m 0 ( DV
I2 I- I3- K f [I3- ] [I2][I- ]
I2水 I2有 KD [I2]有 [I2]水
D
[I2 ]有 [I2]水 [I3- ]
1
KD K f [I-
]
例２．pH影响：用乙醚萃取苯甲酸
( HB Z ) 水 ( HB Z ) 有
KD
[ HB [ HB
Z ]有 Z ]水
HB Z H 2 O
萃取过程的本质是将物质由亲水性转化为 疏水性的过程。
液-液 萃 取
3.1 萃取分离的基本参数 3.2 萃取过程和萃取体系的分类 3.3 几种重要的萃取体系的讨论 3.4 有机物的萃取 3.5 萃取操作
(2)分配比D
D溶 溶质 A 质 A在 在有 水机 相相 中中 总总 浓 （ （A A 浓 度 总 总） ） 度 水 有
f
K
n 可忽略）
i
K DX
K f
K
n DR
K
n i
[ HR (
[H
]有 ]
)
n
注意：
推导中作了几个假设：
❖被萃取金属离子在有机相中只有一种存在形式； ❖被萃取金属离子在水相以离子形式存在； ❖假定溶液为稀溶液。
萃取条件的选择：
❖萃取剂：能形成稳定的鳌合物、酸性 强的萃取剂，且形成鳌合物疏水性强
❖萃取溶剂 ❖萃取酸度