溶剂萃取优秀课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
假设平衡水相中被萃金属仅以[Mm+]形态存在,则 :
D＝Kc •[H+]n-m •[X]n •[R3N]n-m =K交• K胺 n-m • βn •[H+]n-m •[X-]n •[R3N]n-m
典型的阴离子交换反应 ： ( n m ) R 3 N • X H M n ( n m ) X ( R 3 N ) n m • H M n ( n m X ) X
铵盐可按亲核反应萃取金属络阴离子
(n m )R 3 N•X H M m X (R 3 N)n H m • M n X
1、特征和萃取剂
– 萃取剂是一种有机弱酸，用通式HR表示； – 被萃物是以阳离子或荷正电原子基团被萃
取； – 萃取机理是阳离子交换：
Mn+ + nHR = MRn + nH+
（1）螯合萃取剂
• 特点: – 有两种官能团，即酸性官能团和配位官能团。 – 金属离子与酸性官能团作用，置换出氢离子，形成一 个离子键 – 配位官能团与金属离子形成一个配价键 – 生成疏水螯合物而进入有机相
➢ 对于一个具体的萃取体系，总可以找到一个pH 值，使D＝1，定义这个PH值叫做半萃取的pH值， 并以符号pH1/2表示。
lo g D lo g K C n lo g [H R ] n p H 1 /2 0
1 p H 1/2nloK gClo[g H]R
logD ＝n（pH－pH1／2）
§ 2.2.1.3 离子缔合萃取
2、平衡关系式
DT TM MK1[R]K2[1R ]2n n[A ]nKe[R]e [A]m (2-7) n1
当平衡水相中未被萃取的金属离子只以Mm＋形
态存在且只生成一种萃合物 MAm•eR时，则上式可 简化为
D＝Ke[R]e [A] m＝K c [R] e [A]m
(2-8)
§ 2.2.1.2 酸性络合萃取
➢弱碱性铵盐与较强之碱作用可分解出相应的胺
RN 3 C H N l a R ON 2 H N Ha H C 2 O
➢ 弱碱强酸盐还可发生水解反应：
RNH3C1+H2O=RNH3OH+HCl ➢可用碱或水反萃取
2、平衡关系式
（1）钅羊盐萃取平衡
M m n X ( n m ) R 2 O ( n m ) H ( R 2 O ) n m H • M n ( n m ) X
K c[M [m R (]2O [ X] H n )[n R m 2O •]M (nm n ) ([ n X H m ) ]]nm
假设平衡水相中被萃金属仅以[Mm+]形态存在 :
D＝Kc • [R2O]n-m • [X-]n •[H＋]n-m
=K缔•
K
n-m 钅羊
•βn
•[R2O]
n-m
•[X-]n
•[H＋]n-m
（2）铵盐萃取平衡
M m ( n m ) H n ( X n m ) R 3 N ( R 3 N ) n m H • M n ( n m )
Kc[M m [R ](3H [N]n H )m n •m [• XM ]n[n (R n X 3m N )]](nm)
n ••Kan n
D
[ MR n ] [M n ]
Kc
D
an H
[H]R n
n••Ka n
n
[H]n R D K caH n
n• •K a n[H]n R
n
an H
lo D g lo K cg n lo H g ] R n [lo a H g
loK gcnlog H[]R npH
1、特征和分类 – 特征：
• 金属离子以裸阳离子或带有中性有机配位体 的阳离子形式, 或者以络阴离子形式与带相反 电荷的离子形成疏水性离子缔合体而进入有 机相的萃取过程，称之为离子缔源自文库萃取。
– 分类：
• 钅羊盐萃取 • 铵盐萃取 • 砷盐、磷盐、锑盐、锍盐萃取等
（1）钅羊盐萃取
➢一般含氧萃取剂与磷型萃取剂可按钅羊盐机 理萃取，此时氧原子提供电子对与氢离子配 位形成钅羊阳离子，而金属形成络阴离子。 两者靠静电作用形成疏水离子对而进入有机 相。
三类酸性络合萃取剂性能比较:
➢就酸性而言，酸性磷型萃取剂比螯合与羧酸萃 取剂均要强 。
➢就螯合物的稳定性而言，羧酸最差而酸性磷型 萃取剂居中 。
2、平衡关系式
总萃取反应:
nH R M nMnR nH Kc[H [M]n R n•]R•[M aH nn]aH n [H [R]n R ]n[[H H]]n n R R[M [nM ]R n []R ]n[[M Mn n]]R R
溶剂萃取
§ 2.2.1.1 中性溶剂化络合萃取体系
1、特征
– 被萃取物是中性分子,如UO2(NO3)2。 – 萃取剂本身也是以中性分子，如TBP、
R2O。 – 萃取剂与被萃取物生成之萃合物是一种中
性溶剂化络合物*。
*萃取剂的功能基直接与中心原子（原子 团）配位的称为一次溶剂化，通过与 水分子形成氢键而溶剂化的称为二次 溶剂化。
• 优点: – 萃取完全 – 分离系数大
• 缺点: – 萃合反应速度一般较慢 – 萃合物在有机溶剂中的浓解度不够大 – 萃取剂的价格较贵
• 在冶金中较有应用前途的螯合萃取剂: • 羟肟类萃取剂 • 8－羟基喹啉类萃取剂
含氮螯合萃取剂
（2）酸性磷型萃取剂
目前获得最广泛应用的有: – 磷酸二异辛脂，又称磷酸二（2－乙基已 基）酯，代号P204，缩写为D2EHPA.
– 异辛基膦酸单异辛酯，又称2－乙基已基 膦酸2－乙基已基酯，代号P507，缩写为 HEHEHP.
在非极性溶剂中由于氢键作用以二聚形态存在， 以表示：
R－0
0…H－0
O－R
P
P
R－0
0－H…0
O－R
Mn++n(HR)2=M(HR2)n+nH
P204与稀土离子的萃合物的结构
（3）羧酸萃取剂
异构羧酸及环烷酸 Mn++nHR=MRn+nH+ Mn++n(HR)2=M(HR2)n+nH+
➢基本特点是高酸萃取，低酸反萃，作为反萃 取剂的可以是水，稀酸或碱。
R
＋
R
O:H ＋[FeCl4]-＝
0:H •FeCl4
R
R
（2）铵盐萃取
RN2 HHCR l N3C Hl伯铵盐
R2N H HC R2lN2H Cl仲铵盐
R3NHClR3NHC叔l铵盐
R4NC1
季铵盐
铵盐的特性： 1. 碱性强弱： 季铵盐＞叔胺＞仲胺＞伯胺 2. 对酸的萃取能力： 叔胺＞仲胺＞伯胺
D＝Kc •[H+]n-m •[X]n •[R3N]n-m =K交• K胺 n-m • βn •[H+]n-m •[X-]n •[R3N]n-m
典型的阴离子交换反应 ： ( n m ) R 3 N • X H M n ( n m ) X ( R 3 N ) n m • H M n ( n m X ) X
铵盐可按亲核反应萃取金属络阴离子
(n m )R 3 N•X H M m X (R 3 N)n H m • M n X
1、特征和萃取剂
– 萃取剂是一种有机弱酸，用通式HR表示； – 被萃物是以阳离子或荷正电原子基团被萃
取； – 萃取机理是阳离子交换：
Mn+ + nHR = MRn + nH+
（1）螯合萃取剂
• 特点: – 有两种官能团，即酸性官能团和配位官能团。 – 金属离子与酸性官能团作用，置换出氢离子，形成一 个离子键 – 配位官能团与金属离子形成一个配价键 – 生成疏水螯合物而进入有机相
➢ 对于一个具体的萃取体系，总可以找到一个pH 值，使D＝1，定义这个PH值叫做半萃取的pH值， 并以符号pH1/2表示。
lo g D lo g K C n lo g [H R ] n p H 1 /2 0
1 p H 1/2nloK gClo[g H]R
logD ＝n（pH－pH1／2）
§ 2.2.1.3 离子缔合萃取
2、平衡关系式
DT TM MK1[R]K2[1R ]2n n[A ]nKe[R]e [A]m (2-7) n1
当平衡水相中未被萃取的金属离子只以Mm＋形
态存在且只生成一种萃合物 MAm•eR时，则上式可 简化为
D＝Ke[R]e [A] m＝K c [R] e [A]m
(2-8)
§ 2.2.1.2 酸性络合萃取
➢弱碱性铵盐与较强之碱作用可分解出相应的胺
RN 3 C H N l a R ON 2 H N Ha H C 2 O
➢ 弱碱强酸盐还可发生水解反应：
RNH3C1+H2O=RNH3OH+HCl ➢可用碱或水反萃取
2、平衡关系式
（1）钅羊盐萃取平衡
M m n X ( n m ) R 2 O ( n m ) H ( R 2 O ) n m H • M n ( n m ) X
K c[M [m R (]2O [ X] H n )[n R m 2O •]M (nm n ) ([ n X H m ) ]]nm
假设平衡水相中被萃金属仅以[Mm+]形态存在 :
D＝Kc • [R2O]n-m • [X-]n •[H＋]n-m
=K缔•
K
n-m 钅羊
•βn
•[R2O]
n-m
•[X-]n
•[H＋]n-m
（2）铵盐萃取平衡
M m ( n m ) H n ( X n m ) R 3 N ( R 3 N ) n m H • M n ( n m )
Kc[M m [R ](3H [N]n H )m n •m [• XM ]n[n (R n X 3m N )]](nm)
n ••Kan n
D
[ MR n ] [M n ]
Kc
D
an H
[H]R n
n••Ka n
n
[H]n R D K caH n
n• •K a n[H]n R
n
an H
lo D g lo K cg n lo H g ] R n [lo a H g
loK gcnlog H[]R npH
1、特征和分类 – 特征：
• 金属离子以裸阳离子或带有中性有机配位体 的阳离子形式, 或者以络阴离子形式与带相反 电荷的离子形成疏水性离子缔合体而进入有 机相的萃取过程，称之为离子缔源自文库萃取。
– 分类：
• 钅羊盐萃取 • 铵盐萃取 • 砷盐、磷盐、锑盐、锍盐萃取等
（1）钅羊盐萃取
➢一般含氧萃取剂与磷型萃取剂可按钅羊盐机 理萃取，此时氧原子提供电子对与氢离子配 位形成钅羊阳离子，而金属形成络阴离子。 两者靠静电作用形成疏水离子对而进入有机 相。
三类酸性络合萃取剂性能比较:
➢就酸性而言，酸性磷型萃取剂比螯合与羧酸萃 取剂均要强 。
➢就螯合物的稳定性而言，羧酸最差而酸性磷型 萃取剂居中 。
2、平衡关系式
总萃取反应:
nH R M nMnR nH Kc[H [M]n R n•]R•[M aH nn]aH n [H [R]n R ]n[[H H]]n n R R[M [nM ]R n []R ]n[[M Mn n]]R R
溶剂萃取
§ 2.2.1.1 中性溶剂化络合萃取体系
1、特征
– 被萃取物是中性分子,如UO2(NO3)2。 – 萃取剂本身也是以中性分子，如TBP、
R2O。 – 萃取剂与被萃取物生成之萃合物是一种中
性溶剂化络合物*。
*萃取剂的功能基直接与中心原子（原子 团）配位的称为一次溶剂化，通过与 水分子形成氢键而溶剂化的称为二次 溶剂化。
• 优点: – 萃取完全 – 分离系数大
• 缺点: – 萃合反应速度一般较慢 – 萃合物在有机溶剂中的浓解度不够大 – 萃取剂的价格较贵
• 在冶金中较有应用前途的螯合萃取剂: • 羟肟类萃取剂 • 8－羟基喹啉类萃取剂
含氮螯合萃取剂
（2）酸性磷型萃取剂
目前获得最广泛应用的有: – 磷酸二异辛脂，又称磷酸二（2－乙基已 基）酯，代号P204，缩写为D2EHPA.
– 异辛基膦酸单异辛酯，又称2－乙基已基 膦酸2－乙基已基酯，代号P507，缩写为 HEHEHP.
在非极性溶剂中由于氢键作用以二聚形态存在， 以表示：
R－0
0…H－0
O－R
P
P
R－0
0－H…0
O－R
Mn++n(HR)2=M(HR2)n+nH
P204与稀土离子的萃合物的结构
（3）羧酸萃取剂
异构羧酸及环烷酸 Mn++nHR=MRn+nH+ Mn++n(HR)2=M(HR2)n+nH+
➢基本特点是高酸萃取，低酸反萃，作为反萃 取剂的可以是水，稀酸或碱。
R
＋
R
O:H ＋[FeCl4]-＝
0:H •FeCl4
R
R
（2）铵盐萃取
RN2 HHCR l N3C Hl伯铵盐
R2N H HC R2lN2H Cl仲铵盐
R3NHClR3NHC叔l铵盐
R4NC1
季铵盐
铵盐的特性： 1. 碱性强弱： 季铵盐＞叔胺＞仲胺＞伯胺 2. 对酸的萃取能力： 叔胺＞仲胺＞伯胺