溶劑萃取分離法

1、一、一、萃取分離萃取分離的相關(guān)概念的相關(guān)概念二、二、萃取體系的分類和萃取條件的選擇萃取體系的分類和萃取條件的選擇三三、蒸餾分離技術(shù)蒸餾分離技術(shù)1.2.3 溶劑溶劑萃取與蒸餾技術(shù)萃取與蒸餾技術(shù)（教材（教材19.319.3）一、萃取分離的基本原理一、萃取分離的基本原理1. 萃取分離的原理與特點(diǎn)：萃取分離的原理與特點(diǎn)：液液-液，固液，固-液，氣液，氣-液液定義：定義： 被分離物質(zhì)由一相轉(zhuǎn)入互不相溶另一液被分離物質(zhì)由一相轉(zhuǎn)入互不相溶另一液相的過程稱為萃取。相的過程稱為萃取。原理：原理：被分離組分在兩相中的溶解度具有較大被分離組分在兩相中的溶解度具有較大的差異；的差異；特點(diǎn)：特點(diǎn)：分離體系由互不相溶的兩

2、相組成。分離體系由互不相溶的兩相組成。親水性物質(zhì)：親水性物質(zhì)：易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì)，如無機(jī)鹽易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì)，如無機(jī)鹽類、含有一些親水基團(tuán)的有機(jī)化合物：一類、含有一些親水基團(tuán)的有機(jī)化合物：一OH，一，一SO3H，一，一NH2，=NH 等；等；疏水性或親油性物質(zhì)：疏水性或親油性物質(zhì)：難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì)。難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì)。如有機(jī)化合物、如有機(jī)化合物、 有疏水基團(tuán)有烷基如有疏水基團(tuán)有烷基如 一一CH3，一，一C2H3，鹵代，鹵代烷基，苯基、萘基等；烷基，苯基、萘基等；物質(zhì)含疏水基團(tuán)越多，相對分子質(zhì)量越大，其疏水性越強(qiáng)。物質(zhì)含疏水基團(tuán)越多，相對分子質(zhì)量

3、越大，其疏水性越強(qiáng)。2.2.分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 萃取是溶質(zhì)在兩相中經(jīng)過充分振搖，達(dá)到平衡后萃取是溶質(zhì)在兩相中經(jīng)過充分振搖，達(dá)到平衡后按一定比例重新分配的過程。在恒溫、恒壓、較稀濃按一定比例重新分配的過程。在恒溫、恒壓、較稀濃度下，溶質(zhì)在兩相中達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的濃度下，溶質(zhì)在兩相中達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的濃度比值為一常數(shù)（分配系數(shù)），即分配定律：度比值為一常數(shù)（分配系數(shù)），即分配定律：式中式中KD 為分配系數(shù)，為分配系數(shù)，A有有 、A水水 為溶質(zhì)在有機(jī)相、水相為溶質(zhì)在有機(jī)相、水相中的平衡濃度。中的平衡濃度。KD =100% A有有/A水水 (19-3) 分配比分配比分配比

4、分配比分配比分配比 分配系數(shù)用于描述溶質(zhì)為單一形式存在的情況，分配系數(shù)用于描述溶質(zhì)為單一形式存在的情況，如果有多種存在形式，則引入分配比：如果有多種存在形式，則引入分配比： c有有 、 c水水 分別表示分別表示 分配平衡后，溶質(zhì)（包括所分配平衡后，溶質(zhì)（包括所有的存在形式）在有機(jī)相和水相中的總濃度。有的存在形式）在有機(jī)相和水相中的總濃度。 當(dāng)溶質(zhì)以為單一形式存在時(shí)，當(dāng)溶質(zhì)以為單一形式存在時(shí)，KD = D大多數(shù)情況，大多數(shù)情況， KDDD = c有有 /c水水 (19-4)3. 3. 3. 萃取效率萃取效率萃取效率萃取效率萃取效率萃取效率 設(shè)試樣水溶液體積為設(shè)試樣水溶液體積為V V水水（mLmL

5、），），組分組分A A在水相在水相的總濃度為（的總濃度為（c cA A）水水（molLmolL-1-1），），加入有機(jī)溶劑體加入有機(jī)溶劑體積為積為V V有有（mLmL），），組分組分A A在有機(jī)相的總濃度為（在有機(jī)相的總濃度為（c cA A）有有（molLmolL-1-1），），其分配比為其分配比為D D。 組分組分A的萃取效率的萃取效率E的定義是：的定義是：溶質(zhì)在萃取相中溶質(zhì)在萃取相中的總量占它在兩相中的百分率。的總量占它在兩相中的百分率。%100%100E水水有有有有在兩相中的總量在有機(jī)相中的量VcVcVcAA（19-5）不同溶劑對溶質(zhì)的萃取完全程度可用萃取效率不同溶劑對溶質(zhì)的萃取完全程度

6、可用萃取效率E來表示。來表示。 如果對組分如果對組分A的濃度的濃度C0，體積為，體積為v水水的樣品進(jìn)行的樣品進(jìn)行等體積溶劑等體積溶劑n次萃取，即次萃取，即v水水= v有有，則萃取則萃取n次后水相次后水相中組分中組分A的濃度的濃度Cn為：為：nnD11CC0%100vvE有有水水DD（19-6）則則除除，再再用用除除，如如果果分分子子分分母母都都用用有有水水vc 當(dāng)分配比當(dāng)分配比D不高時(shí)，一次萃取不能滿足分離或不高時(shí)，一次萃取不能滿足分離或測定的要求，此時(shí)可采用測定的要求，此時(shí)可采用多次連續(xù)萃取多次連續(xù)萃取的方法來提的方法來提高萃取率。高萃取率。可見，萃取效率可見，萃取效率E與分配比與分配比D和

7、兩相的體積比有關(guān)。和兩相的體積比有關(guān)。4 4 4. . . 分離系數(shù)分離系數(shù)分離系數(shù)分離系數(shù)分離系數(shù)分離系數(shù) 為了達(dá)到分離目的，不僅要求萃取效率高，還為了達(dá)到分離目的，不僅要求萃取效率高，還要求共存組分的分離的分離效果好，可用要求共存組分的分離的分離效果好，可用分離系分離系數(shù)數(shù)表示分離效果，其表示分離效果，其定義是：定義是：分離系數(shù)分離系數(shù)大，大，表示表示A、B兩組分的分配比值相兩組分的分配比值相差大，兩組分可定量分開，分離效果就好。差大，兩組分可定量分開，分離效果就好。式中，式中，DA和和DB分別是溶質(zhì)分別是溶質(zhì)A和和B 在相同萃取條件下的分配比。在相同萃取條件下的分配比。BADD（19-7

8、）二、溶劑萃取的選擇二、溶劑萃取的選擇二、溶劑萃取的選擇二、溶劑萃取的選擇二、溶劑萃取的選擇二、溶劑萃取的選擇一個(gè)良好的溶劑萃取體系，一個(gè)良好的溶劑萃取體系， 應(yīng)具有如下要求：應(yīng)具有如下要求：對被萃取組分具有良好的萃取能力和萃取選擇性；對被萃取組分具有良好的萃取能力和萃取選擇性；溶質(zhì)在萃取體系中具有較快的傳質(zhì)速率，以縮短萃取時(shí)間，溶質(zhì)在萃取體系中具有較快的傳質(zhì)速率，以縮短萃取時(shí)間， 減小萃取設(shè)備體積；減小萃取設(shè)備體積；具有良好的理化性質(zhì)，既保證萃取操作的安全性，又有利于具有良好的理化性質(zhì)，既保證萃取操作的安全性，又有利于后續(xù)操作的進(jìn)行；后續(xù)操作的進(jìn)行；無毒或毒性較低，價(jià)廉易得。無毒或毒性較低，

9、價(jià)廉易得。1.1.螯合物萃取體系（內(nèi)絡(luò)鹽萃取體系）螯合物萃取體系（內(nèi)絡(luò)鹽萃取體系）例如：例如：8-羥基喹啉羥基喹啉 與與 Pd2+、Tl3+、Fe3+、Ga3+、In3+、Al3+、 In3+ 、Co2+、Zn2+等金屬離子生等金屬離子生成難溶于水的螯合物，可用氯仿萃?。怀呻y溶于水的螯合物，可用氯仿萃取；通式：萃取劑通式：萃取劑 HR = H+ + R-， R-與與Me形成螯合物。形成螯合物。 例如：雙硫腙，微溶于水，與例如：雙硫腙，微溶于水，與Ag+，Au 3+，Bi 3+，Cd 2+，Hg 2+，Cu 2+，Co 2+， Pb 2+，Sn 2+ ，Zn2+等重金屬離子形成螯合物。等重金屬離

10、子形成螯合物。乙酰基丙酮：乙?；?Al3+、 Cr 3+、 Co 2+、 Th 4+、Be 2+、Sc3+等金屬離子等金屬離子銅試劑（二乙基胺二硫銅試劑（二乙基胺二硫代甲酸鈉）：萃取代甲酸鈉）：萃取Cu 2+丁二酮肟：丁二酮肟：萃取萃取NiNi2+2+：CH3CH3C C C CCH3CH3 HON NOH HON NOH2.離子締合物萃取體系離子締合物萃取體系 例如用乙醚從例如用乙醚從HCl溶液中萃取溶液中萃取Fe 3+時(shí)，時(shí)， Fe 3+ 與與C1- 配合成配陰離子配合成配陰離子FeCl4- ，而溶劑乙醚可與溶液中的，而溶劑乙醚可與溶液中的H+結(jié)合成佯離子：結(jié)合成佯離子： 佯鹽是疏水

11、的，可被有機(jī)溶劑乙醚所萃取。在這類萃取體佯鹽是疏水的，可被有機(jī)溶劑乙醚所萃取。在這類萃取體系中，溶劑分子參加到被萃取的分子中去，因此它既是溶劑系中，溶劑分子參加到被萃取的分子中去，因此它既是溶劑又是萃取劑。又是萃取劑。佯佯離子與離子與FeCl4- 配陰離子締合成中性分子配陰離子締合成中性分子佯佯鹽：鹽：3. 三元配合物萃取體系三元配合物萃取體系例：例：Ag+ 先與鄰二氮雜菲配合，生成配陽離子，先與鄰二氮雜菲配合，生成配陽離子，2份配陽離子份配陽離子再與再與1份溴鄰苯三酚紅份溴鄰苯三酚紅的陰離子締合成三的陰離子締合成三元配合物。元配合物。例：用二苯基硫卡巴腙例：用二苯基硫卡巴腙CCl4萃取金屬離

12、子萃取金屬離子 萃取萃取ZnZn2+2+時(shí)，適宜時(shí)，適宜pHpH為為6.56.5一一l0l0： 溶液的溶液的pHpH太低：難于生成螯合物；太低：難于生成螯合物； pHpH太高：形成太高：形成Zn0Zn02 22-2-。4. 萃取條件的選擇萃取條件的選擇a. 螯合劑的選擇；螯合劑的選擇； b. 溶液的酸度；溶液的酸度； c. 萃取溶劑萃取溶劑的選擇；的選擇； d. 干擾離子的消除干擾離子的消除5. 5. 5. 溶劑選擇的一般規(guī)律溶劑選擇的一般規(guī)律溶劑選擇的一般規(guī)律溶劑選擇的一般規(guī)律溶劑選擇的一般規(guī)律溶劑選擇的一般規(guī)律兩相溶劑系統(tǒng)：兩相溶劑系統(tǒng)： 水水 相：水或水醇相：水或水醇 有機(jī)相：碳烴化合物

13、、醚、酯等有機(jī)相：碳烴化合物、醚、酯等溶劑的選擇原則：溶劑的選擇原則：“相似相溶相似相溶” 常見溶劑的極性大小順序：常見溶劑的極性大小順序： 飽和烴類飽和烴類 全氯代烴類全氯代烴類 不飽和烴類不飽和烴類 醚類醚類 未全氯代烴類未全氯代烴類 酯類酯類 芳胺類芳胺類 酚類酚類 酮類酮類 醇類醇類6. 萃取分離技術(shù)萃取分離技術(shù)單級萃取單級萃取多級萃取多級萃取連續(xù)萃取連續(xù)萃取反萃取反萃取三、蒸餾分離技術(shù)三、蒸餾分離技術(shù)三、蒸餾分離技術(shù)三、蒸餾分離技術(shù)三、蒸餾分離技術(shù)三、蒸餾分離技術(shù)蒸餾是分離混合物的一種重要的操作技術(shù)，尤其是對于液蒸餾是分離混合物的一種重要的操作技術(shù)，尤其是對于液體混合物的分離有重要的實(shí)用意義。體混合物的分離有重要的實(shí)用意義。蒸餾的基本原理是蒸餾的基本原理是利用混合物中各組分的沸點(diǎn)不同利用混合物中各組分的沸點(diǎn)不同，在蒸，在蒸餾過程中低沸點(diǎn)的組分先蒸出，餾過程中低沸點(diǎn)的組分先蒸出， 高沸點(diǎn)的組分后蒸出，高沸點(diǎn)的組分后蒸出， 從而從而達(dá)到分