萃取分離講解

4萃取分離●溶劑萃取

●索氏萃?。ㄌ崛。裎⒉ㄝ腿　?.1溶劑萃取(Solventextraction)

萃取分離特點：簡便、快速、應用廣

溶劑萃取是利用液-液界面的平衡分配關系進行的分離操作。液液界面的面積越大，達到平衡的速度也就越快。因此要求兩相的液滴應盡量細小化。平衡后，各自相的液滴還要集中起來再分成兩相。通常溶劑萃取指物質由水相轉入另一與水相不互溶的有機相后實現(xiàn)分離的方法。溶劑萃取的基本原理

1.為什么溶質會轉移？2.如何達到分配平衡？靜置分層振蕩萃取含Ni2+水溶液（水相）氨性緩沖液（pH9）丁二酮肟萃取劑加入CHCl3有機相

萃取過程

無機鹽類溶于水，發(fā)生離解形成水合離子，它們易溶于水中，難溶于有機溶劑，物質的這種性質稱為親水性。離子化合物，極性化合物是親水性物質。物質的親水性和疏水性極性基團非極性基團

許多非極性有機化合物，如烷烴、油脂、萘、蒽等難溶于水，而易溶于有機溶劑，物質的這種性質稱為疏水性（親油性）。

萃取過程

萃取過程可以看作是被萃物M在水相和有機相中兩個溶解過程之間的競爭。萃取過程為：

S-S+2(M-Aq)—→Aq-Aq+2(M-S)★

有機物（包括一些在水中不離解的非極性的共價化合物）的萃取原理適用于“相似相溶原理”?！飶乃芤褐袑⒛承╇x子萃取到有機相，必須設法將離子的親水性轉化為疏水性。中和電荷引入疏水基萃取劑----“運載工具”丁二酮肟

親水性水合陽離子→中性疏水螯合物→萃入有機相8-羥基喹啉+萃取法基本參數(shù)①

分配定律和分配比②分離系數(shù)③萃取率與萃取次數(shù)分配系數(shù)和分配比

分配系數(shù)例如，I2稀溶液在H2O//CCl4的分配分配定律：在一定的溫度下，當萃取分配過程達到平衡時，溶質在互不相溶的兩相中的濃度比為一常數(shù)。即例含有I-的I2溶液在H2O//CCl4的分配，水溶液不僅有I2，還有I3-，這時分配系數(shù)并不是一個常數(shù)。在實際工作中，人們所關注的是被萃物分配在兩相中的實際總濃度各為多少，而不是它們的具體存在的型體。

即，在一定條件下，當達到萃取平衡時，被萃物質在有機相和在水相的總濃度之比。分配比分配系數(shù)和分配比的比較

分配比隨著萃取條件變化而改變。因而改變萃取條件，可使分配比按照所需的方向改變，從而使萃取分離更加完全。

●概念不同，關注的對象有差別●兩者有一定的聯(lián)系

KD表示在特定的平衡條件下，被萃物在兩相中的有效濃度（即分子形式一樣）的比值；而D表示實際平衡條件下被萃物在兩相中總濃度（即不管分子以什么形式存在）的比值。分配比隨著萃取條件變化而改變。②分離系數(shù)：

A/B=DA/DB“表示兩種分離組分分離的可能性和效果”問題：DA和DB相差不太大，如何處理？分配比可以衡量被萃物在一定條件下進入有機相的難易程度，但它不能直接表示出被萃物有多少量已被萃取出來。那么，如何表示萃取完全程度呢？萃取率

（Extractability/PercentExtration)）

同除cwVo相比R=Vw/Vo

當R=1時，

從萃取率公式可以得出如下幾點結論：●分配比越大，萃取率越高●有機相的體積越大，萃取率越大●

萃取率與被萃物的含量大小無關，這就是所謂的“定量分離”DE%1001.00.01100500D1999999E%50909999.9萃取率與萃取次數(shù)的關系─多次萃取

設水相體積為V水（mL），水中含被萃物W0(g)，用V有(mL)萃取劑萃取一次，水相中剩余W1(g)被萃物，則每次用V有新鮮溶劑，連續(xù)萃取n次，則水相被萃物的剩余量為：

萃取進入有機相的被萃物總量為：

在實際工作中，對于分配比較小的萃取體系，可采用多次萃取操作技術提高萃取率，以滿足定量分離的需要。

萃取次數(shù)：

兩種物質的分離在實際工作中，萃取常用于兩種或兩種以上物質間的定量分離。決定兩物質萃取分離效果的影響因子被定義為分離因子Kd：A：易萃取組分B：難萃取組分

可見，分離因子和物質的分配比和濃度有關。但應指出，Kd只是提供A、B兩種物質萃取分離難易的相對量度，而實際進行萃取分離的好壞與分配比的絕對大小有關。要實現(xiàn)A與B的一次萃取完全分離，應選擇或控制萃取條件，使得DA≥102，DB≤10-2。逆流型多級萃取方式在萃取中，當lgKd不滿足定量分離要求時，可采用逆流型多級萃取方式，經(jīng)過若干級萃取后也可滿足定量分離的要求。物料（A+B)有機相水相新鮮有機相新鮮水相新鮮有機相新鮮水相ABOperationofextractioncontainersofCraigapparatusDiagrammaticrepresentationofdistributionofsoluteinCraigextractionprocessDistributionofsolutesAandBintheCraigapparatus例4.18-羥基喹啉/氯仿萃取La3+10mL氯仿一次萃取，E=95.6%10mL氯仿分二次萃取：第一次，E1=91.5%第二次，E2=99.3%可見，連續(xù)兩次萃取提高了萃取率。§4.1.2有機化合物的萃取

有機物的溶解規(guī)律:極性有機化合物，包括易形成氫鍵的化合物或鹽類，通常溶于水而不溶于非極性或弱極性有機溶劑；非極性或弱極性有機化合物則不溶于水，但可溶于非極性和弱極性有機溶劑。

有機物萃取的溶劑選擇:

難溶于水的物質用石油醚等溶劑；較易溶者，用乙醚或苯萃?。灰兹苡谒奈镔|用乙酸乙酯或其它類似溶劑萃取?！駱O性和非極性有機混合物如丙醇和溴丙烷混合物，可加入水萃取丙醇；馬來酸酐和馬來酸混合物，可加入苯萃取馬來酸酐?！駱O性相差不大的混合物

對于這類混合物，應選擇合適的萃取條件，使混合物中某些組分與其它組分性質有較大的差別，同時選擇合適的溶劑進行萃取。例如，●羧酸、酚、胺和酮混合物的分離●甲苯、苯胺和苯甲酸的分離

§4.2液固萃取----索氏(Soxhlet)萃取

液固萃取，又稱浸取或提取，是一種分離和富集某些天然產(chǎn)物、生化試劑和添加劑的有效手段。由于溶劑滲入固體試樣內部是比較緩慢的過程，因此液固萃取需要較長的時間，一般需要連續(xù)萃取。

索氏(Soxhlet)萃取器固體樣品★萃取劑流向：Gas:C→D→E(g→l)Liq.:A→S(ex.)→B→C★新鮮溶劑循環(huán)萃取★“靜態(tài)”萃取常將試樣置于索氏萃取器中，用溶劑連續(xù)抽提，然后蒸出溶劑，便可達到含量較原試樣增加上百倍的試液，有利于后續(xù)的測定。應用分析橡膠、塑料中添加劑。另外，一些天然化合物的提取也采用索氏萃取技術。例如一種高效天然的甜味劑----甜菊葉中甜菊甙分析，是把甜菊葉粉末放在索氏萃取器內，用乙醇回流進行樣品提取的。

§4.3微波萃取微波加熱特性：微波輻射能夠穿透一些介質，直接把能量作用到反應物上使極性分子每秒產(chǎn)生25億次以上的分子旋轉和碰撞。能量傳遞方式與傳統(tǒng)的傳導加熱方式不同，不僅加熱速度快，而且可控能力強，從而量化地為反應提供精確的能量。。微波萃取是利用微波能強化溶劑萃取的效率，使固體或半固體試樣中的某些有機成分與基體有效地分離，并能保持分析對象的原本化合物狀態(tài)。特點：快速、節(jié)能、節(jié)省溶劑、污染??；有利于熱不穩(wěn)定物質，較少受被萃物極性的限制實驗條件：萃取劑及用量，時間、溫度和壓力應用：提取土壤和沉積物中的多環(huán)芳烴等污染物；動植物中的天然產(chǎn)物§4.1.2金屬螯合物的萃取

典型的金屬螯合劑有Ox,H2Dz,DDTC,APDC等。螯合物萃取萃取具有如下特點：金屬螯合物通常具有較大的分配比

金屬螯合物在有機相的溶解度一般不大。

可用于萃取分光光度測定萃取平衡

金屬螯合物萃取體系不單是螯合物在兩相中的分離問題，而是牽涉到許多因素，如金屬離子性質、螯合劑性質、溶劑性質、溶液酸度和其它絡合劑等?，F(xiàn)分別討論如下：有機相水相nHRorgnHRMn++nR-

MRnMRn,org1.KD2.Ka4.KP3.Bn

萃取平衡關系圖1)萃取劑在兩相中的分配HR水

HR有

2)（弱酸）萃取劑在水相中的電離

3)螯合反應

4)螯合物在兩相中的分配

萃取反應為：

當萃取反應達到平衡時，金屬離子在兩相中的分配比為：

上式可進一步簡化：從分配比公式可以看出：分配比與被萃物的濃度[Mn+]無關，即不管其含量多少，萃取率都一樣，符合定量分離的要求；決定螯合物萃取的分配比大小有許多因素，包括萃取劑的Ka,KD及其濃度以及水溶液的pH等；在同一萃取體系中，不同離子的分配比是水溶液pH和萃取劑濃度的函數(shù)。影響金屬螯合物萃取的因素

當

時，，則有

在溶劑萃取中，pH1/2和萃取曲線是兩個很重要的數(shù)據(jù)圖表。1）酸度pH1/2Zn范圍Hg完全萃取萃取曲線的基本特征：沿橫軸的pH值（曲線位置）取決于表觀萃取常數(shù)的大??；

曲線的斜率取決于金屬離子的電荷數(shù)，n越大，曲線越陡，越有利于分離；

可直觀估計分離的可能性。

在實際工作中，pH1/2常用來表示某一萃取體系中，不同金屬離子的萃取能力。pH1/2也可代表金屬離子的萃取特性，pH1/2越小，該離子越容易萃取。

2)有機試劑濃度3)絡合劑濃度4)有機試劑的性質

5)溶劑性質§4.1.3締合物萃取

締合物萃取又稱離子對萃取。如某些金屬以絡陰離子或絡陽離子形成離子締合物的形式被萃取。陽離子和陰離子通過靜電引力相結合而形成的電中性化合物稱為離子締合物。如果該締合物具有較大的疏水性，那么它易溶于有機溶劑而被萃取。即，離子對的形成符合最小電荷密度原理。（參見胡之德,關祖京,《分析化學中的溶劑萃取》P162)r1r2z1+z2-L

通常離子締合物的萃取是選擇或創(chuàng)造條件成為具有單電荷的而且是大的陰陽離子對。締合物萃取類型

★金屬絡陰離子的萃取○堿性染料類○高分子胺類★溶劑化萃取體系○酸的萃取○用醚類萃取金屬離子○用TBP萃取金屬離子★金屬陽離子的離子締合體系★冠醚對金屬離子的萃取金屬絡陰離子的萃取萃取原理：★金屬離子與溶液中憎水性較大的簡單配位陰離子形成絡陰離子★萃取劑中具有孤電子對的原子與溶液