溶剂萃取化学介绍.ppt

d 含氮 取代酰胺 A101 N，N—二混合烷基乙酰胺，主要用于Nb、Ta分离，含酚废水 N503 N，N—二甲庚基乙酰胺，用于萃取稀有元素（ Nb、Ta ），Au、Ga、Zn、Tl、Re 中性配合萃取体系及中性萃取剂萃取机理 特点: a、被萃取物在水相中以中性分子形式存在 b、萃取剂也是中性分子（含有适当配位基团） c、被萃取物与萃取剂形成中性配合物及离子缔合物 a中性络合萃取机理 b离子缔合萃取机理 例：用仲辛醇分离Nb、Ta，加入HF、NH4F ③酸性萃取剂 通常是既溶于水又溶于有机溶剂的有机酸，故在两相中有分配。但在水相中的溶解度依赖于水相的组成特别是pH值（双硫腙溶于碱性水溶液） 在水中可电离出H+，阳离子交换机理 一般酸度大，萃取能力大。 a羧酸类，用于分离Co、Cu、Ni、Fe 脂肪酸、环烷酸、叔碳酸 b有机磷（膦）酸类 二烷基磷酸P204烷基膦酸单烷基酯P507二烷基膦酸P229 电子云密度大，故萃取能力强。 ④碱性萃取剂 萃取金属络合离子 有机弱碱：RNH2、R2NH、R3N 强碱：R4N+X— 叔胺： TOA三辛胺N235分离Co、Ni，萃W、Mo、稀土 季铵盐Aliquate336 氯化钾三辛基胺 N263氯化甲基三混合烷基胺 萃取W、Mo、稀土 阴离子交换萃取机理 R3N萃Co2+、Ni2+（HCl、NaCl水相中） ⑤螯合萃取剂（都有弱酸性）：萃铜的特效萃取剂 a羟肟类（在分子结构中同时含有—OH和C=NOH）萃铜 酮肟：Lix63、Lix64、Lix65N、Lix70、N510、N530 醛肟：P50、Lix605、Kelex100、 Kelex120 8—羟基喹啉类 bβ—二酮类（酮式和烯醇式互变）HTTA 4 影响D和β的主要因素 (1). 萃取剂浓度的影响 自由（游离）萃取剂浓度增加，分配系数上升。 自由萃取剂浓度指有机相中未参与形成萃合物的萃取剂浓度。 浓度高到一定程度后会出现活度系数降低的趋势。 TBP浓度与UO2(NO3)2分配系数 的关系 萃取优缺点 优点：a分离效果好（99.99（99）%） b试剂耗量少（可再生） c能耗低（一般在常温常压） d设备简单，操作容易 e处理量大，适于工业分离，易于连续自动操作。 f应用范围广（无机和有机物；常量和微量组分） 缺点： 有机溶剂易挥发，多对人体有害。 手工操作比较麻烦，费时。 分离效率不高（比LC小2?3个数量级）。 2 分配比D和分配系数kd Nerst定律 在给定的温度下，如果被萃取物在两相中分子形式相同，则达到萃取平衡时被萃取物在两互不相溶的两相中的浓度比值为一常数 分配比在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物质在有机相和在水相的总浓度之比。 例1 HA (w) HA (o) Ka A (HA)i 缔合 例2 例3：碘在CCl4和H2O中的分配过程 在水溶液中： I2 + I- ? I3- 稳定常数 I2分配在两种溶液中：I2(w) ? I2(o) 分配系数 （1）D随[I-]w改变而浓度，[I-]=0时，D=KD （2） [I-]w?， D?，当Kf[I-]1时 结论: 分配比随[I-]w浓度改变而改变 例4：某有机酸HA在水相和有机相中进行分配 两相中的平衡关系如下： Ka 结论：分配比受水溶液pH的变化而变化 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 lgD = lgKD= 3 (2) [H+] ? Ka时，即pH ? 5 lgD = 8 - pH 以lgD ——pH作图，可知： （1）pH5，可得最大分配比，D=KD=103 （2）pH5，得一直线。 分配常数和分配比的比较 KD表示在特定的平衡条件下，被萃物在两相中的有效浓度（即分子形式一样）的比值；而D表示实际平衡条件下被萃物在两相中总浓度（即不管分子以什么形式存在）的比值。分配比随着萃取条件变化而改变。因而改变萃取条件，可使分配比按照所需的方向改变，从而使萃取分离更加完全。 概念不同，关注的对象有差别 两者有一定的联系 分配比可以衡量被萃物在一定条件下进入有机相的难易程度，但它不能直接表示出被萃物有多少量已被萃取出来。那么，如何表示萃取完全程度呢？ 3.萃取率 同除[M]Vo 当R = 1时， 如用等体积的溶 剂来萃取，Vw=Vo D=1000时， E=99.9% 萃取完全 D=100时， E=99.5%