一次萃取的效率不达要求课件.ppt

1、INFORMATION ECONOMIC）什么是什么是溶剂萃取、溶剂萃取、胶团萃取、胶团萃取、双水相萃取、双水相萃取、超临界流体萃取超临界流体萃取 技术？技术？特点是什么？特点是什么？影响因素有哪些？影响因素有哪些？应用范围是什么？应用范围是什么？2.1 2.1 溶剂萃取溶剂萃取2.2 2.2 胶团萃取胶团萃取2.3 2.3 双水相萃取双水相萃取2.4 2.4 超临界流体超临界流体INFORMATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）掌握：掌握：溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取和超临界溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取和超临界流体萃取等技术的流体萃取等技术的基本概念及原

2、理基本概念及原理。了解：了解：溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取和超临界溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取和超临界流体萃取等技术的流体萃取等技术的特点、影响因素和应用特点、影响因素和应用。重点：重点：分配定律与分配平衡；溶剂萃取、胶团萃取、分配定律与分配平衡；溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取和超临界流体萃取技术的双水相萃取和超临界流体萃取技术的分离原理和特分离原理和特点点。难点：难点：分配定律与分配平衡；弱电解质的分配平衡；分配定律与分配平衡；弱电解质的分配平衡；化学萃取平衡。化学萃取平衡。INFORMATION ECONOMIC）2.1.1 概概 述述 1.1.溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取利用溶质

3、在互不相溶利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的两相之间分配系数的不同而使溶质得到的不同而使溶质得到纯化或浓缩纯化或浓缩的方法称的方法称为萃取。为萃取。溶剂萃取溶剂萃取(液液-液萃取液萃取)是一种常用的化工单是一种常用的化工单元操作、它不仅广泛元操作、它不仅广泛应用于应用于石油化工、湿石油化工、湿法冶金、精细化工法冶金、精细化工等等领域，而且在领域，而且在生化物生化物质的分离和纯化质的分离和纯化中也中也是一种重要的手段。是一种重要的手段。INFORMATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）液液-液萃取液萃取 液液-固萃取

4、固萃取液液-气萃取（溶液吸收）气萃取（溶液吸收）萃取对象萃取对象 4.4.萃取分类萃取分类（1）根据）根据萃取对象萃取对象将萃取分为将萃取分为INFORMATION ECONOMIC）萃取萃取(extraction)利用利用液体或超临界流体液体或超临界流体为为溶剂提取原料中目标产物的溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作，所以，萃取分离纯化操作，所以，萃取操作中操作中至少有一相为流体至少有一相为流体，一般称该流体为一般称该流体为萃取剂萃取剂(extractant)。（2）根据萃取剂的种类和形）根据萃取剂的种类和形式的不同可分为：式的不同可分为：有机溶剂萃取有机溶剂萃取 (简称溶剂萃取简称溶剂萃取

5、)双水相萃取、双水相萃取、液膜萃取液膜萃取反胶束萃取等。反胶束萃取等。液液-液萃取：液萃取：以以液体液体为为萃取剂萃取剂，含含有目标产物的原料有目标产物的原料也为也为液液体体，则称此操作为液，则称此操作为液-液萃液萃取。取。INFORMATION ECONOMIC）液液-液萃取液萃取两种不相容两种不相容 的液体的液体水溶剂：水溶剂：亲水化合物进入到水亲水化合物进入到水相中。相中。有机溶剂有机溶剂：疏水性化合物将进入有：疏水性化合物将进入有机相中的程度就越大。机相中的程度就越大。INFORMATION ECONOMIC）以液体为萃取剂，以液体为萃取剂，含有目标产物的原料为固体，则称此操作为含有目

6、标产物的原料为固体，则称此操作为液液-固萃取或浸取固萃取或浸取(LeachingLeaching)。以超临界流体为萃取剂，含有目以超临界流体为萃取剂，含有目标产物的原料可以是液体，也可以是固体，称标产物的原料可以是液体，也可以是固体，称此操作为此操作为超临界流体萃取超临界流体萃取。INFORMATION ECONOMIC）（3）根据）根据萃取剂与溶质之间萃取剂与溶质之间是否是否发生化学反应发生化学反应将萃取分将萃取分为：为：物理萃取：物理萃取：溶质根据溶质根据相似相溶的原理相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间萃取剂与溶质之间不发生化学反应不发生化学反应。如

7、：利用如：利用乙酸丁酯萃取发酵液中的青霉素乙酸丁酯萃取发酵液中的青霉素即属于物理萃取。即属于物理萃取。INFORMATION ECONOMIC）化学萃取：化学萃取：则利用则利用脂溶性萃取剂脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。萃取剂与溶质之间的化学反应萃取剂与溶质之间的化学反应包括包括离子交换离子交换 络合反应等。络合反应等。l例如，利用例如，利用季铵盐季铵盐(如氯化三辛基甲铵，如氯化三辛基甲铵，R RClCl )为萃为萃取剂萃取取剂萃取氨基酸氨基酸时，阴离子氨基酸时，阴离子氨基酸(A A)通过与

8、萃取剂在通过与萃取剂在水相和萃取相间发生下述离子交换反应而进入萃取相。水相和萃取相间发生下述离子交换反应而进入萃取相。其中横杠表示该组分存在于萃取相其中横杠表示该组分存在于萃取相(下同下同)。RCl A RA ClINFORMATION ECONOMIC）（4）根据）根据萃取机理萃取机理和萃取过程中生成和萃取过程中生成萃合物性质萃合物性质的不同的不同 将萃取体系分为：将萃取体系分为：INFORMATION ECONOMIC）5.5.液液萃取操作流程液液萃取操作流程液液萃取液液萃取是一种利用物质在两个互不相溶的液相中是一种利用物质在两个互不相溶的液相中(料液和萃取剂料液和萃取剂)分配特性不同来进

9、行分离的过程。分配特性不同来进行分离的过程。其操作流程如图所示：其操作流程如图所示：振荡几次振荡几次打开活塞打开活塞溶剂体积为样品溶液溶剂体积为样品溶液的的3035。蒸气逸出（也叫放气）蒸气逸出（也叫放气）INFORMATION ECONOMIC）絮状物絮状物（乳化）（乳化）有机相有机相水相水相水相和絮状物水相和絮状物静置分层静置分层激烈振摇激烈振摇12minINFORMATION ECONOMIC）有机相有机相35次次INFORMATION ECONOMIC）工业生产中液液萃取过程图工业生产中液液萃取过程图INFORMATION ECONOMIC）6.6.液液萃取步骤液液萃取步骤：（1）萃取

10、剂和含有组分）萃取剂和含有组分(或多组分或多组分)的料液混合接触，的料液混合接触，进行萃取，被萃取溶质从料液转移到萃取剂中；进行萃取，被萃取溶质从料液转移到萃取剂中；（2）分离互不相溶的两相并回收溶剂）分离互不相溶的两相并回收溶剂;（3）萃余液）萃余液(残液残液)脱溶剂。脱溶剂。其中离开液液萃取器的萃取剂相称为其中离开液液萃取器的萃取剂相称为萃取液，萃取液，经经萃取剂相接触后离开的料液相称为萃取剂相接触后离开的料液相称为萃余液萃余液(残液残液)。INFORMATION ECONOMIC）7 7反萃取反萃取 这种调节水相条件，将目标产物从这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相有机相转入水相

11、的萃的萃取操作称为取操作称为反萃取反萃取(Back extraction)(Back extraction)。除除溶剂萃取溶剂萃取外，其他萃取过程一般也要涉及反萃取操作。外，其他萃取过程一般也要涉及反萃取操作。对于一个完整的萃取过程，常常在对于一个完整的萃取过程，常常在萃取和反萃萃取和反萃操作之间增加操作之间增加洗涤操作，如下图所示：洗涤操作，如下图所示：在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一进一步纯化目标产物步纯化目标产物或或便于下一步分离操作便于下一步分离操作的实施，往往的实施，往往需要将目标产物转移到水相。需要将目标产物转移到水相。INF

12、ORMATION ECONOMIC）萃取、洗涤和反萃操作过程示意图萃取、洗涤和反萃操作过程示意图INFORMATION ECONOMIC）除去与目标产物除去与目标产物同时萃取到有机相的杂质同时萃取到有机相的杂质，提高反，提高反萃液中目标产物的纯度。萃液中目标产物的纯度。经过萃取、洗涤和反萃取操作，大部分经过萃取、洗涤和反萃取操作，大部分目标产物目标产物进进入到入到反萃相反萃相(第二水相第二水相)，而大部分，而大部分杂质杂质则残留在萃则残留在萃取后的取后的料液相料液相(称作萃余相称作萃余相)。INFORMATION ECONOMIC）是物质在互不相溶两种液相之间分配的过程，是物质在互不相溶两种液

13、相之间分配的过程，物质在两相中的分布服从分配定律，不同溶质在两相物质在两相中的分布服从分配定律，不同溶质在两相中中分配平衡的差异分配平衡的差异是实现萃取分离的主要因素。是实现萃取分离的主要因素。因此，了解因此，了解分配定律分配定律是理解并设计萃取操作的基础。是理解并设计萃取操作的基础。在萃取过程中，当在萃取过程中，当被萃取物（溶质）在单位被萃取物（溶质）在单位时间内从水相进入有机相的量相等时时间内从水相进入有机相的量相等时，则在该条件下，则在该条件下萃取体系处于动态平衡。萃取体系处于动态平衡。INFORMATION ECONOMIC）在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达在恒温恒压条件下，

14、溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等两相中的相对分子质量相等，则其，则其在在两相中的平衡浓度之比为常数两相中的平衡浓度之比为常数。即即为常数，为常数，称为称为分配常数分配常数,上式是分配常上式是分配常数的定义。式中：数的定义。式中：和和 分别表示分别表示平衡时溶质平衡时溶质A A在在有机相和水相中的浓度有机相和水相中的浓度。水）有机）(AAdCCK INFORMATION ECONOMIC）用溶质在用溶质在两相中的摩尔浓度之比两相中的摩尔浓度之比表达表达的。的。有些情况下，分配常数用有些情况下，分配常数用溶质的摩尔分数之比溶质的摩尔分数之

15、比表达：设相表达：设相1 1和相和相2 2中溶质的摩尔分数分别为中溶质的摩尔分数分别为x x和和y y，则，则INFORMATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）料液中溶质浓度的变化速率即萃取速率可用下式料液中溶质浓度的变化速率即萃取速率可用下式 表示：表示：式中：式中：为料液相溶质浓度（为料液相溶质浓度（mol/mol/3 3 ）；）；为与萃取相中溶质浓度呈相平衡的料液相溶质浓度（为与萃取相中溶质浓度呈相平衡的料液相溶质浓度（mol/mol/3 3 ）；）；为传质系数为传质系数(m/sm/s)；为以料液相体积为基准的相间接触比表面积。为以料液相体积为基准的相间

16、接触比表面积。INFORMATION ECONOMIC）当两相中的溶质达到分配平衡当两相中的溶质达到分配平衡(c=cc=c*)时，萃取速率为零，时，萃取速率为零，各相中的溶质浓度不再改变各相中的溶质浓度不再改变溶质在两相中的分配平衡是状态的函数，与溶质在两相中的分配平衡是状态的函数，与萃取操作形式萃取操作形式(两相接触状态两相接触状态)无关无关。达到分配平衡所需的时间与达到分配平衡所需的时间与萃取速率萃取速率有关，而萃取速率不仅有关，而萃取速率不仅是两相性质的函数，更主要的是是两相性质的函数，更主要的是受相间接触方式即萃取操作形受相间接触方式即萃取操作形式式的影响。的影响。INFORMATIO

17、N ECONOMIC）式中式中下标下标1 1和和2 2分别表示分别表示相相1(1(有机相有机相)和和相相2(2(水相水相)。而而a=c下面用下面用分析分析。如果溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡，根据热力学理论，如果溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡，根据热力学理论，在恒温恒压下溶质在两相中的化学位在恒温恒压下溶质在两相中的化学位()必须相等，即必须相等，即1 12 INFORMATION ECONOMIC）KKKD是溶质活度的函数，与溶质活度的关系为是溶质活度的函数，与溶质活度的关系为式中：式中：为热力学分配常数；为热力学分配常数；为（浓度）分配常数为（浓度）分配常数（Nernst分配常数）

18、INFORMATION ECONOMIC）即即为溶质在有机相和水相中活度系数的为溶质在有机相和水相中活度系数的比与比与NernstNernst分配常数的乘积。分配常数的乘积。是溶质浓度的函数，只有当是溶质浓度的函数，只有当溶质浓度非常低溶质浓度非常低时时才有才有1 1，K KD DK K 为常数。为常数。只有在只有在较低浓度范围较低浓度范围内成立。当溶质浓度较高内成立。当溶质浓度较高时，如果时，如果1/21/21 1，分配常数将随浓度改变，随浓，分配常数将随浓度改变，随浓度的增大或者升高，或者降低。度的增大或者升高，或者降低。INFORMATION ECONOMIC）分配常数是分配常数是(相对

19、分子质量相同相对分子质量相同)存在存在于两相中的溶质浓度之比于两相中的溶质浓度之比.但在多数情况但在多数情况，。当溶质当溶质A在水相或有机相中发生在水相或有机相中发生等作用时，等作用时，就会存在着多种化学形式，由于不同形式在两相中的分配就会存在着多种化学形式，由于不同形式在两相中的分配行为不同，故行为不同，故就不是常数。就不是常数。INFORMATION ECONOMIC）因此，萃取过程中因此，萃取过程中表示表示溶质的分配平衡，该比值称为溶质的分配平衡，该比值称为(distribution(distribution coefficient)coefficient)或或(distribution

20、 ratio)(distribution ratio)即：即：溶质溶质A A在两相中的总浓度比值，称为分配比在两相中的总浓度比值，称为分配比,用符号用符号D D表示。表示。水）有机）(总总AAccD 和和为溶质在有机相和水相中的总摩尔浓度为溶质在有机相和水相中的总摩尔浓度实际的应用中一般多用实际的应用中一般多用 D D。INFORMATION ECONOMIC）其中，其中，和和分别为溶质在有机相和水相中的总摩分别为溶质在有机相和水相中的总摩尔分数，尔分数，为分配比。很明显，分配常数是分配比的一种为分配比。很明显，分配常数是分配比的一种特殊情况。特殊情况。INFORMATION ECONOMIC

21、）溶质在料液相和萃取相的分配平衡关系是液液萃取设溶质在料液相和萃取相的分配平衡关系是液液萃取设备及过程设计的基础。备及过程设计的基础。液液平衡关系可用简单液液平衡关系可用简单x-y线图表示，即线图表示，即y=f(x)这里的这里的x x和和y y分别表示有机相和水相中溶质的总浓度，分别表示有机相和水相中溶质的总浓度，并且可以是摩尔浓度并且可以是摩尔浓度(kmol/mkmol/m3 3)，也可以是摩尔分数，也可以是摩尔分数(下同下同)。INFORMATION ECONOMIC）u当溶质浓度较低时，分配比为常数当溶质浓度较低时，分配比为常数,y y=f f(x(x)可表示成可表示成u当溶质浓度较高时

22、，当溶质浓度较高时，y y=DxDx不再适用，很多情况下可用不再适用，很多情况下可用LangmuirLangmuir 型平衡关系表示型平衡关系表示其一般形式为其一般形式为 其中其中，n n为常数。当以上三式均不能很好地描述分配平衡关系为常数。当以上三式均不能很好地描述分配平衡关系时，可采用适当的时，可采用适当的经验关联式经验关联式(如多项式如多项式)。INFORMATION ECONOMIC）被萃取物在有机相中的量占它在两相中的百分数。被萃取物在有机相中的量占它在两相中的百分数。%100%在两相中的总量溶质在有机相中的总量溶质AAEINFORMATION ECONOMIC）设：萃取体系中水相的

23、体积为设：萃取体系中水相的体积为V V水，有机相的体积为水，有机相的体积为V V有，则萃取效率可从下式计算：有，则萃取效率可从下式计算：（水）水）有机）有机）有机）有机）100%(AAAAVcVcVcE总总总（水）有机）由于总总AAccD(%100/%(（有机）水）所以VVDDEINFORMATION ECONOMIC）%1001%DDE当当V V(水水)V V(有有)，即用与试液同体积的有机溶剂来率取，即用与试液同体积的有机溶剂来率取，此时上式为：此时上式为：%100/%(（有机）水）VVDDE当当V(V(水水)V(V(有有)，而，而D D1 1时，则萃取一次萃取效率为时，则萃取一次萃取效率

24、为50%50%；若要求萃取百分率大于若要求萃取百分率大于90%90%，则，则D D必须大于必须大于9 9；当分配比不够大时，一次萃取的效率不达要求，可采用当分配比不够大时，一次萃取的效率不达要求，可采用多次萃取的方法来提高萃取效率。多次萃取的方法来提高萃取效率。INFORMATION ECONOMIC）设设:水相体积水相体积 :每次加入的有机相体积每次加入的有机相体积 :被萃取前试样中被萃取前试样中A A的质量的质量:1:1次、次、2 2次次n n次萃取后水相中剩余的次萃取后水相中剩余的A A的质量的质量 求求？解解:水）(1有机）(10水）(A（有机）A/Vm)/Vm(mccD总总）（水）（

25、有机）（水）VDVVmm01经一次萃取后留经一次萃取后留在水相中在水相中A A的质量的质量:INFORMATION ECONOMIC）第二次萃取后水相中剩余溶质质量：第二次萃取后水相中剩余溶质质量：20(12(）（水）（有机）（有机）（水）（有机）有机）VDVVmVDVVmm 经经n n次萃取后水相中剩余溶质质量次萃取后水相中剩余溶质质量：nnVDVVmm)(0（水）（有机）有机）n次萃取后的萃取效率次萃取后的萃取效率E为：为：nVDVVE）（水）（有机）水）(1INFORMATION ECONOMIC）以以CClCCl4 4萃取萃取20mL20mL水溶液中的水溶液中的I I2 2，已知，已知

26、碘在水与碘在水与CClCCl4 4的分配比为的分配比为8585，试比较用，试比较用20mL CCl20mL CCl4 4 一次萃取及一次萃取及每次用每次用 10mL CCl10mL CCl4 4分两次萃取的萃取效率。分两次萃取的萃取效率。%84.98%10020/208585%100/%(有机）水）VVDDE%95.99%100201085201%100)(1%22）（水）（有机）（水）VDVVE解：一次萃取：解：一次萃取：分两次萃取：分两次萃取：INFORMATION ECONOMIC）同量的萃取剂，分多次萃取的效率比一次萃取同量的萃取剂，分多次萃取的效率比一次萃取的效率高。的效率高。增加萃

27、取次数将增大工作量，并将引起误差。增加萃取次数将增大工作量，并将引起误差。INFORMATION ECONOMIC）2.1.3 2.1.3 主要的萃取体系及应用主要的萃取体系及应用溶剂萃取体系是由溶剂萃取体系是由组成的。组成的。其中其中被称为被称为萃取后的萃取后的称为称为被萃入到有机相中的物质称为被萃入到有机相中的物质称为根据萃合物分子性质的不同，萃取体系可分为根据萃合物分子性质的不同，萃取体系可分为:INFORMATION ECONOMIC）(1)(1)螯合物萃取体系螯合物萃取体系 是指被萃取物与萃取剂形成螯合物后被萃是指被萃取物与萃取剂形成螯合物后被萃取到有机相的体系。取到有机相的体系。所

28、用的萃取剂为所用的萃取剂为螯合剂螯合剂。可用做萃取剂的螯合剂与试样中的被萃取金属离子生可用做萃取剂的螯合剂与试样中的被萃取金属离子生成成很稳定，因而萃取灵敏度很稳定，因而萃取灵敏度很高很高.可用于可用于，在分离同时达到富，在分离同时达到富集的效果。集的效果。INFORMATION ECONOMIC）萃取剂在两相中分配平衡萃取剂在两相中分配平衡 水相中萃取剂电离平衡水相中萃取剂电离平衡 萃取剂与萃取离子络合平衡萃取剂与萃取离子络合平衡 内络盐在两相中分配平衡内络盐在两相中分配平衡INFORMATION ECONOMIC）稳定性较大的络合物稳定性较大的络合物本身分配系数较小本身分配系数较小螯合物分

29、配系数大螯合物分配系数大1 1、螯合剂的选择、螯合剂的选择2 2、溶剂的选择、溶剂的选择 3 3、酸度适当、酸度适当螯合物溶解度大、与水比重差别大螯合物溶解度大、与水比重差别大挥发性少些、毒性少些挥发性少些、毒性少些酸度大，生成难离解的有机酸酸度大，生成难离解的有机酸酸度小，水解酸度小，水解INFORMATION ECONOMIC）(2)(2)离子缔合物萃取体系离子缔合物萃取体系 离子缔合物萃取是被萃取物和萃取剂两种离子缔合物萃取是被萃取物和萃取剂两种不同电荷离子缔合而成不同电荷离子缔合而成而被而被有机溶剂萃取。有机溶剂萃取。INFORMATION ECONOMIC）碱性染料类碱性染料类 高分

30、子胺类高分子胺类 酸的萃取酸的萃取 用醚类萃取金属离子用醚类萃取金属离子 用用TBPTBP萃取金属离子萃取金属离子INFORMATION ECONOMIC）金属络阴离子的萃取金属络阴离子的萃取与溶液中与溶液中形成络形成络阴离子阴离子萃取剂中萃取剂中与溶液中与溶液中形成形成阳离子阳离子 阴阳离子靠阴阳离子靠形成具有形成具有并并萃入有机相萃入有机相INFORMATION ECONOMIC）碱性染料化合物在碱性染料化合物在酸性条件酸性条件下形成下形成大阳离子大阳离子，利用，利用它们与样品它们与样品阴离子阴离子缔合成缔合成中性分子中性分子进行萃取。进行萃取。INFORMATION ECONOMIC）C

31、(OH)NR2+H+NR2C+H2O 碱性染料具有一个共同的特点，即碱性染料具有一个共同的特点，即INFORMATION ECONOMIC）OCR1R1R2CR1R1R2R3R4COOR5三苯甲烷系碱性染料三苯甲烷系碱性染料 罗丹明类染料罗丹明类染料R1=N(CH3)2 N(CH2CH3)2INFORMATION ECONOMIC）可与一些可与一些或或形成的络形成的络阴离子结合中性疏水缔合物而被苯、甲苯等阴离子结合中性疏水缔合物而被苯、甲苯等萃取。萃取。可用于可用于的比色萃取分的比色萃取分析。如次甲基蓝阳离子萃取析。如次甲基蓝阳离子萃取BFBF4 4-：NSN(CH3)2(CH3)2N +BF

32、4-主要萃取条件：配位阴离子、酸性溶液和惰性溶剂主要萃取条件：配位阴离子、酸性溶液和惰性溶剂INFORMATION ECONOMIC）（2）高分子量胺萃取）高分子量胺萃取 R NHAR NH A33有机有机质子加成反应质子加成反应因此，高分子胺可用于水溶液中因此，高分子胺可用于水溶液中的萃取。的萃取。高分子量胺（本身是液体，有时溶在稀释剂中）与酸反应高分子量胺（本身是液体，有时溶在稀释剂中）与酸反应生成的盐难溶于水，但易溶于生成的盐难溶于水，但易溶于有机溶剂有机溶剂而被萃取。而被萃取。INFORMATION ECONOMIC）R NH AMeAR NH MeAAnn33有机水有机水 溶于有机相

33、中的高分子胺盐，与水相中的溶于有机相中的高分子胺盐，与水相中的接触时，发生交换过程，使水相中的金属络阴离子与有机接触时，发生交换过程，使水相中的金属络阴离子与有机相中的胺盐阳离子缔合生成相中的胺盐阳离子缔合生成而进入有机相。其而进入有机相。其萃取过程为：萃取过程为：可见，这类反应具有可见，这类反应具有两种作用，两种作用，因此，这类胺盐也称为因此，这类胺盐也称为。它们还可以用。它们还可以用。INFORMATION ECONOMIC）醇、醚或醇、醚或TBPTBP（X X酸三丁酯）类化合物碱性较强，特别酸三丁酯）类化合物碱性较强，特别适应于萃取强酸。适应于萃取强酸。如高氯酸、三氯乙酸、硝酸的萃取如高

34、氯酸、三氯乙酸、硝酸的萃取H(HH(H2 2O)O)4 4+ClO+ClO4 4-+TBP(H+TBP(H2 2O)O)H(H H(H2 2O)O)3 3 TBPTBP +ClOClO4 4-+H+H2 2O OINFORMATION ECONOMIC）()()C HOHC HOH252252()()()C HOHFeClC HOHFeClC HOHFeCl252425242524有机AlAl3+3+可以采用羊盐萃取吗？为什么？可以采用羊盐萃取吗？为什么？羊盐（类似于羊盐（类似于“铵盐铵盐”）萃取的）萃取的是是 如如:HCl:HCl介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取FeClFeCl4 4-INFOR

35、MATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）使用辛醇、使用辛醇、TBPTBP和氧化膦在高氯酸或硝酸溶液萃取金属离和氧化膦在高氯酸或硝酸溶液萃取金属离子。如在硝酸溶液中用子。如在硝酸溶液中用TBPTBP萃取金属离子：萃取金属离子：INFORMATION ECONOMIC）冠醚萃取冠醚萃取 适用于碱金属和碱土金属的萃取适用于碱金属和碱土金属的萃取。YYYYYYYYYYYYK+X-冠醚结构：冠醚是一类大杂环化合物冠醚结构：冠醚是一类大杂环化合物,杂环中包含着重复的杂环中包含着重复的环节。结构中环节。结构中代表乙撑基代表乙撑基-CH-CH2 2-CH-CH2 2-,-,它

36、是冠状化合物的一个基本的结构单元它是冠状化合物的一个基本的结构单元,Y Y代表杂原子代表杂原子,可以是可以是O O、S S、N N、P P等等,分别称为氧、硫、氮、磷冠醚。分别称为氧、硫、氮、磷冠醚。INFORMATION ECONOMIC）冠醚在一定的条件下能与离子形成有一定稳冠醚在一定的条件下能与离子形成有一定稳定性的主客体配合物。其主要作用力是定性的主客体配合物。其主要作用力是作用作用,金属离子处在冠醚孔穴中间金属离子处在冠醚孔穴中间,可用于可用于等领域。冠醚络合物的萃取等领域。冠醚络合物的萃取,类似于离子缔合物的类似于离子缔合物的萃取。萃取。在通常情况下在通常情况下,碱金属是难于采用萃

37、取分离的。碱金属是难于采用萃取分离的。冠醚主要用于冠醚主要用于的萃取的萃取,特别是它们对特别是它们对有较高的萃取选择性。但要注意冠醚的价格较贵有较高的萃取选择性。但要注意冠醚的价格较贵,并并且具有一定的毒性。且具有一定的毒性。金属离子先与冠醚形成金属离金属离子先与冠醚形成金属离子冠醚配合物子冠醚配合物,然后与阴离子然后与阴离子形成离子缔合物而被萃取。形成离子缔合物而被萃取。INFORMATION ECONOMIC）冠醚环具有一定的冠醚环具有一定的,。其孔穴大小与萃取选择性有关。其孔穴大小与萃取选择性有关,应与金属离子的直应与金属离子的直径相匹配。径相匹配。主要考虑金属离子的半径和电荷主要考虑金

38、属离子的半径和电荷,它们可能影响它们可能影响和和。18-C-6的孔穴半径约的孔穴半径约2.63.2A,对对K(离子半径为离子半径为2.66A,而而Na为为1.9A)的具有较高的选择性。的具有较高的选择性。半径小半径小,电荷多的电荷多的Li、Ca2离子比离子比Na更难萃取。更难萃取。Pb2和和Sr2的离子半径相近的离子半径相近,但但Sr2具有惰性气体具有惰性气体构型构型,其水合作用较强其水合作用较强,因此因此DB-18-C-6对对Pb2的萃的萃取能力是取能力是Sr2的的40-50倍。倍。INFORMATION ECONOMIC）常用极性不大的有机溶剂常用极性不大的有机溶剂,如如CHClCHCl3

39、 3、CHCH2 2ClCl2 2。阴离子的性质对冠醚配合物在有机相的溶解度有很大的影阴离子的性质对冠醚配合物在有机相的溶解度有很大的影响。亲脂性、较软的大离子有利于萃取。响。亲脂性、较软的大离子有利于萃取。INFORMATION ECONOMIC）在实验中发现，形成离子缔合物的体系，特别是第在实验中发现，形成离子缔合物的体系，特别是第2 2种种情况，在溶液中加入情况，在溶液中加入可使多种金属络可使多种金属络合物的分配比大大增加，这种效应叫合物的分配比大大增加，这种效应叫盐析效应盐析效应，加入，加入的无机盐叫的无机盐叫盐析剂盐析剂盐析剂的加入，使溶液中阴离子浓度增大产生盐析剂的加入，使溶液中阴

40、离子浓度增大产生同离子同离子效应效应利于萃取利于萃取加入大浓度的盐析剂后，离子浓度增大，它们与水分加入大浓度的盐析剂后，离子浓度增大，它们与水分子结合形成水合离子使水分子浓度降低，子结合形成水合离子使水分子浓度降低，减少减少了水分了水分子与被萃取金属离子的子与被萃取金属离子的水合能力水合能力INFORMATION ECONOMIC）的加入，降低了水的介电常数，水的偶极作用减弱有的加入，降低了水的介电常数，水的偶极作用减弱有利于缔合物的形成和萃取的进行。利于缔合物的形成和萃取的进行。有硝酸盐，硫氰酸盐，卤化物，最多用铵盐，有硝酸盐，硫氰酸盐，卤化物，最多用铵盐，。通常情况下，通常情况下，较低价离

41、子盐析作用大，电荷相同时，较低价离子盐析作用大，电荷相同时，盐析作用愈强。，盐析作用愈强。INFORMATION ECONOMIC）被萃取物质形成三元络合物，然后进行萃取被萃取物质形成三元络合物，然后进行萃取(1)(1)如如 (结构式见结构式见下页下页)三元络合物在三元络合物在pH=7pH=7的缓冲溶液中形成，可用硝基苯萃的缓冲溶液中形成，可用硝基苯萃取。该络合物显蓝色，测取。该络合物显蓝色，测AgAg+灵敏度相当高。灵敏度相当高。可用分光光度计测定，也可可用分光光度计测定，也可萃取后测定萃取后测定INFORMATION ECONOMIC）NNAg2+2COOO-OO-HHBrBrOSOONN

42、Ag2NNAg2COOO-OO-HHBrBrOS OO+INFORMATION ECONOMIC）(2)(2)在在介质中，与介质中，与Cl-结合成络阴离子结合成络阴离子，与，与罗丹明罗丹明B B的阳离子缔合成三元络合物：的阳离子缔合成三元络合物：罗丹明罗丹明B B的阳离子的阳离子Ga的络阴离子的络阴离子 可用苯和乙醚（可用苯和乙醚（3 3：1 1）萃取，用光度法测）萃取，用光度法测Ga，可达，可达g。COC O O H(C2H5)2NN(C2H5)2+G aCl4_INFORMATION ECONOMIC）在溶剂萃取过程中，用两种或两种以上萃取剂的混合在溶剂萃取过程中，用两种或两种以上萃取剂的

43、混合物萃取某些金属离子时，其物萃取某些金属离子时，其明显地明显地在相同条件下单独使用在相同条件下单独使用,即即这种现象称为这种现象称为。具有协同效应的萃取体系称为具有协同效应的萃取体系称为协同萃取体系。协同萃取体系。INFORMATION ECONOMIC）YHTTAY TTAHYNOTBPY NOTBPYHTTATBPY TTATBPH33333333333333233有有有有有有有()()(),协同萃取中的第二萃取剂，通常采用协同萃取中的第二萃取剂，通常采用或或。它们应具有如下特性：。它们应具有如下特性：INFORMATION ECONOMIC）NNCCCHOCH3COPMBPAACo+N

44、2OH2H2OCoAANNINFORMATION ECONOMIC）对于一般的萃取，通常对于一般的萃取，通常不超过不超过1010，由于，由于D D的的限制，一般只能浓缩限制，一般只能浓缩10 10 倍。而对于协同效应，由于倍。而对于协同效应，由于D D大大大提高，可进一步提高相比。大提高，可进一步提高相比。如如:协同萃取，相比协同萃取，相比100100：1 1时还时还可定量萃取。若结合可定量萃取。若结合反萃取反萃取，浓缩倍数可达，浓缩倍数可达10001000。INFORMATION ECONOMIC）萃取剂本身是显色剂萃取剂本身是显色剂,通过形成三元络合物增大通过形成三元络合物增大 。例如例如

45、与与形成二元络合物呈红色形成二元络合物呈红色(555 nm，6.5104)，加入阳离子表面活性剂，加入阳离子表面活性剂后形成三元络合物后形成三元络合物(662nm，9.56104)，光谱红移，灵敏度增大。，光谱红移，灵敏度增大。INFORMATION ECONOMIC）COCOHCCF3UOOPR3OOCCHCF3CSOSCOCOHCCF3UOOPR3OPR3OOCCHCF3CSOSOR3PINFORMATION ECONOMIC）溶剂的萃取能力：溶剂的萃取能力：INFORMATION ECONOMIC）INFORMATION ECONOMIC）应用例子：应用例子：INFORMATION EC

46、ONOMIC）分离的依据：分离的依据：油油易溶于非极性的有机溶剂中，而易溶于非极性的有机溶剂中，而酚酚在在pHpH值较高时以值较高时以离子状态存在于水相，在离子状态存在于水相，在pHpH值较低时则以分子形式存值较低时则以分子形式存在而易溶于有机溶剂。在而易溶于有机溶剂。分离流程如下：分离流程如下：先调节废水的先调节废水的pH值为值为12用用CCl4萃取油分萃取油分调节萃余液的调节萃余液的pH值为值为5CCl4萃取酚萃取酚INFORMATION ECONOMIC）含有含有四种成分的混合试四种成分的混合试样，预分离各组分；样，预分离各组分；可加入弱碱性可加入弱碱性NaHCO3水溶液，并水溶液，并用

47、乙醚萃取：用乙醚萃取：混合试样混合试样+NaHCO3水溶液水溶液乙醚溶液乙醚溶液羧酸钠羧酸钠酚、胺、酮酚、胺、酮水水 相相乙醚层乙醚层酚酚 钠钠胺、酮胺、酮+NaOH水溶液水溶液水水 相相乙醚层乙醚层胺胺 盐盐酮酮 +HCl水水 相相乙醚层乙醚层INFORMATION ECONOMIC）多数情况下萃取不如蒸馏经济。多数情况下萃取不如蒸馏经济。但在下列情况下萃取则显示出其经济上相技术上的优越性：但在下列情况下萃取则显示出其经济上相技术上的优越性：INFORMATION ECONOMIC）总总 结结有机溶有机溶剂萃取剂萃取pH值值温度温度无机盐无机盐有机溶剂或稀释剂有机溶剂或稀释剂的选择的选择化学

48、萃取剂化学萃取剂乳化现象乳化现象水相物理条件的影响水相物理条件的影响萃取分类萃取分类萃取过程萃取过程弱电解质的分配平衡弱电解质的分配平衡 化学萃取平衡化学萃取平衡溶剂萃取操作溶剂萃取操作萃取操作及设备萃取操作及设备INFORMATION ECONOMIC）2.2.1 2.2.1 胶团形成胶团形成2.2.22.2.2反胶团的结构及影响因素反胶团的结构及影响因素2.2.32.2.3反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理2.2.42.2.4反胶团萃取操作反胶团萃取操作2.2.52.2.5反胶团萃取蛋白质的应用反胶团萃取蛋白质的应用什么是正胶团、反胶团、胶团萃取？什么是正胶团、反胶团、胶

49、团萃取？胶团萃取的原理是什么？特点是什么？胶团萃取的原理是什么？特点是什么？影响胶团结构和胶团萃取的因素有哪影响胶团结构和胶团萃取的因素有哪些？胶团萃取的应用范围是什么？些？胶团萃取的应用范围是什么？INFORMATION ECONOMIC）2.2.1 2.2.1 胶团形成胶团形成INFORMATION ECONOMIC）2.2.1 2.2.1 胶团形成胶团形成INFORMATION ECONOMIC）结构示意见图结构示意见图a。在胶束中，。在胶束中，表面活性剂的表面活性剂的，与水接触，与水接触，形成一个非极性的核心、在此形成一个非极性的核心、在此核心可以溶解非极性物质。核心可以溶解非极性物质

50、。2.概念概念双亲物质双亲物质(表面活性剂表面活性剂)在水或有机溶剂中自在水或有机溶剂中自发形成的聚集体发形成的聚集体.表面活性剂分散于水相中一定浓度后自发表面活性剂分散于水相中一定浓度后自发形成的纳米尺度的聚集体形成的纳米尺度的聚集体(极性头外非极尾内极性头外非极尾内).2.2.1 2.2.1 胶团形成胶团形成INFORMATION ECONOMIC）将将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其中，并使其浓度超过临界胶束浓度浓度超过临界胶束浓度(CMC)(CMC)，便会在有机溶剂内形成聚集，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团。体，这种聚集体称为反胶