溶剂萃取分离法.docx

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第三章溶剂萃取分别法

萃取通常是指原先溶于水相的某种或几种物质，与有机相接触后，通过物理或化学过程，局部地或几乎全部地转入有机相的过程。就广义而言，萃取可分为液相到液相、固相到液相、气相到液相等三种过程。通常所说的“萃取”指的是液液萃取过程，即溶剂萃取过程。溶剂萃取〔solventextraction〕在有机化学中很早就用作为一种根本的分别手段，无机物质的萃取开头于十九世纪初，1842年Peligot首先报道了用乙醚从沥青铀矿中提取和纯化硝酸铀酰。1892年Rothe和Hanroit又成功地使用乙醚从浓盐酸中萃取出了三氯化铁。1891年Nernst提出了著名的Nernst安排定律。20世纪20年月以后，有机螯合剂开头应用于金属离子的溶剂萃取中，使各种金属离子的溶剂萃取有较为快速地进展。50年月初，随着原子能科学技术的进展，进一步推动了溶剂萃取的蓬勃进展，查找各种选择性高的萃取剂更引起人们的深厚兴趣。目前萃取剂的种类格外繁多，而且已对周期表中94个元素的萃取性能进展过争论。

本章所争论的溶剂萃取分别法即是利用溶剂萃取的原理，在被分别物质的水溶液中，参加与水互不混溶的有机溶剂，借助于萃取剂的作用，使一种或几种组分进入有机相，而另一些组分仍留在水相，从而到达分别的目的。该分别方法已在无机化学、分析化学、放射化学、湿法冶金以及化工制备等诸多领域得到了广泛地应用，主要是由于，溶剂萃取分别法既可以用于大量元素分别，也适合于微量元素的分别和富集，而且还具有所用的仪器设备简洁、操作简便快速、回收率高、选择性好等优点，假设被萃取物质是有色化合物，还可以将溶剂萃取与分光光度法结合起来，在有机相中直接进展光度测定，这样可大大地提高方法的灵敏度和选择性。固然，该分别法也有一些缺乏之处，如使用的萃取剂价格大多较昂贵，作为稀释剂用的有机试剂易挥发并有肯定的毒性，但是随着科学技术的进展，这些缺点会逐步得到改善的。

§3-1溶剂萃取分别法的一些特征参数

在萃取过程中，通常是利用以下几个特征参数来衡量某一溶剂萃取体系的优劣以及组分分别富集的效果。

一、安排常数

在萃取过程中，当被萃取物在单位时间内从水相转入有机相的量与由有机相转入水

化学分别法根底

化学分别法根底

第三章溶剂萃取分别法

第三章溶剂萃取分别法

相的量相等时，在该条件下萃取体系处于临时的相对的平衡，假设条件转变，原来的萃取平衡会被破坏，随着条件的产生，将建立的平衡。Nernst于1891年提出了溶剂萃取的安排定律：“在肯定温度下，当某一溶质在两种互不混溶的溶剂中安排到达平衡时，则该溶质在两相中的浓度之比为一常数”。该常数即称为安排常数。

Mw MO

[M]

K? O

[M]

?????????????????????????〔3-1〕

W

式中，[M]、[M]

分别表示被萃取物在机相和水相中的平衡浓度。

O W

试验觉察，K仅是一个近似常数，往往随萃取物浓度转变而转变，这一结论已被热力学理论所证明。在恒温恒压下，溶质M在两相中到达平衡时，其化学势必定相等。

μ =μ ??????????????????????????〔3-2〕

O W

而M在每一相中的化学势与其在各相中的活度(M)

w

及(M)

O

存在以下关系式：

? ???

O O

?RTln(M) ???????????????????〔3-3〕

O

? ?? ??RTln(M) ???????????????????〔3-4〕

W W W

式中?

?、?

W

?分别表示相应的标准化学势。将〔3-3〕、〔3-4〕式代入〔3-2〕式中，可

以得到：

? ?

O

RTln(M) ?? ?

O W

RTln(M)

W

(M)

ln O

?(? ?

?O

?

?? ?)

W

(M) RT

?O W

?

O W

(M)

O

(M)

W

?e?(???

?)/RT?K

0?????????????????〔3-5〕

式中K0为Nernst热力学安排平衡常数，依据活度与浓度的相应关系，〔3-5〕式可以写成：

K0?

[M] ?r

0 0

[M] ?r

r

?K? 0

r

?e?(?

???

0 W

?)/RT????????????〔3-6〕

W W w

由此可见，在肯定温度下，K0为常数，只有当溶质M在两相中的浓度很低即γ近1时，安排平衡常数K才等于热力学安排平衡