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溶剂萃取分离法(一)
时间:2023-10-14 14:18 点击次数:68

  溶剂萃取分离(solventextractionseparation)是用有机溶剂把被分离组分从一个液相(水相)转移到互不混溶的另一个液相(有机相)中去,从而达到与水相中其他组分分离的目的。由于溶剂萃取是在两个液相中进行的,亦称液一液萃取,简称萃取。

  物质能溶解于水,说明它具有亲水性。通常离子以水合离子等形式存在于水溶液中,具有亲水性。有机化合物多数是难溶于水而易溶于有机溶剂,它们具有疏水性。如果有机化合物带有亲水基团,如一OH、一S03H、一NH和=NH等,则疏水性减弱,亲水性增强。要使物质从水相转移到有机相去,就必须设法使它由亲水性转化为疏水性,将离子所带的电荷中和,将原有的亲水基团置换成疏水基团。

  例如在pH8—9的氨性溶液中,镍以亲水的镍氨络离子形式存在。加入丁二酮肟后,形成了疏水的镍一丁二酮肟螯合物Ni(C4H7O2N2)2。当用CHCl3萃取时,Ni(C4H702N2)2即进入CHCl3相。但是,镍在盐酸溶液中不能与丁二酮肟形成螯合物,而是以Ni(H2O)2+4等形式存在。因此,不仅不能用CHCl3从酸性溶液中萃取镍一丁二酮肟,相反,可以用盐酸将镍从(C4H702N2)2的CHCl3溶液中反萃取到水相中来。

  萃取分离法既能用于大量组分的分离,更适合于微量组分的富集与分离,在痕量分析中特别有意义。萃取所需仪器设备简单,操作简易快速,有时在萃取后即能直接用比色法、光谱法、极谱法等方法进行测定,所以在各种痕量分析如生物体液中的药物分析等方面有着广泛应用。

  用有机溶剂从水溶液中萃取溶质A时,A在两相之间有叫二定的分配关系。如果溶质在水相和有机相中的存在形式同为A,萃取体系是个复杂体系,可能同时伴随有离解、缔合和络合等多种反应过程,溶质在水相和有机相中町能以多种形式存在,每一种存在形式都应该有它自己的分配系数。

  在萃取分离中,人们更感兴趣的是溶质在有机相中的总浓度和在水相中的总浓度,所以常把溶质A在两相中各种存在形式的总浓度c之比称额萃取分配比。

  用实验方法测得两相中溶质的总浓度即可得到D,也可以从KD和其他常数计算D值。

  分配比D的大小除了与一些常数有关外,还与酸度、溶质存在形式及其浓度等因素有关。分配比并不是常数。只有当溶质在两相中都仅以同一种形式存在时,分配比才等于KD,在一定温度下为一常数。

  百分萃取率(percentageextraction)是指被萃取物质在有机相中的总量占它在两相中总量的百分率,简称萃取率,用以衡量萃取的效率。

  对于某一萃取体系,要提高其萃取率,可采取增大有机溶剂体积或多次萃取的办法。增加有机溶剂的用量,可以减小‰/‰,从而提高萃取效率,但在D不够大时,将使y。大大增加,有机相中的被萃取物质浓度降低,不利于进一步的分离和测定,所以并不是行之有效的办法。在实际T作中常采取多次萃取的方法,以提高萃取效率。

  设c0为萃取前被萃取物质在水相中的浓度,c1为经一次萃取后水相中剩余的被萃取物质的浓度,则若另取同样体积‰的有机溶剂再萃取一次,假设D值不变,水相中的被萃取物质的剩余。

  当用有机溶剂%萃取了n次,水相中被萃取物质的剩余浓度为c0,则:经过n次萃取后的总萃取率En可计算如下:若分配比D值适当,经多次萃取,可达到定量萃取的目的。

  为了说明萃取对不同组分的分离效率,可引进分离因素这个概念。分离因素S表示在同一萃取体系、同一萃取条件下两种被分离元素分配比的比值。若A为易萃取元素,B为难萃取元素,则:

  式中,S值越大,表示两种元素分离效率越高,萃取的选择性越好。若S:1.即D一=Dn,则表示两种元素在该萃取体系中无法分离。

  假定若干次等体积萃取后,A的萃取百分率在999%以上,B的萃取百分率在0·1%以下,就可认为已满足定量分离的要求。那么,通过萃取百分率的计算可知:如果希望一次萃取就能定量分离,则要求1+DA≥10。,DA/999,而DA≤10,即S≥106;如果希望两次萃取能够定量分离,则要求(1+DA)2≥103,DA31,而(1+DB)2≤1/0·999,DB≤5×10-4,即S≥6×104;如果希望三次萃取后能够达到定量分离,则要求(1+DA)’I103,DA≥9,而(1+DB)3≤I/0.999,DB≤33×10-4.即S≥2.7×104。可见,在萃取分离中,对分配比DA、DB的要求,根据萃取次数的不同而有所不同。

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