⑵确定萃取饱和容量（用外切线法）； ⑶计算萃取所需级数 在实际工作中，常用到饱和度的概念。 饱和度=有机相中的实际容量/饱和容量 它反映了有机相的有效利用率 饱和容量也可用另一种方法测定： 将一份萃取剂与数份新鲜料液相接触，直到有机相不发生萃取作用为止，分 析此时有机相中被萃物的量，即为饱和容量。

　　• 一、萃取过程的物理化学 • 1、萃取过程本质 • 在萃取过程中，要使物质从水相转入有机相，就必须使它从亲水性转变为疏 水性，使它从易溶于水相转变为易溶于有机相，萃取过程的实质就在于利用 物质的亲水性和疏水性的相互转化。 • 在湿法冶金的溶剂萃取中，金属离子大多是亲水性的极性物质，在水溶液中 大多以水合离子状态存在，要使它们从亲水性变为疏水性，就必然要使萃取 剂与金属的水合离子发生化学作用，萃取剂必须将部分或全部的金属离子周 围的水分子顶替出来，生成不带电荷的易溶于有机溶剂的化合物（多数是络

　　d 、 Kelex型萃取剂 8＿羟基喹咛的衍生物，例如：Kelex100，十二烯基＿8＿羟基喹咛，它可 从高浓度铜浸出液中萃取回收铜，萃取能力比Lix型强。 ⑷含硫萃取剂 是一批新型的萃取剂，在工业上还用得很少，大都在研究阶段，较熟悉的 是亚砜类萃取剂R2SO：二烷基亚砜、石油亚砜等，例如：二丁基亚砜、二 辛基亚砜，用于W、Mo分离和贵金属分离。 5、萃取方式

　　C ＿平衡时被萃物在有机相的总浓度 C ＿平衡时被萃物在水相的总浓度 定义：萃取达平衡时，被萃取物在有机相的总浓度和在水相中的总浓度之比。 分配比越大，表示该金属离子越易萃入有机相，故可用它表示金属离子被萃 程度的难易。

　　• ⑵萃取率（q），即萃取百分率 • 表示萃取平衡时，萃取剂的实际萃取能力，常用萃取率来表示。 • 萃取率q =

　　• ⑶多级逆流萃取 • 这是一种连续性操作，故可在塔设备中进行，也可在箱式混合澄清槽中进行。 • 料液与有机溶剂逆流而行，萃取液与萃余液分别由首级和末级排出。在这种 方法中，可看到，浓度较高的料液与萃取剂浓度较低的有机相接触，两相逆 流而行，逐步达到平衡状态，使有机相能得到充分利用。 • 此法优点是： • ⑴作业连续，管理简单； • ⑵分离效果好，特别适用于分配比和分离因素较小的物质的分离； • ⑶萃取剂能得到合理使用。 • 所以目前在工业上应用较广泛。 • 当两种组分分离系数较大时，两头能得到合格产品，当分离系数较小时，不 能同时满足纯度和回收率的要求。 • ⑷分馏萃取 • 萃取剂进入的一边称萃取段，洗涤液进入的一边、称洗涤段。这种方法实际 上就是加上了洗涤段的多级逆流萃取。 • 当用逆流萃取不能达到产品的纯度和回收率时，采用分馏萃取就可达到这两 方面的要求，因而在逆流萃取时，若增加级数，会使产品纯度降低（指萃入 有机相的产品纯度降低）；

　　• ㈠ 有机相 • ⑴ 萃取剂—是一种有机溶剂，它能与被萃取物发生作用，生成不溶于水而易 溶于有机相的化合物（称为萃合物），从而使被萃物由水相转入有机相。萃 取剂种类很多，将在下面介绍。 • ⑵ 稀释剂—是一种惰性有机溶剂，用于改善有机相比重、粘度，工业上常用 的是磺化煤油、液体石蜡，分析上还常用甲苯、四氯化碳等。 • ⑶ 添加剂—又称相调剂剂，为改善萃取效果，避免乳化及形成第三相，而加 入的有机溶剂，如仲辛醇作为胺类萃取剂的添加剂。 • ㈡ 水相 • 除料液外，有时在料液中需加入一种无机盐类，称为盐析剂。 • ⑴盐析剂—溶于水相，在萃取过程中不被萃取，不与被萃金属离子络合，但 能促使萃合物的生成，有利于萃合物进入有机相的无机盐类，关于它的作用 机理在后面溶剂萃取化学中介绍. • ⑵洗涤剂—使有机相中夹带的或某些同时被萃入有机相的杂质洗回到水相中 的某种水溶液。如稀的无机酸、碱、盐等。 • ⑶反萃取剂—使萃入有机相中的金属离子回到水相中的某种水溶液。 • 4、萃取剂种类 • 任何萃取剂分子中至少有一个萃取功能基，通过它与金属离子相结合形成萃 合物，常见的萃取功能基是含O、N、P、S四种原子，故可把萃取剂分为四大 类：

　　• 但在实际生产中，一级萃取常不能达到分离、提纯的目的，而需要使水相和 有机相之间进行多次接触，我们称它为多级萃取或串级萃取，同样在洗涤时 有多级洗涤，反萃取时有多级反萃。 • 按水相和有机相的流动方式可把串级萃取分为下列几类： • ⑴错流 • 将有机相与料液加入第一号萃取器，充分接触达平衡后分层，把有机相（称 为萃取液）分出，水相（称为萃余液）再加新有机相进行第二次萃取，这样 继续进行下去，如图所示，直到萃余液组成符合要求为止。 • 此法优点： • a：方法简单； • b：可得到很纯的萃余液。 • 缺点 • a：产品回收率低； • b：需要有机萃取剂的量大，经济上不大合算； • c：只能提纯一种组分，操作不连续。 • ⑵半逆流萃取 • 料液一次性投放在各萃取器中，让有机相逐一通过，水相留在原级不动，可 用于多组分元素的分离，出来的有机相成分每次都变化，这种方法可得纯度 很高的萃取液。 • 特点：间歇操作，收率低。

　　a、酸性磷型萃取剂 正磷酸分子： P204（国外名D2EHPA），化学名：Di(2-ethylhexyl) phosphate 二—（2—乙基己基）磷酸 结构式： R基： P507：化学名：2—乙基己基膦酸单2—乙基己基酯

　　R基同上 b 中性磷型萃取剂 TBP，化学名：磷酸三丁酯 结构式： R基：C4H9 P350：化学名：甲基膦酸二甲庚酯 结构式： ⑶含氮萃取剂＿分子中除含C、H、O外，还含有N元素，大致有下列四类：

　　• 若减少级数，又使有机相产品回收率降低，有时有机相产品的纯度、收率要 求达到了，但水相产品达不到要求。萃取中，使经多级逆流萃取的有机相， 再经多级逆流洗涤，这样就既保证了产品的纯度，又保证了产品的回收率， 故此种方法在分离性质相似元素时用得最多。 • 在这种方法中，洗涤段级数和萃取段级数需适当控制。一般来说，增加洗涤 段级数，有利于提高萃取液产品纯度，但回收率会有所下降；增加萃取段级 数，有利于萃余液产品纯度的提高，回收率也会有所下降。 • 多级逆流萃取只能得到一个纯的组分，分馏萃取可得二个纯组分。 • 二、萃取过程的基本参数 • ⑴分配比（D）

　　又称分离因素，它表示了物质间可分离的难易程度，等于在同一萃取体系 内，同样萃取条件下，两种物质分配比的比值。

　　β＜1，A难萃，B易萃，A、B能分离 β=1， A、B萃取的难易程度相当 β＞1，A易萃，B难萃，A、B能分离

　　⑴ 含氧萃取剂—萃取剂分子中只含有C、H、O三种元素，它包括： 醚、醇、酮、醛、酸等等。 其中萃取功能基是O原子，各类中常用的有：、仲辛醇、甲基异丁基酮 （MIBK）、环烷酸、乙酸乙酯等。 ⑵ 含磷萃取剂—分子中除含C、H、O外，还含有P。 它们可以看作正磷酸分子中羟基或H原子被烷基取代后的化合物，部分为烷 基取代的化合物称为烷基磷酸，即酸性磷型萃取剂，完全为烷基取代的化 合物称为中性磷型萃取剂。 下面介绍几种常用的萃取剂名称及结构：

　　一、萃取等温线、饱和容量和饱和度 萃取过程中，分配比D是随着水相中被萃取物浓度变化而发生变化的，D不 是常数。

　　• 通常在低浓度溶液萃取时，可看作常数，浓度增大，D会减小。 • 在一定温度下，其变化情况，可作出萃取等温线的方法来知道，即用含不同 浓度金属离子的水相与含有一定浓度萃取剂的有机相接触，被萃物在两相的 分配达平衡时，测出被萃物在有机相浓度和水相浓度，以该物质在有机相的 浓度为纵坐标，水相浓度为横坐标，作出它们的关系曲线，此线称为萃取等 温线，或称萃取平衡线。

　　• 由此式可知，萃取率与分配比D和相比R都有关系，R越大，q也越大，D增大， q也增大。 • ⑶萃取比（E） • 又称萃取系数。 • 定义：有机相中被萃物的量与平衡水相中被萃物的量之比。

　　一、萃取的基本概念 1、溶剂萃取法发展概况 利用一种有机溶剂，从与其不相容的另一相（水相）中把某种物质提取出来的方 法，叫溶剂萃取法。因是两种液体，故又称液—液萃取法。 溶剂萃取最早是被应用于有机化学和分析化学。冶金工业上应用溶剂萃取法最先 是在二十世纪四十年代被应用于核燃料工业进行铀、钍分离，后来发展到稀有金 属冶炼工业，目前已被推广到有色金属的分离、提纯、回收等方面，如铜的湿法 冶金、镍钴的萃取分离等等。 我国的萃取工业发展较国外稍迟一些，是在二十世纪六十年代开始的，但发展很 快。目前，我国有自己合成的新型萃取剂，有自己独特的萃取工艺，水平并不低 于国外。在我国，很多稀有金属的生产，某些有色金属的提取分离等都已应用该 法，这种方法所以能发展得如此快，主要是由于该法具有很多优点，如：分离效 率高、操作安全方便、生产成本低、作业易于连续化、自动化、生产量大等等。 2、溶剂萃取工艺过程的主要步骤 萃取工艺包括三个主要步骤：萃取、洗涤、反萃取。 3、萃取体系的组成

　　• 中的重要步骤。所以萃取过程不是简单的物质在两相间的溶解度问题，而是 • 一个复杂的物理化学过程，物质在两相中既有化学作用，又有根据溶解度的 物理分配。萃取过程的本质是萃取剂分子和水分子争夺金属离子的过程，或 者说，是物质的亲水性与疏水性矛盾转化的过程。 • 2、萃取平衡和分配定律 • 萃取是物质从一相转入另一相的物质传递过程，它和其它物理化学过程一样， 是一个可逆过程。在被萃组分由水相进入有机相的同时，也发生被萃组分由 有机相进入水相的相反过程。当正逆反应的速度相等时，萃取就达到了平衡 状态。在平衡时，被萃组分在两相中的浓度达到一定的数值并保持不变，那 么此时物质在两相中的平衡浓度是否存在一定的关系？物质在两相的分配有 否一定的规律？能斯特（Nernst）曾进行了大量实验，总结出了一条分配定 律： • “当某一溶质在基本上不相混溶的两个溶剂中分配时，在给定温度下，两相 达平衡后，如溶质在两相的分子式相同，则其在两相的浓度比值为常数”。 即：

　　b、取代酰胺 NH3中的一个H为酰基取代，另二个H为烷基取代的化合物，如N503，这种 萃取剂可用于Ta、Nb的分离。 c、羟肟类萃取剂 分子中有C=NOH结构，如N509（5，8＿二乙基＿7羟基＿十二烷基＿6＿ 肟，相当于国外的Lix63； N510（2＿羟基＿5＿十二烷基＿二苯甲酮肟，相当于国外的Lix64。 二者都是萃铜的萃取剂。

　　C • 分配比D= x C • 由平衡线可知：水相金属离子浓度升高，有机相金属离子浓度也升高，当水 相浓度达一定程度时，曲线趋向水平，此时水相浓度继续升高时，有机相浓 度不再变化，曲线趋向水平，这说明一定浓度的萃取剂所能结合的金属离子 的量是一定的，即有机相有一定的饱和容量。曲线趋向水平，表示有机相对 金属离子的萃取已达饱和，此时，有机相中金属离子的浓度就是该萃取剂对 该离子的饱和容量。 • 单位：克被萃物/升有机相； • 或: 克被萃物/克分子萃取剂 • 由饱和容量的数值，可计算萃取时所需萃取剂的用量。 • 萃取等温线有下列用途： • ⑴计算不同浓度时的分配比；