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溶剂萃取分离法11
时间:2023-06-12 06:13 点击次数:105

  式中β称为分离系数。DA与DB之间相差越大,则两种物质之间的分离效果越好,如果DA和DR很接近,则β接近于1,两种物质便难以分离。因此为了扩大分配比之间的差值,必须了解各种物质在两相中的溶解机理,以便采取措施,改变条件,使欲分离的物质溶于一相,而使其他物质溶于另一相,以达到分离的目的。

  萃取是常用的分离提纯方法,分离法包括液相-液相、固相-液相和气相-液相等几种方法,但应用最广泛的为液-液萃取分离法(亦称溶剂萃取分离法)。该法常用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起混合振荡,然后搁置分层,这时便有一种或几种组分转入有机相中,而另一些组分则仍留在试液中,从而达到分离的目的。

  极性化合物易溶于极性的溶剂中,而非极性化合物易溶于非极性的溶剂中,这一规律称为“相似相溶原则”。

  无机化合物在水溶液中受水分子极性的作用,电离成为带电荷的亲水性离子,并进一步结合成为水合离子,而易溶于水中。如果要从水溶液中萃取水合离子,显然是比较困难的。为了从水溶液中萃取某种金属离子,就必须设法脱去水合离子周围的水分子,并中和所带的电荷,使之变成极性很弱的可溶于有机溶剂的化合物,就是说将亲水性的离子变成疏水性的化合物。为此,常加入某种试剂使之与被萃取的金属离子作用,生成一种不带电荷的易溶于有机溶剂的分子,然后用有机溶剂萃取。

  在萃取过程中,如果在被萃取离子进入有机相的同时还有少量干扰离子亦转入有机相时,可以采用洗涤的方法以除去杂质离子。洗涤液的组成与试液基本相同,但不含试样。洗涤的方法与萃取操作相同。通常洗涤1-2次即可达到除去杂质的目的。

  分离以后,如果需要特被萃取的物质再转到水相中进行测定,可改变条件进行反萃取。例如Fe3在盐酸介质中形成FeCl4-与甲基异丁酮结合成洋盐而被萃取到有机机再用水反萃取到水溶液中(由于酸度降低)即可进行测定。

  萃取技术与冶金行业有着密不可分的联系,无论是在金属的溶解还是浸出过程都用到了萃取工业,事实上在工科行业之中,各行各业都有这密不可分的联系,只有紧密的把这些知识点结合在一起,才能够游刃有余的处理工业生的问题。

  可以看出,分配比越大则萃取百分率越大,萃取效率越高,并可以通过分配比计算萃取百分率。

  在萃取工作中,不仅要了解对某种物质的萃取程度如何,更重要的是必须掌握当溶液中同时含有两种以上组分时,通过萃取之后它们之间的分离情况如何。例如A、B两种物质的分离程度可用两者的分配比DA、DB的比值来表示。

  在分析中应用较广泛的萃取方法为间歇法(亦称单效萃取法)。这种方法是取一定体积的被萃取溶液,加入适当的萃取剂,调节至应控制的酸度。然后移入分液漏斗中,加入一定体积的溶剂,充分振荡至达到平衡为止。静置待两相分层后,轻轻转动分液漏斗的活塞、使水溶液层或有机溶剂层流人另一容器中,使两相彼此分离。如果被萃取物质的分配比足够大时,则一次萃取即可达到定量分离的要求。如果被萃取物质的分配比不够大,经第一次分离之后,再加入新鲜溶剂,重复操作,进行二次或三次萃取。但萃取次数太多、不仅操作费时,而且容易带人杂质或损失萃取的组分。

  在一定温度下,当分配达到平衡时,物质A在两种溶剂中的活度(或活度)比保持恒定,即分配定律可用下式表示:

  式中KD称为分配系数。分配系数大的物质,绝大部分进入有机相,分配系数小的物质,仍留在水相中,因而将物质彼此分离。此式称为分配定律,它是溶剂萃取的基本原理。

  溶剂萃取法广泛地应用于冶金和化工行业中。在黄金行业中,用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究,在国外,其成熟技术已经工业应用多年。用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导。在我国,1997年由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验,取得了较好的效果。

  设某物质在有机相中的总浓度Biblioteka BaiduC有,在水相中的总浓度为C水,两相的体积分别为V有和V水,则萃取率等于:

  分配系数KD仅适用于溶质在萃取过程中没有发生任何化学反应的情况。例如I2在CCl4和水中均以I2的形式存在。而在许多情况下,溶质在水和有机相中以多种形态存在。例如用CCl4萃取OsO4时,在水相中存在OsO4、OsO52-和HOsO5-等三种形式,在有机相中存在OsO4和(OsO4)4两种形式,此种情况如果用分配系数KD=[OsO4]有/[OsO4]水便不能表示萃取的多少。用溶质在两相中的总浓度之比来表示分配情况。

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