絡(luò)合萃取的基本原理

絡(luò)合萃取極性有機物的

研究進展

河南大學(xué)李德亮

一萃取分類二絡(luò)合萃取的基本原理三絡(luò)合萃取研究現(xiàn)狀

四鹽效應(yīng)對絡(luò)合萃取平衡的影響五絡(luò)合萃取展望一、萃取分類1.從萃取機理來分：①簡單分子萃?、谥行匀軇┗腿、鬯嵝越j(luò)合萃?、茈x子對締合萃取⑤協(xié)同萃取等2.按照萃取過程中萃取劑和待離物質(zhì)之間是否發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng)來：物理萃取和化學(xué)萃取物理萃?。夯谙嗨葡嗳茉砘瘜W(xué)萃?。喝苜|(zhì)與萃取劑間的相互作用極性有機物溶液的分離方法二、絡(luò)合萃取的基本原理1.原理：第一步溶液中的待分離溶質(zhì)與含有絡(luò)合劑的萃取劑相接觸，絡(luò)合劑與待分離溶質(zhì)反應(yīng)形成絡(luò)合物，并使其轉(zhuǎn)移到萃取相內(nèi)達到分離的目的。第二步則是根據(jù)敏感條件進行逆向反應(yīng)使萃取溶劑再生以循環(huán)使用，溶質(zhì)回收利用?？捎霉胶唵蔚谋硎緸椋?/p>

溶質(zhì)

＋

n絡(luò)合劑

絡(luò)合物

絡(luò)合物

溶質(zhì)

＋

n絡(luò)合劑

絡(luò)合萃取的典型相平衡關(guān)系絡(luò)合萃取是基于溶質(zhì)的Lewis酸(或堿)性官能團與萃取劑的Lewis堿

(或酸)性官能團的相互作用而進行的一種分離方法。由于其化學(xué)鍵能一般在10-60kJ/mol，既能形成絡(luò)合物，實現(xiàn)相轉(zhuǎn)移，又能使絡(luò)合劑在反萃時容易再生。因此該方法既保留了化學(xué)萃取高效性、高選擇性的優(yōu)點，又克服了其可逆性差的不足，還吸收了物理萃取操作簡便、成本低、溶質(zhì)與溶劑能回收利用的優(yōu)點，所以用絡(luò)合萃取技術(shù)分離有機酸、有機堿、兩性有機物稀溶液具有潛在的巨大優(yōu)勢。

2.分離對象的特征①待分離溶質(zhì)一般是帶有Lewis酸或堿性官能團②分離體系一般是稀溶液<5%③待分離溶質(zhì)親水性強，親油性差④溶質(zhì)揮發(fā)性差3.絡(luò)合劑的選擇①絡(luò)合劑應(yīng)具有與待分離溶質(zhì)相對應(yīng)的官能團，且其鍵能適中(一般10-60kJ/mol)，既能形成絡(luò)合物，實現(xiàn)相轉(zhuǎn)移，又能使絡(luò)合劑在反萃時容易再生。適合絡(luò)合萃取分離的鍵能范圍②絡(luò)合劑具有良好的選擇性，萃水量應(yīng)盡量小或易實現(xiàn)溶劑中水的去除。③絡(luò)合萃取過程中應(yīng)無其它副反應(yīng)，同時絡(luò)合劑熱穩(wěn)定性要強。④反應(yīng)速率快，在其正負反應(yīng)方向上均應(yīng)在不同的條件下具有足夠快的動力學(xué)機制。4.稀釋劑（助溶劑）的選擇

稀釋劑應(yīng)促進絡(luò)合物的形成和易于實現(xiàn)相轉(zhuǎn)移,不但應(yīng)是絡(luò)合劑的良好溶劑，而且還要有調(diào)節(jié)所形成混合萃取劑的粘度、密度、界面張力等參數(shù)的功能，便于實現(xiàn)液液萃取。

5.絡(luò)合萃取的優(yōu)點①高效性②高選擇性③反萃和溶劑再生容易實現(xiàn)④二次污染小,操作成本低6.萃取機理三、絡(luò)合萃取研究現(xiàn)狀

3.1

含Lewis酸性官能團(-COOH、-SO3H)有機物稀溶液的絡(luò)合萃取

共19篇論文（1）姚忠等,2001年在南京化工大學(xué)學(xué)報,

以TOA為萃取劑,討論了在不同的無機離子存在下對丙酮酸絡(luò)合萃取的影響,及三辛胺提取L-苯丙氨酸轉(zhuǎn)化液中的丙酮酸。(2)張英等采用TOA為絡(luò)合劑，正辛醇為稀釋劑，系統(tǒng)的研究了水相pH值及絡(luò)合劑含量對單組分乳酸、醋酸及其混合物萃取特性的影響，并建立了其數(shù)學(xué)模型。(3)管國峰等用磷酸三丁酯為絡(luò)合劑，選用正辛醇為稀釋劑，提出了萃取丁酸的工藝條件。在此基礎(chǔ)上，采用磷酸三丁酯、三烷基胺對檸檬酸稀溶液進行了絡(luò)合萃取，探討了萃取檸檬酸的機理。還有12篇.在這方面做的較好的是清華3.2含lewis酸性官能團(-OH)有機物的絡(luò)合萃取

酚是一種Lewis酸，含酚廢水污染范圍廣、危害性大。許多國家都對此類廢水制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。在1985年，MacGlashan用25％TOPO的異丁基酮溶液對苯酚稀溶液的絡(luò)合萃取進行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)對其提供了很大的分配系數(shù)，但對二元、三元酚萃取效果較差。

2003年李改枝以磷酸三丁酯萃取對鄰苯二酚陸嘉昂等用磷酸三丁酯和三烷基胺萃取β-萘酚彭盤英用自配PCW-4絡(luò)合萃取劑萃取6-硝基間甲酚(農(nóng)藥除草劑原料)

3.3堿類有機物稀溶液的絡(luò)合萃取

蔡銳選擇磷酸三丁酯為絡(luò)合劑，三氯乙烯為稀釋劑對己內(nèi)酰胺廢水進行了研究黃天寅采用絡(luò)合萃取與其它處理工藝聯(lián)合，處理了氯硝柳胺生產(chǎn)廢水,使出水水質(zhì)達到GB8978-96中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。既回收了有價值的物質(zhì)，又降低了廢水費用。3.4同時含有Lewis酸、堿性官能團有機物稀溶液的絡(luò)合萃取我們以TRPO為絡(luò)合萃取劑，系統(tǒng)的研究了稀釋劑種類、溶液pH值等對對氨基苯酚萃取分配系數(shù)的影響。在此基礎(chǔ)上，我們采用三烷基胺與二（2－乙基己基）磷酸、TRPO與二（2－乙基己基）磷酸為混合絡(luò)合劑，對PAP進行了進一步研究。發(fā)現(xiàn)混合絡(luò)合劑具有明顯的協(xié)萃效應(yīng)。

金曉紅采取P204對湖北化工公司的對氨基苯酚廢水進行了試驗;劉陽生用P204萃取了氨基苯甲酸;秦?zé)槣y定了稀釋劑、磷氧類和胺類絡(luò)合劑對苯胺2,5-雙磺酸萃取平衡的影響;劉陽生和YoshinoriIhara研究了氨基酸萃取。3.5一些新發(fā)展的技術(shù)萃取色層法,把萃取與層析結(jié)合起來，兼?zhèn)淞烁哌x擇性和高分辨率、傳質(zhì)快的優(yōu)點。郭欣等提出了流動注射在線萃取有機相汞還原原子熒光光譜法測定汞的新方法，提高了測定的靈敏度并消除了干擾。與ICP-AES聯(lián)用測定鈦白廢酸中的鈧。超臨界絡(luò)合萃取技術(shù)近些年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，目前的應(yīng)用主要在重金屬萃取方面四、鹽效應(yīng)對絡(luò)合萃取平衡的影響

鹽對非電解質(zhì)溶解度的影響通稱為鹽效應(yīng)，常用來從水溶液中分離親水的有機組分或沉淀蛋白質(zhì)以及環(huán)保污染物的預(yù)防。鹽的存在可以改變非電解質(zhì)在水溶液的活度系數(shù)，從而可能導(dǎo)致體系分相，甚至進一步影響體系的液-液平衡。姚忠以TOA為萃取劑，在不同離子類型及離子強度下對丙酮酸的絡(luò)合萃取過程進行了研究。結(jié)果表明，在一定pH范圍內(nèi)，隨無機離子濃度的增加，丙酮酸分配系數(shù)隨鹽濃度的增加而迅速降低；劉公和以醋酸異丙酯為萃取劑,考察了萃取劑種類、鹽的濃度、樟磺酸對萃取分配系數(shù)的影響。提高了醋酸異丙酯萃取廢酸水中醋酸的分配系數(shù)，使醋酸回收率>95%。周守勇討論了鹽效應(yīng)對辛胺萃取間苯二酚分配比的影響，并得出了相應(yīng)的經(jīng)驗公式。研究表明:水溶液中鹽析劑的存在有利于間苯二酚的萃取。五、開發(fā)與展望絡(luò)合萃取對極性有機物稀溶液的分離具有高效性和高選擇性，lewis酸堿理論、軟硬酸堿理論是絡(luò)合劑選擇的基礎(chǔ)?？偟膩碚f:若被分離化合物是Lewis堿，選擇Lewis酸性絡(luò)合劑；若被分離化合物是Lewis酸，選擇Lewis堿性絡(luò)合劑；若被分離化合物是兩性有機物，一般選擇與其酸(或堿)性較強基團性質(zhì)相反的堿(或酸)性絡(luò)合劑，或采用協(xié)萃萃取劑。然而在對實際體系進行處理時，還應(yīng)考慮絡(luò)合劑、稀釋劑、助溶劑的水溶性、毒性、粘度、密度、界面張力等參數(shù)和動力學(xué)因素及價格、被萃取體系的操作可行性。(1)盡管絡(luò)合萃取發(fā)展迅速，但對其規(guī)律性的認識還遠遠不夠，特別是多數(shù)萃取劑及溶劑有毒、價格較貴，且在水中有微量溶解損失，會給環(huán)境帶來二次污染及降低其經(jīng)濟效益。因而尋找高效、低毒（無毒）、價格低廉、溶解度更小的萃取劑，已成為目前值得研究的課題。(2)溶液中鹽的存在對極性溶液的萃取有很大影響，可以改變萃取環(huán)境，甚至影響體系的液-液平衡。然而有關(guān)鹽效應(yīng)對絡(luò)合萃取平衡的研究還較少，對其規(guī)律性的認識尚需進一步探討。(3)協(xié)萃-絡(luò)合萃取是依據(jù)協(xié)同萃取和可逆絡(luò)合萃取原理，最近提出的一種分離極性有機物稀溶液的新方法，由于它兼具協(xié)萃和絡(luò)合萃取的特點，具有更高的選擇性和高效性，因而具有更廣闊的開發(fā)前景。(4)近幾年研究者對有機酸研究的比較多，而對有機胺、兩性官能團化合物研究的還比較少，尤其是對含兩性官能團極性有機物萃取機理的認識還遠遠不夠。(5)天然產(chǎn)物成分復(fù)雜且極性差別大，在其分子結(jié)構(gòu)中大多含有明顯