研究生分析课程溶剂萃取法
溶剂萃取法
溶剂萃取法1．原理萃取法是基于物质在不同的溶剂相中分配系数不同，而达到组分的富集与分别，在水相一有机相中的分配系数（K）用下式表示： K ＝有机相中被萃取物浓度/水相中被萃取物浓度当溶液中某组分的K 值大时，则简单进入有机相，而K值很小的组分仍留在溶液中。
分配系数（K）中所指欲分别组分在两相中的存在形式相同，而实际并非如此，故通常用分配比（D）表示： D=Σ[A]有机相/Σ[A］水相式中Σ[A］有机相——欲分别组分A在有机相中各种存在形式的总浓度；Σ[A]水相——组分A在水相中各种存在形式的总浓度。
分配比和分配系数不同，它不是一个常数，而随被萃取物的、溶液的酸度、萃取剂的浓度及萃取温度等条件而变幻。
惟独在容易的萃取体系中，被萃取物质在两相中存在形式相同时，K等于D。
分配比反映萃取体系达到平衡时的实际分配状况，被萃取物质在两相中的分配还可以用萃取率（E）表示，其表达式为： E=有机相中被萃取物的量/水相和有机相中被萃取物的总量×100％分配比（D）和萃取率（E）的关系如下： E=D/(D+V水/V有机)×100% 式中V水——水相的体积； V有机——有机相的体积。
当水相和有机相的体积相同时，二者的关系2-12所示。
可见，当D=∞时，E=100%，一次即可萃取彻低；D=100时，E=99%，一次萃取不彻低，需要萃取几次；D=10时，E=90%，需延续萃取才趋于彻低；D=1时，E=50%，要萃取彻低相当困难。
2．类型 (1)质的萃取簇拥在水相中的有机物质易被有机溶剂萃取，利用此原理可以富集簇拥在水样中的有机污染物质。
例如，用4-氨基安替比林光度法测定水样中的挥发酚时，当酚含量低于0.05mg/L，则水样经蒸馏分别后需再用三氯甲烷举行萃取浓缩；用紫外光度法测定水中的油和用气相色谱法测定有机氯农药（666、DDT）时，需先用石油醚萃取等。
(2)无机物的萃取因为有机溶剂只能萃取水相中以非离子状态存在的物质（主要是有机物质），而多数无机物质在水相中均以水合离子状态存在，故无法用有机溶剂挺直萃取。
简述溶剂萃取法的原理及应用
简述溶剂萃取法的原理及应用1. 引言溶剂萃取法是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域。
本文将对溶剂萃取法的原理及应用进行简要介绍。
2. 原理溶剂萃取法基于物质在两种不相溶的相中分配系数不同的原理。
通常包括以下几个步骤：•第一步，将待分离的混合物溶于合适的有机溶剂中，形成有机相；•第二步，将产生的有机相与其他相进行搅拌和分离，使分离物在不同相中分配；•第三步，将有机相从混合物中分离出来；•第四步，再通过溶剂蒸发或其他方式将溶剂从有机相中去除，得到目标物质。
3. 应用溶剂萃取法在以下领域得到广泛应用：3.1 化学分析领域在化学分析中，溶剂萃取法可以用于分离和富集待测物质。
例如，在环境样品中检测有机污染物时，通过溶剂萃取法可以将目标物质从复杂的样品基质中分离出来，提高检测的灵敏度和准确性。
3.2 制药工业在制药工业中，溶剂萃取法常用于从发酵液或合成反应体系中提取目标物质。
通过与溶剂的相互作用，将目标物质从反应混合物中富集和纯化，可以在后续工艺中提高产率和产品质量。
3.3 环境科学在环境科学研究中，溶剂萃取法可用于水体、土壤等环境样品中分离和富集目标污染物。
通过调整溶剂的选择和条件，可以实现对不同种类污染物的高效提取和浓缩，为环境污染的监测和治理提供技术支持。
3.4 食品工业溶剂萃取法在食品工业中常用于提取和分离天然产物。
例如，从植物中提取活性成分、从奶制品中提取脂肪等。
通过合适的溶剂选择和操作条件，可以实现对食品中目标物质的高效提取和纯化。
3.5 其他领域此外，溶剂萃取法在石油化工、化妆品、医药研发等领域也有广泛应用。
在石油化工中，溶剂萃取法可用于原油中某一组分的分离；在化妆品和医药研发中，溶剂萃取法可用于纯化天然成分或合成物质。
4. 总结溶剂萃取法作为一种常用的分离纯化技术，具有广泛的应用前景。
通过对不同溶剂特性及条件的选择，可以实现对目标物质的高效提取和分离。
在化学分析、制药工业、环境科学、食品工业等领域都有着重要的作用。
第三章 溶剂萃取法
[I2]O KD = D = ——— [I2]W 不符合分配定律的体系：KD≠D 分配比除与一些 常数有关以外，还与酸度、溶质的浓度等因素有 关，它并不是一个常数。
分离与富集方法介绍
例如：
醋酸在苯—水萃取体系中
• 在两相间的分配： [CH3COOH] W ====[CH3COOH] O • 在水相电离： CH3COOH ====CH3COO- + H+ • 在苯相中缔合： 2CH3COOH（O）====(CH3COOH)2(O)
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
利用化合物在两种互不相溶（或微溶）
的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化
合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。
经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物
提取出来。
分离与富集方法介绍
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。
２、萃取物 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质。 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
[OsO4]O + 4[(OsO4)4]O
分离与富集方法介绍
（3）分配系数与分配比关系
• 当溶质在两相中以相同的单一形式存在，且溶液较 稀，KD＝D。否则KD≠D。 • 分配系数与萃取体系和温度有关，而分配比除与萃 取体系和温度有关外，还与酸度、溶质的浓度等因 素有关
分离与富集方法介绍
（4） 萃取百分率
分离与富集方法介绍
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解
度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃
溶剂萃取法回流的原理
溶剂萃取法回流的原理溶剂萃取法回流是一种常用的化学分离技术，它利用不同物质在不同溶剂中溶解度不同的原理，将目标物质从混合物中分离出来。
回流则是指将反应混合物在加热条件下使其沸腾，然后通过冷凝器冷凝，将蒸汽回流至溶剂中，以提高溶质的提取效率。
溶剂萃取法回流的原理主要包括两个方面：热力学平衡和质量平衡。
首先是热力学平衡。
当混合物加热后达到沸点，其中挥发性较强的物质会蒸发成蒸汽，而溶剂中的分子也会部分蒸发，这样就形成了蒸汽相和液相之间存在苯密封。
其次是质量平衡。
在沸腾过程中，蒸汽和溶液发生连续的物质交换，这种交换造成了蒸馏过程中蒸汽和液相之间的相互浓度变化。
当蒸动力和全过程达到平衡时，蒸汽中所含有的目标物质的浓度就达到最大，而此时液相则富集了其他物质。
回流装置主要包括加热部分和冷凝部分。
在加热部分，混合物通过一个加热设备，如加热炉，提供热量，使其达到沸点。
随后，蒸汽进入冷凝部分，通过冷凝器进行冷凝，将蒸汽冷凝成液体。
冷凝后的液体则通过一个回流管回流到原来的反应容器中。
回流的主要作用是为了增加目标物质的回流时间，提高目标物质在溶剂中的浓度，从而提高溶剂的萃取效果。
回流过程中，不断将蒸汽冷凝回溶剂中，使浓度较高的溶质重新回到混合物中与未蒸发的溶液发生质量平衡，增大了溶质与溶液之间的接触面积，提高了溶质的提取效率。
此外，回流还有以下几个特点：首先，回流可以实现多次提取过程，提高回收率。
通过多次回流，可以不断提高溶质在溶剂中的浓度，从而提高其回收率。
其次，回流可以提高反应速率。
在回流过程中，溶剂不断蒸发和冷凝，使混合物中的反应物与溶剂之间不断发生反应，加快了反应速率。
最后，回流可以降低能耗。
由于回流过程中利用了热量的回收，可以降低加热设备的能耗，提高了能源利用效率。
总之，溶剂萃取法回流是一种通过加热混合物使其沸腾，再通过冷凝器将蒸汽冷凝回溶剂中的过程。
其原理主要是利用热力学平衡和质量平衡的原理，以及不同物质的溶解度差异，在回流过程中不断提高溶质的浓度，从而提高其提取效率。
溶剂萃取分离法
小 结
• 1、同量的萃取剂，分多次萃取的效率 同量的萃取剂， 比一次萃取的效率高。 比一次萃取的效率高。 • 2、增加萃取次数将增大工作量，并将 增加萃取次数将增大工作量， 引起误差。 引起误差。
（三） 主要的萃取体系
概念：溶剂萃取体系是由水相和 概念：溶剂萃取体系是由水相和有机相 水相 组成的。 其中有机相被称为萃取剂； 组成的。①其中有机相被称为萃取剂； 萃取剂 ②萃取后的水相称为萃余液，③被萃入 萃取后的水相称为萃余液， 萃余液 到有机相中的物质称为萃合物。 到有机相中的物质称为萃合物。 萃合物 分类：根据萃合物分子性质的不同， 分类：根据萃合物分子性质的不同，萃 取体系可分为螯合物萃取、 取体系可分为螯合物萃取、离子缔合物 螯合物萃取 萃取和协同萃取等几种类型。 萃取和协同萃取等几种类型。 等几种类型
cA总 有机） (m −m ) /V(有机） （ 0 1 D= = cA总(水） m /V(水） 1 经一次萃取后留在水相中A的质量 V水 （ ） m =m （ ） 1 0 D （ 机 +V 水 V有 ） （ ）
解:
பைடு நூலகம்
多次连续萃取的计算（2）
第二次萃取后水相中剩余溶质质量： 第二次萃取后水相中剩余溶质质量： V(有机） V 有机） （ 2 m2 = m ( ） m0 ( = ） 1 D （有机）+V 水） V D （有机）+V 水） V （ （ 经n次萃取后水相中剩余溶质质量： 次萃取后水相中剩余溶质质量： V有 ） ( 机 n m =m ( ) n 0 D （ 机 +V 水 V有 ） （ ） n次萃取后的萃取效率 为： 次萃取后的萃取效率E为 次萃取后的萃取效率 V水 ( ） n E = −( ） 1 D （ 机 +V 水 V有 ） （ ）
第6章、溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法
式中[A有]——物质A在有机相中的平衡浓度 [A水]——物质A在水相中的平衡浓度。
严格地说，只有当溶剂A在水溶液中的浓度极 低，并在两相中的分子型体相同时，KD在一 定温度下才是常数。而与溶质在整个体系中 的总浓度无关。但在分析实践中，溶质在溶 液中的浓度往往相当大，因此(1)式常发生偏 高，在此情况下，分配系数应以溶质A在两相 中的活度之比PA表示：
第六章 溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法
基本原理； 溶剂；无机萃取体系的分类； 萃取条件的选择； 萃取分离操作； 逆流萃取；双水相萃取；超临界萃取；固相微萃 取(SPME)技术；反胶束萃取；凝胶萃取。 重点：溶剂、萃取条件的选择和超临界萃取、固 相微萃取技术。
§1. 基本原理
萃取过程的本质
无机盐类溶于水中并发生离解时。便形成水合离子。 如Al(H2O) 63+、Zn(H2O) 42+ 、 Fe(H2O)4Cl4-等，它们易溶于水而难溶于有机溶剂。 这种性质称为亲水性。许多有机化合物(油脂、萘、 蒽等)难溶于水而易溶于有机溶剂，这种性质称为疏 水性。如果要从水溶液中将某些无机离子萃取至有 机溶剂中，必须设法将其亲水性转化为疏水性。因 此萃取过程的本质，是将物质由亲水性转化为疏水 性的过程，其起作用的是萃取剂反应基团的活性。
式中[A]有和[A]水分别代表溶质A在有机相 和水相中的不同化学型体的总浓度。
三、分离系数(分离因数)
在同一体系中有两种溶质A和B，它们的萃取常数分别的为DA 和DB，这两个数的比值称为分离系数(β)
β=l，即DA = DB ，表明A和B不能分离。
β>l，即DA > DB ，表明A和B可分离，而β值越大，分离效 果越好。
溶剂萃取法
溶剂萃取法
溶剂萃取法（一般称：萃取法），是指利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。
例如，用四氯化碳从碘水中萃取碘，就是采用萃取的方法。
萃取分离物质的操作步骤是：把用来萃取（提取）溶质的溶剂加入到盛有溶液的分液漏斗后，立即充分振荡，使溶质充分转溶到加入的溶剂中，然后静置分液漏斗。
待液体分层后，再进行分液．如要获得溶质，可把溶剂蒸馏除去，就能得到纯净的溶质。
萃取的机理既有物理的溶解作用，又有化学的配合作用，是一个复杂的物理溶解过程。
按照萃取机理的不同，可分为五种类型：简单分子萃取、中性配合萃取、酸性配合萃取、离子缔合萃取和协同萃取。
系统溶剂萃取法
系统溶剂萃取法
溶剂萃取法是一种简单的方法，其中研究生们可以在提取、离子交换和分离复杂样品
中高度纯化目标物质的过程中发挥重要作用。
在有机化学领域，有两种通常使用的溶剂萃
取系统，即醚-氯醇系统和醚-烷醇系统。
醚-氯醇系统通常用于提取和精炼低水基的有机物，如有机化合物的酸性离子。
当研
究生将氯醇加入到反应混合液中时，氯醇会与混合液中的混合物形成一个可溶解的氯醇溶液，从而将反应混合液的组分分离出来。
这个溶剂系统可以有效地提取酸性离子，但不能
提取不构成可溶解溶液的有机物组分。
总的来说，溶剂萃取系统是一种有效的方法，可以帮助研究生们在纯化复杂样品过程
中发挥重要作用，而且可以更快、更有效地完成很多纯化步骤。
然而，研究生也必须了解
溶剂萃取系统的使用原理，以便有效、准确地使用这种技术。
因此，研究生必须不断学习，以便了解有关溶剂萃取系统的一切，并确保在这种系统中能够取得精确的实验结果。
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讨论
Ａ． V有/V水与D对mn的影响相同， 可以相互补偿 Ｂ．若V有一定，通过少量多 次萃取可以提高E
3.2萃取过程和萃取体系的分类
（ 1 ）萃取过程
水相中的作用：形成可萃取的配合物
两相间的分配作用：按分配定律 溶质在有机相中的作用
非极性共价分子——直接萃取 无机离子 水合离子——萃取剂
（3）萃取体系的分类
（分子分母同除以( A总 ) 水 V有） 100
D 100 D V水 V有
(4)分离系数β
D A 两种不同组分分配比的比值 DB
物化中，对于热力学体系，一定T、P下，A在 两相中达到平衡时：
水 有
－化学势
水 水 RT ln a水 有 有 RT ln a有 水 RT ln a水 有 RT ln a有
第三章 萃取分离法
分类
液-液萃取分离
微波萃取与超声萃取
超临界萃取
双水相萃取
一.液 液 萃 取
液液萃取法简称萃取分离法，它是利用与 水不相混溶的有机溶剂同试液一起振荡，一 些组分进入有机相，另一些组分仍留在水相 中，从而达到分离的目的。可用于大量元素 的分离，也适用于微量元素的分离和富集。 萃取过程的本质是将物质由亲水性转化为 疏水性的过程。
-
I I2有
3
K f [I ] [I 2 ][ I ]
3 -
K D [I 2 ]有 [I 2 ]水
KD D [I 2 ]水 [I 3 ] 1 K f [I ]
[I 2 ]有
例２．pH影响：用乙醚萃取苯甲酸
( HBZ ) 水 ( HBZ )有 KD [ HBZ ]有 [ HBZ ]水
液-液 萃 取
3.1 萃取分离的基本参数 3.2 萃取过程和萃取体系的分类 3.3 几种重要的萃取体系的讨论 3.4 有机物的萃取 3.5 萃取操作
3.1萃取分离的基本参数
(1)分配定律
当溶质A在两种互不相溶的溶剂（如：水和有 机相）中分配，有：A水 A有机 在分配过程达到平衡后，溶液A在两种溶剂中 浓度的比值为分配系数KD
(C2H5)2N O N(C2H5)2 +
C COOH （GaCl4）－ 罗丹明B阳离子 镓的络阴离子
(2) 协同萃取体系
同时使用两种以上萃取剂，大大提高萃取效率
CF3 C HC C S O O O O U O O CF3 C CH PR3 C O S
Uo22+-TTA-TBPO
La+与噻吩甲酰三氟丙酮（HTTA）形成的螯合物为La(HTTA)3(H2O)2,加入1，
需要注意的问题：
盐析作用 <1>阴离子↑，同离子效应 <2>减少了水分子与被萃取金属离子的结 合能力 <3>减弱水的偶极矩作用
需要注意的问题：
盐析作用
盐析剂
{
易溶于水，不溶于有机溶剂 不发生化学反应 不妨碍测定
铵盐、硝酸盐、硫氰酸盐、卤化物
3.3.3 三元络合萃取体系
(１) 形成三元络合物
[ A有 ] [ A水 ]
(m0 m1 ) V有 m1 V水
V水 m1 m0 ( ) DV有 V水 V水 V水 m2 m1 ( ) m0 ( )2 DV有 V水 DV有 V水 ． ． ． V水 mn m0 ( ) n m0 ( DV有 V水 1 )2 V有 D 1 V水
有机溶剂中Men 的总浓度 D n 水溶液中Me 的总浓度 [ MeRn]有 [ Men ] [ MeRn]水 K DX K f [ R ] 1 [R ] K f
n n
(
乘[ R ]n
除[ MeRn]水
)
[ HR ]水 n （代入[ R ] K i , K K f i 可忽略） [H ] K DX K f K in [ HR ]有 n ( ) n K DR [H ]
分配反应： [H30+·Fe(H20)2Cl4-]水 + [H30 ·Fe(H20)2Cl4 ]有 [R2OH+·Fe(R20)2Cl4-]水 + [R2OH ·Fe(R20)2Cl4 ]有 [R2OH+·Cl-]水 + [R2OH ·Cl ]有
需要注意的问题：
溶液酸度：酸度足够 溶剂：ROR<ROH<RCOOH<RCOOR< RCOR<RCOH 络阴离子的亲水性和稳定性： 亲水性弱，稳定性好
ln a有 a水
水 有
RT
用PA表示热力学分配常数：
水－有 a有 exp( ) PA RT a水 [ A]有 有 有 K D· [ A]水 水 水
以上校正了溶液浓度 质点间作用力
例１．Ｉ2在水相和有机相中存在形式对D 的影响
I2 I I2水
(4)目标产物的分配系数一般大于3，大多数情况下， 目标产物有较高的收率。 (5)大量杂质能够与所有固体物质一起去掉，与其它 常用固液分离方法相比，双水相分配技术可省去1～ 2个分离步骤，使整个分离过程更经济。 (6) 有生物适应性，组成双水相的高聚物及某些无机 盐对生物活性物质无伤害，因此不会引起生物物质 失活或变性，有时还有保护作用。
8-羟基喹啉 内络盐体系 HAA H3C C CH2 C CH3 O O 离子缔合物体系 酸性磷体系 三元络合物体系 熔融盐体系
共萃取体系
3.3几种重要的萃取体系的讨论
3.3.1形成鳌合物（内络盐）的萃取体系 3.3.2形成离子缔合物的萃取体系 3.3.3三元络合萃取体系
3.3.1形成鳌合物的萃取体系
双水相萃取技术的特点 (1)系统含水量多达75％ ～90％，两相界面张力极 低，有助于保持生物活性和强化相际间的质量传递， 但也有系统易乳化的问题，值得注意。 (2)分相时间短(特别是聚合物／盐系统)，自然分相 时间一般只有5～15min。 (3)双水相分配技术易于连续化操作。若系统物性 研究透彻，可运用化学工程中的萃取原理进行放大， 但要加强萃取设备方面的研究。
3.3.2形成离子缔合物的萃取体系
例：用乙醚萃取FeCl3——佯盐萃取 水相中的反应：
Fe(H2O)63++4ClFe(H20)2Cl4-+4H2O Fe(H20)2Cl4-+2R2O Fe(R20)2Cl4-+2H2O H30++R2O R2OH+(佯离子)+H2O H30++Fe(H20)2Cl4[H30+·Fe(H20)2Cl4-] R2OH++Fe(R20)2Cl4[R2OH+·Fe(R20)2Cl4-] (佯盐) R2OH++Cl[R2OH+·Cl-]
(1)萃取平衡
萃取剂在水相和溶剂相中的分配平衡； 萃取剂在水相中的电离平衡； 被萃取离子和萃取剂的络合平衡； 生成内络盐在水相和溶剂相中的分配平衡；
(2) 萃取速率1ຫໍສະໝຸດ Men+4
[Me(H2O)n]n+ 水相 有机相
2 3 HR+H2O
[Me(H2O)n]n++nRMeRn
5
R-+H3+O
[ BZ ][ H 3 O] Ka [ HBZ ]水
HBZ H 2O BZ H 3 O
[ HBZ ]有 D K a [ HBZ ]水 [ HBZ ]水 [ BZ ]水 [ HBZ ]水 [ H 3 O] KD 1 Ka [ H 3 O]
[ HBZ ]有
10—邻二氮杂菲或2，2—联吡啶等杂环萃取剂（以S表示），它表示置换上述
螯合物中的水分子形成La(HTTA)3S三元络合物
3.3.4 有机物的萃取
相似相溶原则： 极性组分易溶于极性溶剂 非极性组分易溶于非极性溶剂
3.5 萃取操作
间歇萃取法 萃取速度：化学反应和扩散速度 设备：分液漏斗 乳浊液的形成：剧烈摇动、两相比重差小、、表面张力小、存在表面活 性剂等 破乳：选用水溶性小黏度低的有机溶剂，如粘稠溶剂用煤油或四氯化碳 稀释；乙醚乳浊液用少量乙醇或异丙醇破坏；中性盐以增加表面张力； 混合溶剂等。 洗涤 反萃取
注意：
推导中作了几个假设：
被萃取金属离子在有机相中只有一种存在形式；
被萃取金属离子在水相以离子形式存在； 假定溶液为稀溶液。
萃取条件的选择： 萃取剂：能形成稳定的鳌合物、酸性 强的萃取剂，且形成鳌合物疏水性强 萃取溶剂
萃取酸度
D K ' [ H ] n D E E 100 D D 1 100 E lg D lg E lg(100 E ) lg K ' npH 当： pH pH
1 2
E 50
D 1
当存在A．B
*' A
且E 50
1 1
lg D A lg K n A pH A 2 0 lg DB lg K nB pH B 2 0 n A nB n lg K lg K n( pH B 2 pH A 2 )
*' A *' B 1 1 *' B
(3)萃取百分数E
A在有机溶剂中的总含量 E A在两相中的总含量
（A总） 有V有 100 （A总） （A总） 有V有 ＋ 水V水
E与D的关系
E ( A总 )有V有 ( A总 )有V有 ( A总 ) 水 V水 ( A总 ) 有 ( A总 )水 ( A总 )有 ( A总 )水 V水 V有 100
[ A]有机 [ A] 10 5 ~ 10 3 KD [ A]水 A在两相中存在形式相同