溶剂萃取分离技术

到平衡的速度也就越快。因此要求两相的液
滴应尽量细小化。平衡后，各自相的液滴还
要集中起来再分成两相。通常溶剂萃取指物
质由水相转入另一与水相不互溶的有机相后
实现分离的方法。
萃取分离特点：简便 、快速、应用广
溶剂萃取的基本原理
1.为什么溶质会转移？ 2.如何达到分配平衡？
水相：样品液 试剂 萃取体系 有机相：萃取剂 / 溶剂
上式可进一步简化：
D
[ MRn ] 有 [ M n ]
D
[ MRn ]有 [ MRn ]
[ MRn ] [M n ]
f
D K DX K
[ R ]n

K K K
DX
K K K K
f
K K
f
n a
[ HR [ H [ H ( )
n

] ]
● 极性和非极性有机混合物
如丙醇和溴丙烷混合物，可加入水萃取丙醇；马 来酸酐和马来酸混合物，可加入苯萃取马来酸酐。
● 极性相差不大的混合物
对于这类混合物，应选择合适的萃取条件，使混 合物中某些组分与其它组分性质有较大的差别，同 时选择合适的溶剂进行萃取。例如，
● 羧酸、酚、胺和酮混合物的分离 ● 甲苯、苯胺和苯甲酸的分离
4)
螯合物在两相中的分配
MRn 水 MRn有 K DX [ MRn ]有 [ MRn ]水
萃取反应为： M n nHR有 MRn有 nH
Kex [ MRn ] 有 [ H ]n [ M ][ HR]n 有
当萃取反应达到平衡时，金属离子在两相中的分 配比为：
D [ C M ]有 [ C M ]水 [ MRn ]有 [ M n ] [ MRn ]
影响金属螯合物萃取的因素
1）酸度
lg D lg K * n lg[ HR]有 npH
当 V有 V水 时，
D
E 100 E
，则有
lg D lg E lg(100 E )
在溶剂萃取中，pH1/2和萃取曲线是两个很重要 的数据图表。
Zn范围 Hg完全萃取
pH1/2
萃取曲线的基本特征： 沿横轴的pH值（曲线位置）取决于表观萃取常数的大小； 曲线的斜率取决于金属离子的电荷数，n越大，曲线越陡，越 有利于分离； 可直观估计分离的可能性。
3) 萃取剂的性质
n K f K DX K a [ MRn ]有 n D ( ) n K DR [H ]
4) 溶剂性质
n D1 K DX ,1 K DR , 2 n D2 K DX , 2 K DR ,1
§3.1.3 缔合物萃取
阳离子和阴离子通过静电引力相结合而 形成的电中性化合物称为离子缔合物。如 果该缔合物具有较大的疏水性，那么它易 溶于有机溶剂而被萃取。即，
§3.3 微波萃取
微波加热特性：微波辐射能够穿透一些介 质，直接把能量作用到反应物上使极性分 子每秒产生25亿次以上的分子旋转和碰撞。 能量传递方式与传统的传导加热方式不同， 不仅加热速度快，而且可控能力强，从而 量化地为反应提供精确的能量。。
微波萃取是利用微波能强化溶剂萃取的效率， 使固体或半固体试样中的某些有机成分与基体 有效地分离，并能保持分析对象的原本化合物 状态。 特点：快速、节能、节省溶剂、污染小；有利 于热不稳定物质，较少受被萃物极性的限制 实验条件：萃取剂及用量，时间、温度和压力 应用：提取土壤和沉积物中的多环芳烃等污染 物；动植物中的天然产物
新鲜 水相
物料（A+B) 有机相 水相
新鲜有 机相
新鲜有 机相
新鲜 水相
A
B
逆流型多级萃取方式
例 3.1 8-羟基喹啉/氯仿萃取La3+
10mL氯仿一次萃取，E = 95.6%
10mL氯仿分二次萃取：
第一次，E 1= 91.5%
第二次，E 2= 99.3%
可见，连续两次萃取提高了萃取率。
在实际工作中，人们所关注的是被萃物 分配在两相中的实际总浓度各为多少，而 不是它们的具体存在的型体。
分配比
D
C A( 有 ) C A( 水 )
即，在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物质 在有机相和在水相的总浓度之比。
分配系数和分配比的比较
●概念不同，关注的对象有差别 ●两者有一定的联系
分配比随着萃取条件变化而改变。 因而改变萃取条件，可使分配比按照 所需的方向改变，从而使萃取分离更 加完全。
w1 w0 (
V水 DV有 V水
）
每次用V有 新鲜溶剂，连续萃取n次，则水相被萃物的剩 余量为：
w n w0 (
V水 DV有 V水
）n
萃取进入有机相的被萃物总量为：
V水 DV有 V水
w w0 w n w0 [1 (
）n]
w0 wn E (%) 100 w0
KD 表示在特定的平衡条件下，被萃物在两 相中的有效浓度（即分子形式一样）的比值； 而D表示实际平衡条件下被萃物在两相中总浓 度（即不管分子以什么形式存在）的比值。 分配比随着萃取条件变化而改变。
分离系数： A/B = DA / DB
“表示两种分离组分分离的可能性和效果”
问题： DA 和DB相差不太大，如何处理？
§3.2 液固萃取----索氏 (Soxhlet) 萃取
液固萃取，又称浸取或提取，是一种分 离和富集某些天然产物、生化试剂和添加剂 的有效手段。由于溶剂渗入固体试样内部是 比较缓慢的过程，因此液固萃取需要较长的 时间，一般需要连续萃取。
索氏 (Soxhlet) 萃取器
常将试样置于索氏萃取器中，用 溶剂连续抽提，然后蒸出溶剂， 便可达到含量较原试样增加上百 倍的试液，有利于后续的测定。
H O Ni
2+
O
CH3
C C
N N
OH OH
CH3 CH3
C C
N Ni N
O
N N
O
C C
CH3 CH3
+ 2
CH3
Ni(H2O)62+
丁二酮肟Байду номын сангаас
H
NiDx2/CHCl3
中和电荷
引入疏水基
萃取剂----“运载工具”
亲水性水合阳离子→中性疏水螯合物→ 萃入有机相
+
8-羟基喹啉
萃取法基本参数
① 分配定律和分配比
n n
DX
f
n a n a
1 ]n [ HR [ H

( ]
有
[ HR
K )
n
]
DR
有
)
n
DX
K ]

n DR
]
K*
(
[ HR [ H
有
]
从分配比公式可以看出： 分配比与被萃物的浓度[Mn+]无关，即不管 其含量多少，萃取率都一样，符合定量分离 的要求； 决定螯合物萃取的分配比大小有许多因素， 包括萃取剂的Ka, KD及其浓度以及水溶液的pH 等； 在同一萃取体系中，不同离子的分配比是 水溶液pH和萃取剂浓度的函数。
1)
萃取剂在两相中的分配 HR水HR有 K DR [ HR] 有 [ HR]
HR R H [ R ][ H ] Ka [ HR]
2) （弱酸）萃取剂在水相中的电离
3)
螯合反应
M n nR MRn [ MRn ] Kf [ M n ][ R ]n
在实际工作中，pH1/2 常用来表示某一萃取体系中，不同金 属离子的萃取能力。
pH1/ 2
1 lg K *' n
pH1/2也可代表金属离子的萃取特性，pH1/2越小，该离子越 容易萃取。
2) 有机试剂浓度
lg D lg K * n lg[ HR]有 npH
1 pH (lg D lg K *) lg[ HR ]有 n
两种物质的分离
在实际工作中，萃取常用于两种或两
种以上物质间的定量分离。决定两物质 萃取分离效果的是两种溶质的分配比
= D A / DB
A：易萃取组分 B：难萃取组分
要实现A与B的一次萃取完全分离，应 选择或控制萃取条件，使得DA≥102， DB≤10-2。
在萃取中， 当lgKD不满 足定量分离要求时，可采 用逆流型多级萃取方式， 经过若干级萃取后也可满 足定量分离的要求。
第三章 溶剂萃取分离技术
第三章 萃取分离
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 溶剂萃取的基本原理及参数 萃取过程和萃取体系分类 螯合物萃取体系 离子缔合物萃取体系 有机物的萃取 常用的萃取方法与萃取装置
§3.1 溶剂萃取基本原理及参数
溶剂萃取是利用液-液界面的平衡分配关系
进行的分离操作。液液界面的面积越大，达
★ 萃取剂流向：
Gas: C → D → E (g→l) Liq.: A → S(ex.) → B → C ★ 新鲜溶剂循环萃取 ★ “静态”萃取
应用 分析橡胶、塑料中添加剂。另外，一些 天然化合物的提取也采用索氏萃取技术。 例如一种高效天然的甜味剂----甜菊叶 中甜菊甙分析，是把甜菊叶粉末放在索氏 萃取器内，用乙醇回流进行样品提取的。
萃取过程
萃取过程可以看作是被萃物M在水相和有 机相中两个溶解过程之间的竞争。萃取过 程为： (E+ M)/Aq +S Aq + M-E/S
★ 有机物（包括一些在水中不离解的非极 性的共价化合物）的萃取原理适用于“相似 相溶原理”。 ★ 从水溶液中将某些离子萃取到有机相， 必须设法将离子的亲水性转化为疏水性。
萃取平衡
金属螯合物萃取体系不单是螯合物在两相 中的分离问题，而是牵涉到许多因素，如金 属离子性质、螯合剂性质、溶剂性质、溶液 酸度和其它络合剂等。现分别讨论如下：