络合萃取技术分离极性有机物稀溶液的研究

络合萃取技术分离极性有机物稀溶液的研究

基于这种逆反应反应的萃取分离方法（以下简称络合萃取法）对测定极限有机物溶液具有高效性和高选择性。1络合萃取工艺在络合萃取工艺过程中,溶液中待分离溶质与含有络合剂的萃取剂相接触,络合剂与待分离溶质反应形成络合物,并使其转移至萃取相内。进行逆向反应时溶质得以回收,萃取剂循环使用。利用通常的萃取平衡分配系数为参数进行比较,络合萃取法在低溶质浓度下可以提供非常高的分配系数值,而溶质浓度越高,络合剂就越接近化学计量饱和。因此,络合萃取法可以实现极性有机物在低浓区的完全分离。此外,由于溶质的分离取决于络合反应,络合萃取法的另一个突出特点是它的高选择性。络合萃取法分离极性有机物稀溶液的实施关键,在于针对不同的体系选定络合剂、助溶剂和稀释剂及其组成。络合剂应具有相应的官能团,与待分离溶质的缔合键能具有一定大小,便于形成络合物,实现相转移;这种缔合键能也不能过高,使络合物容易完成第二步逆向反应,络合剂容易再生。络合剂在发生络合反应、分离溶质的同时,其萃水量应尽量少或容易实现溶剂中水的去除。络合萃取过程中应无其他副反应,络合剂应是热稳定的,不易分解和降解,以避免不可逆损失。络合反应在其正负反应方向上均应在不同条件下具有足够快的动力学机制,以便使生产过程中设备的体积不致过大。在络合萃取过程中,助溶剂和稀释剂的作用是十分重要的。助溶剂可以作为络合剂的良好溶剂(如络合剂三辛基氧膦本身是固体)。一些过程中络合剂本身可能是络合物的不良溶解介质,此时,助溶剂应作为络合物的溶剂促进络合物的形成和相间转移。稀释剂的主要作用是调节形成的混合萃取剂的粘度、密度及界面张力等,使液液萃取过程便于实施。一些过程中若络合剂或助溶剂的萃水问题成为络合萃取技术使用的主要障碍时,加入的稀释剂应起到降低萃取水量的作用。许多因素会对络合萃取平衡带来明显的影响。这些影响一般称作络合萃取的“摆动效应”2醋酸稀溶液的络合萃取有机羧酸是典型的Lewis酸,易采用三辛胺(TOA)等Lewis碱性萃取剂进行萃取分离。Tamada等人戴猷元等人醋酸是一种用途广泛的化工产品。在醋酸的生产过程中及以醋酸为原料或溶剂的产品生产过程中会产生体积分数5%以下的醋酸稀溶液,这些稀溶液既污染环境又浪费资源。三辛胺(TOA)是强Lewis碱,但是纯TOA对醋酸提供的分配系数值并不理想。戴猷元等人3酚废水的净化含酚废水是一种污染范围广、危害性很大的工业废水,国内外一直对工业含酚废水的排放严格加以控制。酚属于Lewis酸,易采用络合萃取法进行分离。King等人戴猷元等人4其他行业的应用有机磺酸类化合物是重要的精细化工原料,广泛地应用在染料、轻工等行业的生产过程中。然而,这类化合物分子中除了具有磺酸基团外,同时还具有其他基团(如—CH鲁军等人5废水处理方面的有机胺类有机胺类物质包括芳香胺和脂肪胺。这类物质是重要的有机化工原料,常用于染料、有机颜料、橡胶助剂、农药、杀虫剂、造纸等行业。有机胺类的毒性大,大多数属于生物难降解物质。戴猷元等人苯胺是典型的芳香胺类物质,毒性很大,国家规定的工业废水中苯胺类物质的最高允许排放浓度为3mg/L。有关研究结果表明,直接生化法处理苯胺类工业废水是相当困难的。苯胺是典型的Lewis碱,采用络合萃取剂可提供较高的分配系数。杨义燕等人6溶剂在水溶液中的生物作用分子中同时具有两种性质官能团物质的络合萃取分离研究少有报道。这类物质具有其独特的物理、化学和生物作用的性质,广泛应用于食品、医药、染料和农药的生产及加工过程中。这类物质的分子中具有两种不同性质的官能团,因此在水溶液中存在着多个解离平衡。溶液的酸度直接影响着溶质分子的存在形态。对于双官能团溶质在水溶液中主要存在3种形态:阳离子(A6.1筛选混合溶剂在中等pH区域,对氨基苯酚在水溶液中以中性分子形式存在,它的两个解离常数pK在萃取平衡实验研究的基础上,设计筛选出20%P204+30%正辛醇+50%煤油作为分离对氨基苯酚溶液的混合溶剂。采用这一溶剂,对对氨基苯酚的废水模拟体系进行错流实验,研究结果表明,采用三级错流,废水中的对氨基苯酚的去除率达到100%。负载溶剂用2%的HCl溶液进行反洗,只需两级反萃,反萃率可以达到100%。6.2用于其他行业氨基苯甲酸是一种重要的有机化工原料。它广泛用于染料、医药等行业。氨基苯甲酸分子中具有Lewis酸性官能团—COOH和Lewis碱性官能团—NH6.3氨基苯磺酸稀释溶液的络合物对氨基苯磺酸是另一类典型的两性官能团化合物。由于磺酸基是强酸性基团,在中等pH区域,水溶液中的对氨基苯磺酸是以荷电中性分子NH6.4ph值对萃取性能的影响苯丙氨酸是中性氨基酸,有一个T-氨基,一个T-羧基及一个侧链。其净电荷的大小和符号随溶液的pH值的变化而变化。在水溶液中,苯丙氨酸存在两个解离平衡,其pKa1和pKa2分别为1.83和9.13。实验研究中,选用酸性磷氧类络合剂(P204)与稀释剂组成混合溶剂,对苯丙氨酸稀溶液进行了络合萃取实验研究。结果表明,在实验pH范围内,分配系数随pH值的增大而增大。但是,在3<pH<5时,pH值对分配系数的影响较小。分配系数还随着P204浓度的增大而增大,苯丙氨酸初始浓度对分配系数略有影响。实验发现,在萃取过程中同时存在离子交换反应和质子转移反应。实验拟合的离子交换和质子转移的反应萃取平衡常数分别为0.1889L/mol和12.77L/mol。P204对于色氨酸和异亮氨酸的络合萃取性能与苯丙氨酸相似。研