络合萃取的基本原理

络合萃取极性有机物的

研究进展

河南大学李德亮

一萃取分类二络合萃取的基本原理三络合萃取研究现状

四盐效应对络合萃取平衡的影响五络合萃取展望一、萃取分类1.从萃取机理来分：①简单分子萃取②中性溶剂化萃取③酸性络合萃取④离子对缔合萃取⑤协同萃取等2.按照萃取过程中萃取剂和待离物质之间是否发生化学发应来：物理萃取和化学萃取物理萃取：基于相似相溶原理化学萃取：溶质与萃取剂间的相互作用极性有机物溶液的分离方法二、络合萃取的基本原理1.原理：第一步溶液中的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，并使其转移到萃取相内达到分离的目的。第二步则是根据敏感条件进行逆向反应使萃取溶剂再生以循环使用，溶质回收利用。可用公式简单的表示为：

溶质

＋

n络合剂

络合物

络合物

溶质

＋

n络合剂

络合萃取的典型相平衡关系络合萃取是基于溶质的Lewis酸(或碱)性官能团与萃取剂的Lewis碱

(或酸)性官能团的相互作用而进行的一种分离方法。由于其化学键能一般在10-60kJ/mol，既能形成络合物，实现相转移，又能使络合剂在反萃时容易再生。因此该方法既保留了化学萃取高效性、高选择性的优点，又克服了其可逆性差的不足，还吸收了物理萃取操作简便、成本低、溶质与溶剂能回收利用的优点，所以用络合萃取技术分离有机酸、有机碱、两性有机物稀溶液具有潜在的巨大优势。

2.分离对象的特征①待分离溶质一般是带有Lewis酸或碱性官能团②分离体系一般是稀溶液<5%③待分离溶质亲水性强，亲油性差④溶质挥发性差3.络合剂的选择①络合剂应具有与待分离溶质相对应的官能团，且其键能适中(一般10-60kJ/mol)，既能形成络合物，实现相转移，又能使络合剂在反萃时容易再生。适合络合萃取分离的键能范围②络合剂具有良好的选择性，萃水量应尽量小或易实现溶剂中水的去除。③络合萃取过程中应无其它副反应，同时络合剂热稳定性要强。④反应速率快，在其正负反应方向上均应在不同的条件下具有足够快的动力学机制。4.稀释剂（助溶剂）的选择

稀释剂应促进络合物的形成和易于实现相转移,不但应是络合剂的良好溶剂，而且还要有调节所形成混合萃取剂的粘度、密度、界面张力等参数的功能，便于实现液液萃取。

5.络合萃取的优点①高效性②高选择性③反萃和溶剂再生容易实现④二次污染小,操作成本低6.萃取机理三、络合萃取研究现状

3.1

含Lewis酸性官能团(-COOH、-SO3H)有机物稀溶液的络合萃取

共19篇论文（1）姚忠等,2001年在南京化工大学学报,

以TOA为萃取剂,讨论了在不同的无机离子存在下对丙酮酸络合萃取的影响,及三辛胺提取L-苯丙氨酸转化液中的丙酮酸。(2)张英等采用TOA为络合剂，正辛醇为稀释剂，系统的研究了水相pH值及络合剂含量对单组分乳酸、醋酸及其混合物萃取特性的影响，并建立了其数学模型。(3)管国峰等用磷酸三丁酯为络合剂，选用正辛醇为稀释剂，提出了萃取丁酸的工艺条件。在此基础上，采用磷酸三丁酯、三烷基胺对柠檬酸稀溶液进行了络合萃取，探讨了萃取柠檬酸的机理。还有12篇.在这方面做的较好的是清华3.2含lewis酸性官能团(-OH)有机物的络合萃取

酚是一种Lewis酸，含酚废水污染范围广、危害性大。许多国家都对此类废水制定了严格的排放标准。在1985年，MacGlashan用25％TOPO的异丁基酮溶液对苯酚稀溶液的络合萃取进行了系统的研究，发现对其提供了很大的分配系数，但对二元、三元酚萃取效果较差。

2003年李改枝以磷酸三丁酯萃取对邻苯二酚陆嘉昂等用磷酸三丁酯和三烷基胺萃取β-萘酚彭盘英用自配PCW-4络合萃取剂萃取6-硝基间甲酚(农药除草剂原料)

3.3碱类有机物稀溶液的络合萃取

蔡锐选择磷酸三丁酯为络合剂，三氯乙烯为稀释剂对己内酰胺废水进行了研究黄天寅采用络合萃取与其它处理工艺联合，处理了氯硝柳胺生产废水,使出水水质达到GB8978-96中的一级排放标准。既回收了有价值的物质，又降低了废水费用。3.4同时含有Lewis酸、碱性官能团有机物稀溶液的络合萃取我们以TRPO为络合萃取剂，系统的研究了稀释剂种类、溶液pH值等对对氨基苯酚萃取分配系数的影响。在此基础上，我们采用三烷基胺与二（2－乙基己基）磷酸、TRPO与二（2－乙基己基）磷酸为混合络合剂，对PAP进行了进一步研究。发现混合络合剂具有明显的协萃效应。

金晓红采取P204对湖北化工公司的对氨基苯酚废水进行了试验;刘阳生用P204萃取了氨基苯甲酸;秦炜测定了稀释剂、磷氧类和胺类络合剂对苯胺2,5-双磺酸萃取平衡的影响;刘阳生和YoshinoriIhara研究了氨基酸萃取。3.5一些新发展的技术萃取色层法,把萃取与层析结合起来，兼备了高选择性和高分辨率、传质快的优点。郭欣等提出了流动注射在线萃取有机相汞还原原子荧光光谱法测定汞的新方法，提高了测定的灵敏度并消除了干扰。与ICP-AES联用测定钛白废酸中的钪。超临界络合萃取技术近些年发展起来的一项新技术，目前的应用主要在重金属萃取方面四、盐效应对络合萃取平衡的影响

盐对非电解质溶解度的影响通称为盐效应，常用来从水溶液中分离亲水的有机组分或沉淀蛋白质以及环保污染物的预防。盐的存在可以改变非电解质在水溶液的活度系数，从而可能导致体系分相，甚至进一步影响体系的液-液平衡。姚忠以TOA为萃取剂，在不同离子类型及离子强度下对丙酮酸的络合萃取过程进行了研究。结果表明，在一定pH范围内，随无机离子浓度的增加，丙酮酸分配系数随盐浓度的增加而迅速降低；刘公和以醋酸异丙酯为萃取剂,考察了萃取剂种类、盐的浓度、樟磺酸对萃取分配系数的影响。提高了醋酸异丙酯萃取废酸水中醋酸的分配系数，使醋酸回收率>95%。周守勇讨论了盐效应对辛胺萃取间苯二酚分配比的影响，并得出了相应的经验公式。研究表明:水溶液中盐析剂的存在有利于间苯二酚的萃取。五、开发与展望络合萃取对极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性，lewis酸碱理论、软硬酸碱理论是络合剂选择的基础。总的来说:若被分离化合物是Lewis碱，选择Lewis酸性络合剂；若被分离化合物是Lewis酸，选择Lewis碱性络合剂；若被分离化合物是两性有机物，一般选择与其酸(或碱)性较强基团性质相反的碱(或酸)性络合剂，或采用协萃萃取剂。然而在对实际体系进行处理时，还应考虑络合剂、稀释剂、助溶剂的水溶性、毒性、粘度、密度、界面张力等参数和动力学因素及价格、被萃取体系的操作可行性。(1)尽管络合萃取发展迅速，但对其规律性的认识还远远不够，特别是多数萃取剂及溶剂有毒、价格较贵，且在水中有微量溶解损失，会给环境带来二次污染及降低其经济效益。因而寻找高效、低毒（无毒）、价格低廉、溶解度更小的萃取剂，已成为目前值得研究的课题。(2)溶液中盐的存在对极性溶液的萃取有很大影响，可以改变萃取环境，甚至影响体系的液-液平衡。然而有关盐效应对络合萃取平衡的研究还较少，对其规律性的认识尚需进一步探讨。(3)协萃-络合萃取是依据协同萃取和可逆络合萃取原理，最近提出的一种分离极性有机物稀溶液的新方法，由于它兼具协萃和络合萃取的特点，具有更高的选择性和高效性，因而具有更广阔的开发前景。(4)近几年研究者对有机酸研究的比较多，而对有机胺、两性官能团化合物研究的还比较少，尤其是对含两性官能团极性有机物萃取机理的认识还远远不够。(5)天然产物成分复杂且极性差别大，在其分子结构中大多含有明显