第五章萃取分离法第五章萃取分离法将样品中的目标化合物选择性地转移到另一相或选择性地保留在原来的相中（转移非目标化合物），从而使目标化合物与原来复杂基体相互分离的方法萃取分离法第五章萃取分离法超临界萃取溶剂萃取固相萃取按萃取相分类第五章萃取分离法orgorg有机相中各形态的总浓度水相中各形态的总浓度分配平衡常数溶剂萃取分配比aqorg第五章萃取分离法重要的萃取体系萃取分离基本原理有机物萃取溶剂萃取萃取方式与萃取装置溶剂萃取分离的实际应用第五章萃取分离法溶剂萃取100%=aqorg溶质在有机相中的量溶质在两相中的总量萃取分离基本原理萃取率aqorgaqorg经n次萃取后水相中残留溶质的平衡浓度水相中溶质的初始浓度第五章萃取分离法溶剂萃取100%萃取分离基本原理等体积萃取时第五章萃取分离法溶剂萃取萃取分离基本原理实例分析：已知碘在四氯化碳和水中的分配比为85，有10mL水溶液中含碘1mg，用9mL四氯化碳萃取1次和每次3mL四氯化碳连续萃取3次，求两种情况下的萃取率和水溶液中残留的碘量第五章萃取分离法溶剂萃取0.9870.013mgmg萃取分离基本原理水溶液中残留的碘量萃取率85100%=100%98.7%1085aqorg当用9mL四氯化碳萃取1次时第五章萃取分离法溶剂萃取萃取分离基本原理水溶液中残留的碘量萃取率当用3mL四氯化碳连续萃取3次时0.000110mgmg0.0001100%=99.99%mg1mg第五章萃取分离法重要的萃取体系萃取分离基本原理有机物萃取溶剂萃取萃取方式与萃取装置溶剂萃取分离的实际应用第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系重要的萃取体系：徐光宪根据萃取机理或萃取过程中生成的萃合物的性质，将萃取体系分为：单分子萃取体系、中性配合萃取体系、螯合萃取体系、离子缔合萃取体系、协同萃取体系和高温萃取体系六类第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系单分子萃取体系单分子萃取体系：指本身为中性分子的被萃取物在水相和有机相中都不与萃取剂发生化学作用，而以简单的分子形式存在，仅仅通过物理分配作用从水相转移到有机相。这类体系不加萃取剂，溶剂本身就是萃取剂。适用于水溶性有机物（砜类）、单质（He、I、Hg）、难电离无机物（HgCl）的萃取第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系中性配合萃取体系中性配合萃取体系：指被萃取物与萃取剂形成中性配合物后被萃取到有机相的体系。中性萃取剂：中性含磷萃取剂：磷酸三丁酯(TBP)，萃取铀中性含氧萃取剂：酮类、酯类、醇类、醚类常用甲基异丁基酮、仲辛醇中性含硫萃取剂：亚砜和硫醚良萃取剂中性含氮萃取剂：吡啶第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系中性配合萃取体系的应用萃取强酸：用极性有机溶剂如醇、醚、酮、酯萃取强酸极性含氧溶剂对各种酸的萃取规律：相对较弱的强酸容易与中性萃取剂形成缔合物分子而易于萃取，如HNO的萃取性能好;被萃取酸分子体积越大越易被萃取，如HCl、HBr、HI和HClO的被萃取能力依次增强；水合能力越强的酸越难被萃取，如H的水合能力较其他常见无机酸强，故难被萃取第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系中性配合萃取体系的应用萃取金属离子：从硝酸水溶液中萃取金属离子时，通常以M(NO型中性配合物的形式被萃取从盐酸(或氢溴酸、氢碘酸、硫氰酸)水溶液中萃取金属离子时，通常以H型配合金属酸的形式被萃取从高氯酸水溶液中萃取金属离子时，通常以离子对的形式被萃取从硫酸水溶液中萃取金属离子的效果很差第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取体系：在水相中金属离子与弱酸萃取剂结合生成中性螯合物（螯合物不含亲水基团）而被萃取金属离子不发生水解的范围内提高pH有利于萃取，利用pH的不同可以达到分离的目的第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取剂分类：8-羟基喹啉：可与多种金属离子反应生成难溶于水的内络盐沉淀，一般用氯仿萃取之。各种金属离子分配系数各不相同，可控制不同的酸度，提高萃取的选择性，达到分离的目的第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取剂分类：双硫腙：以四氯化碳作溶剂，可萃取Ag等离子。同样利用控制溶液酸度的方法提高萃取的选择性第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取剂分类：铜铁试剂(NCP)：可与多种金属离子反应生成易溶于有机溶剂的内络盐，如用氯仿萃取Al等离子第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取剂分类：乙酰基丙酮(HAA)：可与Al等金属离子生成内络盐，可用氯仿、四氯化碳、苯、二甲苯萃取，也可用乙酰基丙酮直接进行萃取第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系螯合萃取体系螯合萃取剂分类：二乙基胺二硫代甲酸钠(DDTC)：可与Ag等金属离子生成内络盐，可用四氯化碳或乙酸乙酯萃取第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系离子缔合萃取体系离子缔合萃取体系：指阴离子和阳离子在水溶液中相互缔合后进入有机相的体系，离子缔合萃取平衡比较复杂，定量处理比较困难第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系离子缔合萃取体系胺类萃取体系：以有机胺类作离子缔合萃取剂的体系，常用脂肪胺（叔胺），可萃取金属离子和无机酸金属以配阴或阳离子被萃取冠醚、穴醚萃取体系：对碱金属和碱土金属具有良好的萃取能力第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系协同萃取体系协同萃取体系：当使用两种或两种以上萃取剂同时萃取某一物质时，若其分配比显著大于相同浓度下各单一萃取剂的分配比之和，则该体系具有协同萃取效应第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系协同萃取体系有协同萃取时：D协同无协同萃取时：D协同反协同萃取时：D协同协同萃取系数：R=D协同R＞1时有协同萃取效应第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系协同萃取体系P204与中性含磷萃取剂萃取铀酰离子的协同萃取系数萃取剂TBPBDBPTOPO单独用中性含磷萃取剂D0.00020.0020.06单独用P204萃取剂D5用混合萃取剂的D协同协同萃取系数R3.525.925.9注：P204：二-二乙基己基）-磷酸，TPB:磷酸三丁酯，BDBP:二丁基磷酸丁酯TOPO：三辛基氧磷，水相含硫酸，pH=第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系高温液-液萃取高温液-液萃取体系：主要在核原料工业有过研究，分为熔融盐萃取、熔融金属萃取、高温有机溶剂萃取第五章萃取分离法溶剂萃取重要的萃取体系高温液-液萃取熔融盐萃取：以熔融盐作萃取剂。如用熔融MgCl从熔融的铀-铋合金中萃取裂变产物元素，在MgCl盐中加入一定量KCl和NaCl降低熔点，裂变产物中第1、2、3族元素和稀土元素等被氯化进入盐相，而 MgCl 中的Mg被还原进入铀-铋合金相第五章 萃取分离法 溶剂萃取 重要的萃取体系 高温液-液萃取 熔融金属萃取：如用熔融的金属Mg与经过辐照的熔融金属 铀相接触，由铀辐照所产生的钚从熔融铀中熔到熔融Mg中 ，达到铀-钚分离目的，将Mg蒸发得金属钚 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 重要的萃取体系 高温液-液萃取 高温有机溶剂萃取：如用TBP的多氯联苯溶液在150高 温下，从硝酸镍-硝酸钾的低熔混合物（熔点130）中萃 取Er、Nd、Am、Cm、Np等镧系和锕系元素的硝酸盐。 比常温萃取这些元素的萃取分配比提高2-3个数量级 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取剂的基本要求 具有至少一个萃取功能团：通过功能团生成萃合物 具有足够的疏水性：保证分配比足够大 良好的选择性：获得高分离因子和良好选择性 有较高的萃取容量：选择分子量不很大、与金属离子配位 数较低的配体试剂作萃取剂，有利于提高萃取容量 良好的物理性质：与水密度差大、黏度和表面张力小有利 于分层，沸点高、蒸汽压低和闪点高有利于操作安全性 第五章 萃取分离法 重要的萃取体系 萃取分离基本原理 有机物萃取 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 溶剂萃取分离的实际应用 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 有机物的萃取 根据“相似相溶”原则，选择适当的溶剂和萃取条件，可以 从混合物中萃取某些组分，达到分离的目的 极性组分和非极性组分的萃取分离比较容易，如从丙醇和 溴丙烷的混合物中可用水来萃取极性丙醇而与溴丙烷分离 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 有机物的萃取 有时需选择和控制适当的萃取条件使混合物中各组分的极 性发生改变，同时选用适当的溶剂实现萃取分离的目的 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 有机物的萃取 NaHCO 用萃取水相：羧酸钠 羧酸、酚、胺和酮混合试样NaOH 相：胺和酮HCl 相：酮 第五章萃取分离法 重要的萃取体系 萃取分离基本原理 有机物萃取 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 溶剂萃取分离的实际应用 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 间歇萃取法 连续萃取法 逆流萃取法（略） 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 间歇萃取法 间歇萃取法步骤： 取一定体积的试样于分液漏斗中，加入萃取剂，调 节到最佳分离条件（酸度、掩蔽剂等），并加入一定体 积的有机溶剂，盖上顶塞剧烈摇动数分钟（注意放气） 静置待两相分层后，转动分液漏斗的旋塞，使下层液体 （水溶液层或有机溶剂层）流入另一容器中从而分离。 间歇萃取法简单、快速，但要求分配比D足够大 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 间歇萃取法 间歇萃取法装置： 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 连续萃取法 连续萃取法步骤： 从烧瓶中不断地蒸发出萃取用的溶剂，让它冷凝下 来，连续地通过被萃取的溶液，进行萃取，萃取液分离 后仍流回原来的烧瓶中。在烧瓶中再把溶剂蒸发出来， 再次冷凝、萃取，重复上述过程。已被萃取的溶质留在 烧瓶中，因而逐渐浓缩，被萃取溶液中溶质浓度逐渐减 小，直到萃取完毕。 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 连续萃取法 有机溶剂比水轻的 连续萃取法装置： 赫柏林式连续萃取器A烧瓶、B冷凝器、C细长玻璃漏斗 D细长玻璃板，分散溶剂成细滴流 出，与E中被萃取液接触发生萃取 适用于萃取无机水溶液 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 连续萃取法 有机溶剂比水轻的 连续萃取法装置： 适用于所用溶剂不易蒸馏，如： 成功分离有机酸和有机碱A锥形瓶、B磁子、C分液柱 D分液漏斗 施玛尔式连续萃取器第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 连续萃取法 有机溶剂比水重 的连续萃取法装置 储器式连续萃取器有机溶剂层 水溶液层 水溶液层 有机溶剂层 第五章 萃取分离法 溶剂萃取 萃取方式与萃取装置 连续萃取法