萃取分离法课件.ppt

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1、关于萃取分离法现在学习的是第1页，共76页 概 述1 1 溶剂萃取溶剂萃取又称为又称为液液液萃取液萃取 ，在分析化学中，在分析化学中，萃取分离法主要用于萃取分离法主要用于元素的分离和富集元素的分离和富集。如果被萃取组分是有机化合物，则可以取有机如果被萃取组分是有机化合物，则可以取有机相直接进行比色（分光光度法）测定，这种方相直接进行比色（分光光度法）测定，这种方法称为法称为萃取比色法萃取比色法。萃取比色法具有较高的灵。萃取比色法具有较高的灵敏度和选择性。敏度和选择性。现在学习的是第2页，共76页2.溶剂萃取定义 利用与利用与水不相溶的有机溶剂水不相溶的有机溶剂与与试液试液（一般（一般为水相）一

2、起为水相）一起振荡振荡，由于各种不同物质，在，由于各种不同物质，在不同的溶剂中不同的溶剂中分配系数分配系数的大小不等，这时的大小不等，这时一一些组分进入些组分进入有机相中有机相中，另一些组分另一些组分仍留在水仍留在水相中相中，从而达到分离和富集的目的。，从而达到分离和富集的目的。现在学习的是第3页，共76页3溶剂萃取优点 溶剂萃取具有溶剂萃取具有选择性好、回收率高、设备选择性好、回收率高、设备简单、操作简便、快速简单、操作简便、快速，以及易于实现，以及易于实现自动自动控制控制等特点，因此一直受到广泛重视。至等特点，因此一直受到广泛重视。至今为止已研究了今为止已研究了9090多种元素的溶剂萃取体

3、多种元素的溶剂萃取体系。系。现在学习的是第4页，共76页缺点：劳动强度大、有机溶 剂易挥发、易燃、毒。现在学习的是第5页，共76页第一节 溶剂萃取法的基本原理一、本质：物质由亲水性转化为疏水性的过程。.亲水性疏水性(亲脂性).亲水性:易溶于水难溶于有机溶剂的性质.疏水性:易溶于有机溶剂难溶于水的性质.现在学习的是第6页，共76页规律:(1).离子都有亲水性.(2).亲水基团越多亲水性越强.(3).疏水基团越多、分子量越大、疏 水性越强.2.选一结构相似的溶剂,使欲测物最大限度 地转入另一相中.（相似相溶规则）现在学习的是第7页，共76页 常见的亲水基团:OH、SO3H、COOH、NH2、=NH

4、等。常见的疏水基团:R、RX、Ar等。(实际上,物质形成氢键的能力是物质亲水性的重要标志 ONS)例:现在学习的是第8页，共76页用丁二酮肟作萃取剂,CHCl3为溶剂,萃取Ni2+时,Ni2+能从水相进入有机相的原因是()A.Ni2+离子的电荷被中和 B.溶液的酸度发生了变化C.引入了疏水基团D.水合离子的水分子被置换ACD现在学习的是第9页，共76页二、分配定律任何物质在水相、有机相都会有一定的溶解度。1891年，Nernst发现了分配定律：“在一定温度下，当某一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时，则该物质在两相中的浓度之比为一常数。”即：现在学习的是第10页，共76页前提：前提：1

5、1、I=0I=0 2 2、两相中存在形式相同两相中存在形式相同KD叫分配系数，仅是T的函数现在学习的是第11页，共76页校正一：若浓度较高（I 0），则应校正 I 的影 响，即用活度比PD代替浓度比KD。校正二：若萃取物在两相的存在形式不同，如发生了离解、缔合等副反应，则应校正存在形式的影响，即用分配比D。现在学习的是第12页，共76页三、D若两相体积相等,D 1,则A进入有机相的多;若两相体积相等,D 1,则A进入水相的多。现在学习的是第13页，共76页例:电离平衡:聚合平衡:分配平衡:分配比:可见：D随HAco和H+w而变！现在学习的是第14页，共76页例:配合平衡:分配平衡:分配比:可见

6、可见:D D随随 I I-W W而变而变!现在学习的是第15页，共76页在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为A.浓度比 B.萃取率 C.分配系数 D.萃取回收率C萃取分离中,在什么情况下,分配系数K与分配比D相等?A.溶质在两相中的溶解度相同B.溶质在两相中的存在形式相同C.溶质在两相中的Ksp相同D.分配系数K=1B现在学习的是第16页，共76页液-液萃取分离的基本原理是利用物质在两相中的 A.Ksp不同 B.溶解度不同 C.分配系数不同 D.存在形式不同C现在学习的是第17页，共76页四、E（萃取百分率）定义：现在学习的是第18页，共76页例1:在HCl介质中,用乙醚萃取Ga时,D

7、=18,若萃取Ga时V水=V有,则Ga的E=?解:现在学习的是第19页，共76页当 VW=VO 时,E 完全取决于D D=,E=100%,一次能萃取完全 D=100,E=99%,一次萃取不完全,需萃取二次(痕量分析一次可以)D=18,E=94.7%,D=10,E=90%,需连续萃取多次 D=1,E=50%,萃取完全比较困难 D 1,反萃取可见:当 D 较小时,一次萃取不能满足分析的要求.为提高萃取效率,可采取连续萃取的方法.现在学习的是第20页，共76页设最初:AVW mL moVo萃取完成后,W相A还剩m1 g,则有O相有:(mo-m1)g移项,整理:现在学习的是第21页，共76页在用新鲜的

8、Vo mL萃取,完成后,W相A还剩m2 g,则O相有:(m1 m2)g移项,整理:现在学习的是第22页，共76页n 次萃取,水相中剩余的量为mn g,则:现在学习的是第23页，共76页例2.有100mL含I210mg的水溶液,用90mLCCl4分别按下列情况萃取(D=85):(1)全量一次萃取;(2)每次用30mL分3次萃取.求萃取百分率各为多少?解:(1).全量一次萃取时:现在学习的是第24页，共76页(2).每次用30 mL分3次萃取时:可见:同量的萃取溶剂,分几次萃取的效率 比一次的萃取的效率高现在学习的是第25页，共76页现在学习的是第26页，共76页 用苯萃取等体积的乙酰丙酮的水溶液

9、，萃取率为84%，则乙酰丙酮在苯与水两相中的分配比是多少?若使乙酰丙酮的萃取率达97%以上，至少用等体积的苯萃取几次?D=5.25解：现在学习的是第27页，共76页1.523=0.795nn=1.9即n=2(次)现在学习的是第28页，共76页 弱酸HA在CH3Cl和水中的分配比为8.20，取10.00mL 0.1025 mol/L的HA水溶液，用10.00mLCH3Cl萃取后，取5.00mL水相，用NaOH滴定，消耗2.10 mL,该NaOH溶液的浓度是多少?现在学习的是第29页，共76页18时，I2在CS2和水中的分配比D为40.0。如果一定体积的水溶液中含I2 0.018g,用两份等体积的

10、CS2萃取两次，测定水中剩余的I2为4.0710-5g,则每次萃取时的相比(V水/VCS2)是多大?因为 V水/V有=2 解：现在学习的是第30页，共76页 某物质的水溶液100 mL，用5份10 mL萃取剂溶液连续萃取5次，总萃取率为87%，则该物质在此萃取体系中的分配比是多少?D=5.0432.解：现在学习的是第31页，共76页 8-羟基喹啉HL在某萃取体系中的分配系数 KD=720，H2L+在水中的解离常数Ka1、Ka2分别为1.010-5，2.010-10。(1)导出8-羟基喹啉的分配比与水相中H+浓度的关 系式。(2)pH多大时，8-羟基喹啉的萃取率最大？(3)当相比为1时，8-羟基

11、喹啉的最大萃取率有多大？现在学习的是第32页，共76页（1）现在学习的是第33页，共76页现在学习的是第34页，共76页现在学习的是第35页，共76页(3)D的最大值为:现在学习的是第36页，共76页 720 E=100%=99.9%720+1 现在学习的是第37页，共76页第二节.萃取类型1.螯合物萃取体系-应用于Mn+的萃取.(1).形成不带电荷的中性螯合物 (2).有较多的疏水基团现在学习的是第38页，共76页(2).离子缔合物萃取体系-应用于Mn+或MXm-的萃取,通过静电+、-相吸，离子体积越大、电荷越少，越易形成疏水性的离子缔合物.可被CHCl3萃取!现在学习的是第39页，共76页

12、现在学习的是第40页，共76页(3).溶剂化合物萃取体系现在学习的是第41页，共76页(4).简单分子萃取体系稳定的共价化合物 在水溶液中以分子形式存在,不带电荷更易溶于有机溶剂 现在学习的是第42页，共76页下列各溶液中的物质,可以直接用有机溶剂萃取的是()A.KCl的HCl溶液 B.HgCl2的HCl溶液C.GeCl4的HCl溶液 D.K2SO4的H2SO4溶液BC现在学习的是第43页，共76页衡量萃取剂的优劣条件,一般从形成螯合物与否、萃取剂亲水基团的多少、萃取剂碳链的长短以及空间结构、稳定性、特性基团等因素来决定。下列四种萃取剂中对金属离子萃取效率最好的是（）A现在学习的是第44页，共

13、76页第三节 萃取条件1.常用的螯合剂现在学习的是第45页，共76页现在学习的是第46页，共76页现在学习的是第47页，共76页现在学习的是第48页，共76页2.萃取平衡HR的分配平衡:HR的电离平衡:现在学习的是第49页，共76页MRn的配合平衡:MRn的分配平衡:总的分配比:现在学习的是第50页，共76页 萃取既适合于痕量组分又适合于常量组分的分离.现在学习的是第51页，共76页现在学习的是第52页，共76页1.萃取既适合于痕量组分又适合于常量组分的 分离.3.萃取条件2.若有机相中HR的浓度一定,则 D=KH+Wn7 酸度为主要影响因素.现在学习的是第53页，共76页现在学习的是第54页

14、，共76页两边取对数:现在学习的是第55页，共76页图 二苯硫腙CCl4萃取几种金属离子的 萃取酸度曲线现在学习的是第56页，共76页缔合物的萃取条件讨论类似！现在学习的是第57页，共76页指出下列俗名所代表的试剂(填A,B,C,D)。(1)邻二氮菲 _ (2)双硫腙 _ (3)铜铁试剂 _ (4)丁二酮肟 _ 1.C 2.D 3.B 4.A 现在学习的是第58页，共76页 试导出螯合物萃取反应：M水+nHL有=MLn有+nH+水 的萃取平衡常数Kex用KD(MLn)，KD(HL)，n(MLn)，或Ka(HL)表示。分析现在学习的是第59页，共76页现在学习的是第60页，共76页M水+nHL有

15、=MLn有+nH+水解：现在学习的是第61页，共76页或：现在学习的是第62页，共76页萃取反应：M水+nHL有=MLn有+nH+的萃取平衡常数为：试说明等式右边常数含义，并解释对Kex值的影响。KD(MLn)是螯合物MLn的分配系数，其值越大，螯合物进入有机相越多，Kex值大;n(MLn)是螯合物的总的稳定常数，其值越大，越易进入有机相，Kex值大;KD(HL)是螯合剂的分配系数，其值越小表示在水相浓度大，有利于螯合物形成Kex大;KHHL是螯合剂的酸形成常数，其值越小，表示酸解离度大，L值大有利于螯合物形成,Kex大。现在学习的是第63页，共76页第四节 一般技术一、有机溶剂1.D欲测物大

16、,D干扰物小2.有机溶剂不溶于水或与水的混溶程度很小,相 对比重和粘度适当3.尽可能少用或不用毒性大易着火的溶剂现在学习的是第64页，共76页二、分液漏斗1.体积60 125 mL2.检查是否漏水3.梨形三、萃取操作1.注意放气2.振荡速度适当现在学习的是第65页，共76页五、洗涤 分层后的有机相会含有杂质。若D杂质很小，可加适当的洗涤剂振荡除之；若D杂质很大，被测组分会损失，但洗涤一、二次不会超出允许误差。四、静置分层分层不好的可能原因：振荡过于激烈萃取过程形成了第三相现在学习的是第66页，共76页 焦油废水中油分和酚的分离测定分离的依据分离的依据：油油易溶于非极性的有机溶剂中，而易溶于非极

17、性的有机溶剂中，而酚酚在在pHpH值较高值较高时以离子状态存在于水相，在时以离子状态存在于水相，在pHpH值较低时则以分子值较低时则以分子形式存在而易溶于有机溶剂。形式存在而易溶于有机溶剂。分离流程如下：分离流程如下：先调节废水的先调节废水的pHpH值值为为1212用用CClCCl4 4萃萃取油分取油分调节萃余液的调节萃余液的pHpH值为值为5 5CClCCl4 4萃取萃取酚酚现在学习的是第67页，共76页 天然水中痕量铅的富集分离与测定 Pb2+（痕量痕量）在）在pH为为9时时与双硫腙与双硫腙生成稳生成稳定的螯合物（红色），定的螯合物（红色），在在氯仿氯仿水体系中分水体系中分配比很大配比很大

18、，故可用，故可用氯仿萃取富集氯仿萃取富集，然后以萃，然后以萃取分光光度法来测定铅的含量。取分光光度法来测定铅的含量。其它的二价金属离子也可与双硫腙反应生其它的二价金属离子也可与双硫腙反应生成螯合物干扰测定，可通过加入成螯合物干扰测定，可通过加入氰化物和亚氰化物和亚硫酸硫酸作作掩蔽剂掩蔽剂减少干扰。减少干扰。现在学习的是第68页，共76页元元素素存在形式存在形式水相水相有机相有机相备注备注AgAgAgAg+EDTA,EDTA,pH=2pH=2双硫腙双硫腙-CClCCl4 4AsAsH H3 3As(MoAs(Mo3 3OO1010)4 41 2mol/L 1 2mol/L HNOHNO3 3(N

19、H(NH4 4)2 2MoOMoO4 4正丁醇正丁醇-乙酸戊乙酸戊酯酯用用SnClSnCl2 2还原还原,萃取比色萃取比色B BBFBF4 4-5%HF,5%HF,次甲基兰次甲基兰1,2-1,2-二氯乙烷二氯乙烷测钢铁中的测钢铁中的B BCdCdCdCd2+2+KCN,KCN,NaOH,NaOH,酒石酸铵酒石酸铵双硫腙双硫腙-CClCCl4 4HgHg2+2+、TlTl+同同时被萃取时被萃取CuCuCuCu2+2+柠檬酸铵柠檬酸铵,EDTA,EDTA,pH=9pH=9DDTC-CHClDDTC-CHCl3 3AgAg+、AuAu3+3+、BiBi3+3+、SbSb3+3+等干扰等干扰应用示例现

20、在学习的是第69页，共76页元元素素存在形式存在形式水相水相有机相有机相备注备注FeFeFeClFeCl4 4-8 mol/L HCl8 mol/L HCl甲基异丁甲基异丁酮酮GaGaGaClGaCl4 4-罗丹明罗丹明B,6 mol/L B,6 mol/L HClHCl苯苯:乙醚乙醚 =3:1=3:1GeGeGeClGeCl4 48 9mol/L HCl8 9mol/L HClCClCCl4 4AsAs3+3+同时被同时被萃取萃取HgHgHgHg2+2+NaCl,EDTA,pH NaCl,EDTA,pH=1.5=1.5双硫腙双硫腙-CClCCl4 4MoMoMo(SCN)Mo(SCN)6 6

21、-KSCN,SnClKSCN,SnCl2 2,H H2 2SOSO4 4乙酸戊酯乙酸戊酯萃取比色萃取比色NiNiNiNi2+2+pH89,pH89,氨性缓冲液氨性缓冲液,柠檬酸柠檬酸,丁二酮肟丁二酮肟CHClCHCl3 3可用可用0.5 0.5 mol/L HClmol/L HCl反反萃取萃取现在学习的是第70页，共76页元元素素存在形式存在形式水相水相有机相有机相备注备注P P磷钼酸(NH(NH4 4)2 2MoOMoO4 4,5%HNO5%HNO3 3乙酸乙酯SnClSnCl2 2还原还原,有机相比色有机相比色测定测定SbSbSbCl6-结晶紫,6%HCl苯V VVOVO2+2+钽试剂钽试

22、剂,2.57.5,2.57.5mol/LHmol/LHClClCHClCHCl3 3WOWO4 42-2-WWWOWO4 42-2-氯化四苯胂氯化四苯胂,SCNSCN-,8mol/LHCl,8mol/LHClCHClCHCl3 3ZnZnZnZn2+2+S S2 2OO3 32-2-,KCN,pH=5,KCN,pH=5双硫腙双硫腙-CClCCl4 4SnSn2+2+有干扰有干扰现在学习的是第71页，共76页六、反萃取 为了进一步分离干扰物质，或者被测组分萃入有机相后不便于后继的测定，常须进行反萃取。-将欲测组分重新转入水相现在学习的是第72页，共76页七、萃取方式 1、单级萃取：即间歇萃取，一

23、般几分钟内可达平衡。分析多采用这种方式。2、多级萃取：即错流萃取。水相固定，多次用新鲜的有机相进行萃取，可提高分离效果。现在学习的是第73页，共76页适用于水相中只含有一种被萃取的物质A，方法简单，得到的产品纯度较高；缺点是每次都用新鲜的有机相，使萃取剂用量成倍增加，以至在进行反萃取和溶剂回收时的工作量增大。错流萃取现在学习的是第74页，共76页3、连续萃取：即反复的多级萃取。使溶剂得到循环使用，用于待分离组分的分配比不高的情况。这种萃取方式常用于植物中有效成分的提取及中药成分的提取研究。多级萃取仅适用于实验室操作，在工业生产中很少应用（当水相中含有多种被萃物时，本法只能增加A的产量，不能提高其纯度）现在学习的是第75页，共76页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第76页，共76页