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液液萃取的原理

來源:上海川昱實驗儀器有限公司   2024年05月16日 09:30  

萃取指利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來的方法。
  基本簡介
  萃?。‥xtraction)指利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來的方法。萃取又稱溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^(qū)別于固液萃取,即浸?。喾Q抽提(通用于石油煉制工業(yè)),是一種用液態(tài)的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液,實現(xiàn)組分分離的傳質分離過程,是一種廣泛應用的單元操作。
  基本原理
  利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來。

  分配定律是萃取方法理論的主要依據(jù),物質對不同的溶劑有著不同的溶解度。同時,在兩種互不相溶的溶劑中,加入某種可溶性的物質時,它能分別溶解于兩種溶劑中,實驗證明,在一定溫度下,該化合物與此兩種溶劑不發(fā)生分解、電解、締合和溶劑化等作用時,此化合物在兩液層中之比是一個定值。不論所加物質的量是多少,都是如此。屬于物理變化。用公式表示。
  CA/CB=K
  CA.CB分別表示一種化合物在兩種互不相溶地溶劑中的量濃度。K是一個常數(shù),稱為“分配系數(shù)”。
  有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解度大。用有機溶劑提取溶解于水的化合物是萃取的典型實例。在萃取時,若在水溶液中加入一定量的電解質(如氯化鈉),利用“鹽析效應”以降低有機物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。
  要把所需要的化合物從溶液中萃取出來,通常萃取一次是不夠的,必須重復萃取數(shù)次。利用分配定律的關系,可以算出經(jīng)過萃取后化合物的剩余量。
  設:V為原溶液的體積
  w0為萃取前化合物的總量
  w1為萃取一次后化合物的剩余量
  w2為萃取二次后化合物的剩余量
  wn為萃取n次后化合物的剩余量
  S為萃取溶液的體積
  經(jīng)一次萃取,原溶液中該化合物的濃度為w1/V;而萃取溶劑中該化合物的濃度為(w0-w1)/S;兩者之比等于K,即:
  w1/V =K w1=w0 KV
  (w0-w1)/S KV+S
  同理,經(jīng)二次萃取后,則有
  w2/V =K 即
  (w1-w2)/S
  w2=w1 KV =w0 KV

  KV+S KV+S

  因此,經(jīng)n次提取后:

  wn=w0 ( KV )

  KV+S
  當用一定量溶劑時,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)總是小于1,所以n越大,wn就越小。也就是說把溶劑分成數(shù)次作多次萃取比用全部量的溶劑作一次萃取為好。但應該注意,上面的公式適用于幾乎和水不相溶的溶劑,例如苯,四氯化碳等。而與水有少量互溶地溶劑等,上面公式只是近似的。但還是可以定性地指出預期的結果。
  儀器:分液漏斗
  常見萃取劑:水, 苯 ,四氯化碳,汽油,直餾汽油。
  要求: 萃取劑和原溶劑互不混溶 。
  萃取劑和溶質互不發(fā)生反應 。
  溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度 。
  相關規(guī)律:有機溶劑易溶于有機溶劑,極性溶劑易溶于極性溶劑,反之亦然。
  方法介紹
  向待分離溶液(料液)中加入與之不相互溶解(至多是部分互溶)的萃取劑,形成共存的兩個液相。利用原溶劑與萃取劑對各組分的溶解度(包括經(jīng)化學反應后的溶解)的差別,使它們不等同地分配在兩液相中,然后通過兩液相的分離,實現(xiàn)組分間的分離。如碘的水溶液用四氯化碳萃取,幾乎所有的碘都移到四氯化碳中,碘得以與大量的水分開。
  基本的操作是單級萃取。它是使料液與萃取劑在混合過程中密切接觸,讓被萃組分通過相際界面進入萃取劑中,直到組分在兩相間的分配基本達到平衡。然后靜置沉降,分離成為兩層液體,即由萃取劑轉變成的萃取液和由料液轉變成的萃余液。單級萃取達到相平衡時,被萃組分B的相平衡比

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