溶剂萃取分离法
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§3-6 胺类萃取剂一、胺类萃取剂和萃取机理Smith 和Page 首先报道了长碳链脂肪胺能萃取酸的性质,并首先发现其萃取行为与阴离子交换树脂极为相似,因此有液体阴离子交换剂之称。
胺类萃取剂具有达到萃取平衡所需时间短,又具备阴离子交换分离选择性等优点。
与磷类萃取剂相比。
它的萃取容量高,耗损少,选择性较好。
因此在分析化学和放射化学中,他们常用于分离、提纯、富集各种金属离子。
但胺类萃取剂的缺点是,他们的胺盐在有机相中易于聚合,形成三相和乳化,使相分离困难。
此外,他们萃取金属离子的机理比较复杂,以致对其规律性不易掌握。
胺类萃取剂是指氨分子中三个氢原子部分或全部被烷基所取代,分别得到伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐,其结构如下:N HH R N H R'R N R R''R'N R R''R'R'''A -伯胺仲胺叔胺季胺盐此处R 、R'、R''和R'''代表不同的或相同的烷基,A -代表无机酸根,如Cl -、NO 3-、SO 42-等。
按烷基的化学结构又可区分为直链胺、支链胺和芳香胺。
低碳链胺易溶于水,不适宜用作萃取剂,随着烷基取代物的增加和碳链的增长,他们在水中的溶解度减小。
通常作为萃取剂的是含有8-12个碳原子的高分子量的胺,他们难溶于水,易溶于有机溶剂。
伯、仲、叔胺的分子中都具有孤对电子的氮原子,能和无机酸的H +离子形成稳定的配位键而生成相应的胺盐。
这些胺盐和季胺盐中的阴离子与水溶液中的金属络阴离子发生交换,使被萃取物进入有机相,因此这种萃取机理主要是通过阴离子交换反应,下面以叔胺为例,进一步讨论胺类萃取剂对金属离子的萃取机理。
1.对酸的萃取萃取酸是胺类萃取剂的基本特性,其反应式为:R 3N 有+H ++A -R 3NH +. A -有R 3NH +.A -是一种极性离子对,在有机相中具有高的离子缔合常数。
10 溶剂萃取法在液体混合物溶液中加入某种溶剂,使溶液中的组分得到全部或部分分离的过程称为萃取。
溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。
广泛地应用于冶金和化工行业中。
在黄金行业中,用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究[1~3],在国外,其成熟技术已经工业应用多年。
用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导[5~6]。
在我国,直到1997年才由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验,取得了较好的效果。
9.1 溶剂萃取法的基本原理溶剂萃取法也称液—液萃取法,简称萃取法。
萃取法由有机相和水相相互混合,水相中要分离出的物质进入有机相后,再靠两相质量密度不同将两相分开。
有机相一般由三种物质组成,即萃取剂、稀释剂、溶剂。
有时还要在萃取剂中加入一些调节剂,以使萃取剂的性能更好。
从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类,如氯化三烷基甲胺(N 263)、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。
水相即是要处理的废水。
与吸收操作相似,萃取法以相际平衡为过程极限。
这与离子交换法和液膜法也是相近的。
但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质;而液膜法使用的是油包水(碱溶液用于吸收氰化氢)组成的吸收物质。
萃取法所用的吸收剂均由有机物组成,其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别,以使两相靠重力就能较容易地分离开,有机相还要有较高的沸点,以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。
萃取过程是一个传质过程,溶质从水相传递到有机相中,直到平衡。
因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中,而且要求有机相的粘度不要过大,以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。
萃取过程得到的富集了水相中某种物质或几种物质的有机相叫萃取相。
经过萃取分离出某种物质或几种物质的水相叫萃余液。
通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。
对于含铜氰络离子的萃取相,可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来,得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。