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液液萃取的原理

  • 更新日期:2024-05-08      瀏覽次數:256
    • 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(guò)反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來(lái)的方法。
        基本簡(jiǎn)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(guò)反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來(lái)的方法。萃取又稱(chēng)溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^別于固液萃取,即浸?。?,亦稱(chēng)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(shí)現組分分離的傳質(zhì)分離過(guò)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(guò)反復多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來(lái)。

        分配定律是萃取方法理論的主要依據,物質(zhì)對不同的溶劑有著(zhù)不同的溶解度。同時(shí),在兩種互不相溶的溶劑中,加入某種可溶性的物質(zhì)時(shí),它能分別溶解于兩種溶劑中,實(shí)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(shí),此化合物在兩液層中之比是一個(gè)定值。不論所加物質(zhì)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(gè)常數,稱(chēng)為“分配系數"。
        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(shí)例。在萃取時(shí),若在水溶液中加入一定量的電解質(zhì)(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,??商岣咻腿⌒Ч?。
        要把所需要的化合物從溶液中萃取出來(lái),通常萃取一次是不夠的,必須重復萃取數次。利用分配定律的關(guān)系,可以算出經(jīng)過(guò)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(shí),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(shuō)把溶劑分成數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(jiàn)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(zhì)互不發(fā)生反應 。
        溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度 。
        相關(guān)規律: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(gè)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(xué)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(guò)兩液相的分離,實(shí)現組分間的分離。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(kāi)。
        基本的操作是單級萃取。它是使料液與萃取劑在混合過(guò)程中密切接觸,讓被萃組分通過(guò)相際界面進(jìn)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(shí),被萃組分B的相平衡比

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