北京化工大学理学院：《分离科学与技术》课程电子教案（PPT教学课件）第三章 溶剂萃取 Solvent Extraction

溶剂萃取 Solvent extraction

1 溶 剂 萃 取 Solvent Extraction

前言 2.溶剂萃取的发展历史及最新进展 3溶剂萃取的基本参数 4.溶剂萃取体系的分类 5溶剂萃取条件的选择 6.萃取操作 7.溶剂萃取的应用 8参考文献

2 1.前言 2.溶剂萃取的发展历史及最新进展 3.溶剂萃取的基本参数 4.溶剂萃取体系的分类 5.溶剂萃取条件的选择 6.萃取操作 7.溶剂萃取的应用 8.参考文献

1.前言 溶剂萃取又称液一液萃取 简单、快速,易于操作和自动化 既可萃取基体元素,又可分离富集痕量元素 +可选揉的素里剂类不断增多:图此面铁选篷 溶剂萃取可与光度法、原子吸收法、电化学方 法、X射线荧光光谱法,发射光谱法等结合, 提高分离和测定的选择性和灵敏度 +工作量大(有时费时),溶剂易燃、易挥发、 有毒等

3 1.前言 溶剂萃取又称液—液萃取 简单、快速,易于操作和自动化 既可萃取基体元素，又可分离富集痕量元素 可供选择的萃取剂类型不断增多，因此可供选择 的萃取体系亦多，容易达到高的选择性和萃取率 溶剂萃取可与光度法、原子吸收法、电化学方 法、X射线荧光光谱法，发射光谱法等结合， 提高分离和测定的选择性和灵敏度 工作量大（有时费时），溶剂易燃、易挥发、 有毒等

2溶剂萃取的发展历史及最新进展 2.1溶剂萃取的发展历史 2.2溶剂萃取的最新进展

4 2.溶剂萃取的发展历史及最新进展 ❖ 2.1 溶剂萃取的发展历史 ❖ 2.2溶剂萃取的最新进展

2.1溶剂萃取的发展历史 )1842年 Pel got首先用二乙醚萃取硝酸铀酰。 2)1863年 Braun又将二乙醚用于硫氰酸盐的萃取。 3)1872年 Berthe|ot首先提出了萃取平衡的定量关系 式。 4)1891年 Nernst从热力学观点进行了研究,后来许多 科学工作者对多种萃取剂的萃取平衡体系进行了深入、 系统和广泛的研究,使理论和实践得到迅速的发展 甚至在不少的情况下可以预测分离和富集的条件及效 果。 5)1892年 Rothe等又推广乙醚从浓盐酸溶液中萃取Fe。 此后相继用于多种金属离子的分离。随着核技术及材 料科学的发展和需要,溶剂萃取才在工业和分析化学 中得到广泛应用

5 2.1 溶剂萃取的发展历史 1）1842年 Peligot首先用二乙醚萃取硝酸铀酰。 2）1863年 Braun又将二乙醚用于硫氰酸盐的萃取。 3）1872年Berthelot首先提出了萃取平衡的定量关系 式。 4）1891年Nernst从热力学观点进行了研究，后来许多 科学工作者对多种萃取剂的萃取平衡体系进行了深入、 系统和广泛的研究，使理论和实践得到迅速的发展， 甚至在不少的情况下可以预测分离和富集的条件及效 果。 5）1892年 Rothe等又推广乙醚从浓盐酸溶液中萃取Fe。 此后相继用于多种金属离子的分离。随着核技术及材 料科学的发展和需要，溶剂萃取才在工业和分析化学 中得到广泛应用

6)1920s人们发现双硫腙可以萃取多种金属离子, 从而使溶剂萃取在分析化学中获得了应用。 7)1930s人们开始研究应用溶剂萃取法分离稀土, 由于当时萃取剂种类还不多,加之稀土元素彼此间 性质十分相近,因而未获得有实际应用价值的成果。 8)1940s美国首先将溶剂萃取用于核燃料工业,建 立了第一座萃取精铀工厂

6 6）1920s人们发现双硫腙可以萃取多种金属离子， 从而使溶剂萃取在分析化学中获得了应用。 7）1930s人们开始研究应用溶剂萃取法分离稀土， 由于当时萃取剂种类还不多，加之稀土元素彼此间 性质十分相近，因而未获得有实际应用价值的成果。 8）1940s美国首先将溶剂萃取用于核燃料工业，建 立了第一座萃取精铀工厂

2.2溶剂萃取的最新进展 1) 合成具有毒性小而萃取性能优异的萃取剂 结合现代方法深入进行萃取动力学的研究; 2)进一步与其它分离和测定方法相结合,建立新 的分离和测定体系及新技术; 3)结合IR、NMR等研究萃取机理; 4)用于湿法冶金,尤其对铂族、稀土元素、铀、 钍、钪、及其它稀有元素的湿法冶金,具有广泛 的应用前景; 5)研究固体萃取机理、动力学和应用等

7 1）合成具有毒性小而萃取性能优异的萃取剂； 结合现代方法深入进行萃取动力学的研究； 2）进一步与其它分离和测定方法相结合，建立新 的分离和测定体系及新技术； 3）结合IR、NMR等研究萃取机理； 4）用于湿法冶金，尤其对铂族、稀土元素、铀、 钍、钪、及其它稀有元素的湿法冶金，具有广泛 的应用前景； 5）研究固体萃取机理、动力学和应用等。 2.2 溶剂萃取的最新进展

3萃取分离的基本原理 3.1、萃取过程的本质 极性化合物易溶于极性溶剂,非极性化合物易 溶于非极性溶剂—“相似相溶”原则。 萃取过程就是利用物质在上述不同溶剂中溶解度 的差异,用与水不互溶的有机溶剂将无机离子萃 取(转移到)有机相中实现分离的目的

8 3.1、萃取过程的本质 萃取过程就是利用物质在上述不同溶剂中溶解度 的差异，用与水不互溶的有机溶剂将无机离子萃 取（转移到）有机相中实现分离的目的。 极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易 溶于非极性溶剂——“相似相溶”原则。 3 萃取分离的基本原理

例:在水溶液中,Ni2+以水合离子存在,是亲水性 的。 HO Ni(H2O)6+2 CH3C=NOH NH3-NH4 CHC=N N= CCH CH2C= NOH PH≈9 NI 2H+6H2 亲水 CHC=N 疏水 N= CCH O 疏水 CHCI3 丁二酮肟一Ni(orqg相) 以上过程是将Ni2+由亲水性转变为疏水性—萃取 过程。 若往上体系中加入HcI,则丁二酮肟-Ni被破坏,9 Ni2+又恢复亲水性,从有机相返回水相—反萃

9 例：在水溶液中，Ni2+以水合离子存在，是亲水性 的。 以上过程是将Ni2+由亲水性转变为疏水性——萃取 过程。 若往上体系中加入HCl，则丁二酮肟-Ni被破坏， Ni2+又恢复亲水性，从有机相返回水相——反萃。 Ni(H2O)6 2+ + 2 CH3 C=NOH CH3 C=NOH NH3-NH4 + pH ≈ 9 CH3 C = N O HO CH3 C = N O H O N = CCH3 N = CCH3 Ni + 2H + + 6H2O CHCl 3 亲水 疏水 丁二酮肟—Ni (org相) 疏水

32.溶剂萃取的基本参数 3.2.1分配系数K与分配比D 3.2.2萃取效率E 3.2.3苯取效率与萃取次数的关系 3.2.4分离因数β 10

10 3.2.溶剂萃取的基本参数 3.2.1 分配系数KD与分配比D 3.2.2 萃取效率E 3.2.3 萃取效率与萃取次数的关系 3.2.4 分离因数β