液液萃取(qu)的(de)工(gong)作(zuo)基(ji)本(ben)原理(li)

     萃取(qu)指利用(yong)化合(he)物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不相(xiang)溶（或(huo)微溶）的(de)溶劑(ji)中(zhong)溶解(jie)度(du)或(huo)分(fen)配(pei)系數的(de)不(bu)同(tong)，使化(hua)合(he)物(wu)從壹種(zhong)溶劑(ji)內(nei)轉(zhuan)移(yi)到(dao)另外壹種(zhong)溶劑(ji)中(zhong)。經(jing)過反(fan)復(fu)多(duo)次(ci)萃取(qu)，將絕大(da)部(bu)分(fen)的(de)化(hua)合(he)物(wu)提取(qu)出來(lai)的(de)方(fang)法(fa)。

　　基(ji)本(ben)簡介

　　萃取(qu)（Extraction）指利用(yong)化合(he)物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不相(xiang)溶（或(huo)微溶）的(de)溶劑(ji)中(zhong)溶解(jie)度(du)或(huo)分(fen)配(pei)系數的(de)不(bu)同(tong)，使化(hua)合(he)物(wu)從壹種(zhong)溶劑(ji)內(nei)轉(zhuan)移(yi)到(dao)另外壹種(zhong)溶劑(ji)中(zhong)。經(jing)過反(fan)復(fu)多(duo)次(ci)萃取(qu)，將絕大(da)部(bu)分(fen)的(de)化(hua)合(he)物(wu)提取(qu)出來(lai)的(de)方(fang)法(fa)。萃取(qu)又(you)稱溶劑(ji)萃取(qu)或液液萃取(qu)（以區(qu)別於固液萃取(qu)，即(ji)浸(jin)取(qu)），亦稱抽提（通用(yong)於(yu)石油(you)煉(lian)制工(gong)業(ye)），是壹種(zhong)用(yong)液態(tai)的(de)萃取(qu)劑(ji)處理(li)與之不互(hu)溶的(de)雙(shuang)組分(fen)或(huo)多(duo)組(zu)分(fen)溶液，實現(xian)組(zu)分(fen)分(fen)離(li)的(de)傳質分(fen)離(li)過程，是壹種(zhong)廣泛應(ying)用(yong)的(de)單(dan)元(yuan)操作(zuo)。

　　基(ji)本(ben)原理(li)

　　利用(yong)化合(he)物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不相(xiang)溶（或(huo)微溶）的(de)溶劑(ji)中(zhong)溶解(jie)度(du)或(huo)分(fen)配(pei)系數的(de)不(bu)同(tong)，使化(hua)合(he)物(wu)從壹種(zhong)溶劑(ji)內(nei)轉(zhuan)移(yi)到(dao)另外壹種(zhong)溶劑(ji)中(zhong)。經(jing)過反(fan)復(fu)多(duo)次(ci)萃取(qu)，將絕大(da)部(bu)分(fen)的(de)化(hua)合(he)物(wu)提取(qu)出來(lai)。

　　分(fen)配(pei)定律(lv)是萃取(qu)方法(fa)理(li)論(lun)的(de)主要依(yi)據，物質對不(bu)同(tong)的(de)溶劑(ji)有(you)著(zhe)不(bu)同(tong)的(de)溶解(jie)度(du)。同(tong)時，在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不相(xiang)溶的(de)溶劑(ji)中(zhong)，加(jia)入(ru)某種(zhong)可(ke)溶性(xing)的(de)物(wu)質時，它能分(fen)別溶解(jie)於(yu)兩(liang)種(zhong)溶劑(ji)中(zhong)，實驗(yan)證明(ming)，在(zai)壹(yi)定溫(wen)度(du)下(xia)，該(gai)化合(he)物(wu)與此(ci)兩種(zhong)溶劑(ji)不(bu)發(fa)生(sheng)分(fen)解(jie)、電(dian)解(jie)、締(di)合(he)和(he)溶劑(ji)化(hua)等(deng)作用(yong)時，此化合(he)物(wu)在(zai)兩(liang)液層中(zhong)之比是壹個(ge)定值。不(bu)論(lun)所加(jia)物質的(de)量(liang)是多少(shao)，都是如此(ci)。屬於物(wu)理(li)變化(hua)。用(yong)公式(shi)表示。

　　CA/CB=K

　　CA.CB分(fen)別表示壹(yi)種(zhong)化(hua)合(he)物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不相(xiang)溶地(di)溶劑(ji)中(zhong)的(de)量(liang)濃(nong)度(du)。K是壹個(ge)常(chang)數(shu)，稱(cheng)為(wei)“分(fen)配(pei)系數”。

　　有(you)機(ji)化合(he)物(wu)在(zai)有(you)機溶劑(ji)中(zhong)壹(yi)般(ban)比(bi)在(zai)水中溶解(jie)度(du)大(da)。用(yong)有(you)機(ji)溶劑(ji)提(ti)取(qu)溶解(jie)於(yu)水的(de)化(hua)合(he)物(wu)是萃取(qu)的(de)典(dian)型(xing)實例(li)。在(zai)萃取(qu)時，若在(zai)水溶液中加(jia)入(ru)壹定量(liang)的(de)電(dian)解(jie)質（如氯(lv)化鈉(na)），利用(yong)“鹽析(xi)效(xiao)應(ying)”以降(jiang)低(di)有機(ji)物和萃取(qu)溶劑(ji)在(zai)水溶液中的(de)溶解(jie)度(du)，常(chang)可(ke)提(ti)高萃取(qu)效(xiao)果。

　　要把(ba)所需(xu)要的(de)化(hua)合(he)物(wu)從溶液中*萃取(qu)出來(lai)，通常(chang)萃取(qu)壹次(ci)是不夠(gou)的(de)，必(bi)須重復(fu)萃取(qu)數次(ci)。利用(yong)分(fen)配(pei)定律(lv)的(de)關(guan)系，可以算出(chu)經(jing)過萃取(qu)後化(hua)合(he)物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)。

　　設：V為(wei)原溶液的(de)體(ti)積

　　w0為(wei)萃取(qu)前(qian)化(hua)合(he)物(wu)的(de)總(zong)量(liang)

　　w1為萃取(qu)壹次(ci)後(hou)化(hua)合(he)物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　w2為萃取(qu)二次(ci)後(hou)化(hua)合(he)物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　wn為萃取(qu)n次(ci)後(hou)化(hua)合(he)物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　S為萃取(qu)溶液的(de)體(ti)積

　　經(jing)壹次(ci)萃取(qu)，原溶液中該(gai)化合(he)物(wu)的(de)濃(nong)度(du)為(wei)w1/V；而(er)萃取(qu)溶劑(ji)中(zhong)該(gai)化合(he)物(wu)的(de)濃(nong)度(du)為(wei)(w0-w1)/S；兩(liang)者之比等(deng)於K，即(ji)：

　　w1/V =K w1=w0 KV

　　(w0-w1)/S KV+S

　　同(tong)理(li)，經(jing)二次(ci)萃取(qu)後，則有(you)

　　w2/V =K 即(ji)

　　(w1-w2)/S

　　w2=w1 KV =w0 KV

　　KV+S KV+S

　　因(yin)此(ci)，經(jing)n次(ci)提(ti)取(qu)後:

　　wn=w0 ( KV )

　　KV+S

　　當(dang)用壹定量(liang)溶劑(ji)時，希望在(zai)水中的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)越少越好。而上(shang)式KV/(KV+S)總(zong)是小(xiao)於(yu)1，所以n越大，wn就(jiu)越小(xiao)。也就(jiu)是說把(ba)溶劑(ji)分(fen)成(cheng)數(shu)次(ci)作(zuo)多(duo)次(ci)萃取(qu)比用(yong)全部(bu)量(liang)的(de)溶劑(ji)作(zuo)壹(yi)次(ci)萃取(qu)為好。但應(ying)該(gai)註意(yi)，上(shang)面(mian)的(de)公(gong)式(shi)適(shi)用(yong)於幾(ji)乎和(he)水不相溶的(de)溶劑(ji)，例(li)如(ru)苯，四(si)氯化(hua)碳等(deng)。而與水有少量互(hu)溶地(di)溶劑(ji)等(deng)，上(shang)面(mian)公(gong)式只是近似(si)的(de)。但(dan)還(hai)是可以定性(xing)地(di)指出(chu)預(yu)期(qi)的(de)結(jie)果。

　　儀器:分(fen)液漏鬥(dou)

　　常見萃取(qu)劑(ji)：水， 苯 ，四(si)氯化(hua)碳，汽(qi)油(you)，直(zhi)餾(liu)汽(qi)油(you)。

　　要求： 萃取(qu)劑(ji)和(he)原溶劑(ji)互(hu)不混(hun)溶 。

　　萃取(qu)劑(ji)和(he)溶質互(hu)不發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying) 。

　　溶質在(zai)萃取(qu)劑(ji)中(zhong)的(de)溶解(jie)度(du)遠(yuan)大(da)於(yu)在(zai)原溶劑(ji)中(zhong)的(de)溶解(jie)度(du) 。

　　相(xiang)關(guan)規律(lv)：有(you)機溶劑(ji)易(yi)溶於(yu)有(you)機(ji)溶劑(ji)，極(ji)性(xing)溶劑(ji)易(yi)溶於(yu)極(ji)性(xing)溶劑(ji)，反(fan)之亦然。

　　方法介紹

　　向待(dai)分(fen)離(li)溶液（料液）中加(jia)入(ru)與之不相互(hu)溶解(jie)（至(zhi)多(duo)是部(bu)分(fen)互(hu)溶）的(de)萃取(qu)劑(ji)，形(xing)成(cheng)共(gong)存的(de)兩(liang)個(ge)液相。利用(yong)原溶劑(ji)與萃取(qu)劑(ji)對(dui)各(ge)組(zu)分(fen)的(de)溶解(jie)度(du)（包括(kuo)經(jing)化學(xue)反(fan)應(ying)後(hou)的(de)溶解(jie)）的(de)差(cha)別，使它(ta)們不(bu)等(deng)同(tong)地(di)分(fen)配(pei)在(zai)兩(liang)液相中(zhong)，然後通過兩(liang)液相的(de)分(fen)離(li)，實現(xian)組(zu)分(fen)間(jian)的(de)分(fen)離(li)。如(ru)碘的(de)水溶液用四(si)氯化(hua)碳萃取(qu)，幾(ji)乎所有(you)的(de)碘都移(yi)到(dao)四(si)氯化(hua)碳中，碘得(de)以與大(da)量的(de)水分(fen)開。

　　基(ji)本(ben)的(de)操(cao)作(zuo)是單級萃取(qu)。它是使料液與萃取(qu)劑(ji)在(zai)混(hun)合(he)過程中(zhong)密(mi)切(qie)接(jie)觸(chu)，讓(rang)被(bei)萃組(zu)分(fen)通過相(xiang)際界面(mian)進入(ru)萃取(qu)劑(ji)中(zhong)，直(zhi)到(dao)組分(fen)在(zai)兩(liang)相間(jian)的(de)分(fen)配(pei)基(ji)本(ben)達到(dao)平衡。然後(hou)靜置(zhi)沈降(jiang)，分(fen)離(li)成(cheng)為(wei)兩(liang)層(ceng)液體，即(ji)由(you)萃取(qu)劑(ji)轉(zhuan)變成(cheng)的(de)萃取(qu)液和由(you)料液轉變成(cheng)的(de)萃余(yu)液。單級萃取(qu)達到(dao)相平衡時，被萃組(zu)分(fen)B的(de)相(xiang)平(ping)衡比

　　單(dan)級萃取(qu)對給(gei)定組(zu)分(fen)所能(neng)達到(dao)的(de)萃取(qu)率（被(bei)萃組(zu)分(fen)在(zai)萃取(qu)液中的(de)量(liang)與原料液中的(de)初(chu)始量(liang)的(de)比(bi)值）較低(di)，往(wang)往(wang)不能(neng)滿(man)足工藝(yi)要求，為(wei)了提高萃取(qu)率，可(ke)以采用(yong)多種(zhong)方(fang)法：①多級錯流(liu)萃取(qu)。料液和各(ge)級萃余(yu)液都與新(xin)鮮的(de)萃取(qu)劑(ji)接(jie)觸(chu)，可達較高萃取(qu)率。但(dan)萃取(qu)劑(ji)用(yong)量(liang)大(da)，萃取(qu)液平均(jun)濃(nong)度(du)低(di)。②多級逆流(liu)萃取(qu)。料液與萃取(qu)劑(ji)分(fen)別從級聯（或板(ban)式(shi)塔）的(de)兩(liang)端(duan)加(jia)入(ru)，在(zai)級間(jian)作(zuo)逆(ni)向(xiang)流(liu)動(dong)，後(hou)成(cheng)為(wei)萃余(yu)液和萃取(qu)液，各自(zi)從另壹(yi)端(duan)離(li)去(qu)。料液和萃取(qu)劑(ji)各(ge)自(zi)經(jing)過多(duo)次(ci)萃取(qu)，因而(er)萃取(qu)率較高，萃取(qu)液中被(bei)萃組(zu)分(fen)的(de)濃(nong)度(du)也較高，這(zhe)是工業(ye)萃取(qu)常用(yong)的(de)流(liu)程。③連續(xu)逆(ni)流(liu)萃取(qu)。在(zai)微分(fen)接(jie)觸(chu)式萃取(qu)塔（見(jian)萃取(qu)設備(bei)）中(zhong)，料液與萃取(qu)劑(ji)在(zai)逆(ni)向流(liu)動(dong)的(de)過程中(zhong)進行接(jie)觸(chu)傳質，也是常用(yong)的(de)工(gong)業(ye)萃取(qu)方法(fa)。料液與萃取(qu)劑(ji)之中，密(mi)度(du)大(da)的(de)稱(cheng)為(wei)重相，密(mi)度(du)小(xiao)的(de)稱(cheng)為(wei)輕相(xiang)。輕(qing)相自(zi)塔底進入(ru)，從塔頂(ding)溢出；重相自(zi)塔頂加入(ru)，從塔底(di)導(dao)出(chu)。萃取(qu)塔操(cao)作(zuo)時，壹種(zhong)充(chong)滿(man)全塔的(de)液相，稱(cheng)連續(xu)相(xiang)；另壹(yi)液相通常(chang)以液滴形(xing)式分(fen)散(san)於其(qi)中(zhong)，稱分(fen)散(san)相。分(fen)散(san)相液體進塔時即(ji)行分(fen)散(san)，在(zai)離(li)塔前(qian)凝(ning)聚(ju)分(fen)層(ceng)後(hou)導(dao)出(chu)。料液和萃取(qu)劑(ji)兩(liang)者之中以何(he)者為分(fen)散(san)相，須兼顧塔的(de)操(cao)作(zuo)和工(gong)藝(yi)要求來(lai)選(xuan)定。此(ci)外，還有能(neng)達到(dao)更高分(fen)離(li)程度(du)的(de)回(hui)流(liu)萃取(qu)和分(fen)部(bu)萃取(qu)反(fan)萃取(qu)

　　反(fan)萃取(qu)(stripping)是用反(fan)萃取(qu)劑(ji)使(shi)被(bei)萃取(qu)物從負載有機相返回(hui)水相的(de)過程。為(wei)萃取(qu)的(de)逆(ni)過程。

　　特點及(ji)作用(yong)

　　反(fan)萃取(qu)是萃取(qu)的(de)逆(ni)過程，工(gong)業(ye)上(shang)用來(lai)重復(fu)使(shi)用萃取(qu)劑(ji)可(ke)提(ti)取(qu)被萃取(qu)物質，

　　反(fan)萃取(qu)過程具(ju)有簡單、便(bian)於操作(zuo)和周(zhou)期(qi)短的(de)特點，是溶劑(ji)萃取(qu)分(fen)離(li)工(gong)藝(yi)流(liu)程中(zhong)的(de)壹(yi)個(ge)重要環(huan)節。反(fan)萃取(qu)可將有機(ji)相中(zhong)各(ge)個(ge)被(bei)萃組(zu)分(fen)逐(zhu)個(ge)反(fan)萃到(dao)水相，使被分(fen)離(li)組(zu)分(fen)得(de)到(dao)分(fen)離(li)；也可壹次(ci)將有機(ji)相中(zhong)被(bei)萃組(zu)分(fen)反(fan)萃到(dao)水相。經(jing)過反(fan)萃取(qu)及所得(de)反(fan)萃液經(jing)過進壹步(bu)處理(li)後(hou)，便(bian)得(de)到(dao)被分(fen)離(li)物(wu)的(de)成(cheng)品(pin)。反(fan)萃後(hou)經(jing)洗(xi)滌(di)不(bu)含或少含萃合(he)物(wu)的(de)有(you)機(ji)相稱(cheng)再(zai)生(sheng)有機相(xiang)，繼續循(xun)環(huan)使用(yong)。濕法冶(ye)金(jin)常用的(de)反(fan)萃取(qu)劑(ji)主要有(you)無(wu)機酸(suan)如H2S04、HN03、HCl及(ji)無(wu)機堿如(ru)Na0H、NH40H、Na2C03等(deng)。反(fan)萃取(qu)劑(ji)主要起破壞有(you)機相中(zhong)被萃組(zu)分(fen)結(jie)構(gou)的(de)作(zuo)用(yong)，使被(bei)萃組(zu)分(fen)生(sheng)成易溶於(yu)水的(de)化(hua)合(he)物(wu)，或生(sheng)成既不(bu)溶於(yu)水也不溶於(yu)有(you)機(ji)相的(de)沈(chen)澱。