耦合技术与萃取过程强化(第二版)
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3.5.3 稀释剂组成摆动效应

稀释剂组成的变化明显地影响络合萃取平衡,这就是稀释剂组成摆动效应的基础。稀释剂对络合萃取平衡的影响主要体现在三个方面。①稀释剂本身对溶质的物理溶解能力。②稀释剂对于萃合物的溶解性能。例如,三辛胺与有机酸可形成极性较强的离子对型萃合物。正辛醇和氯仿等分子中的质子可能同萃合物形成氢键,从而使萃合物在有机相中有一个稳定的环境,提高了包含正辛醇、氯仿等稀释剂的络合萃取剂对有机酸的分配系数。极性萃合物更容易溶解于极性较强的稀释剂中,包含极性较强稀释剂的络合萃取剂提供的分配系数会更高一些。包含非极性稀释剂的络合萃取剂提供的分配系数较低,有时络合萃取过程中还会出现萃合物浓度很高的“第三相”。③稀释剂对于络合剂的表观碱性(或酸性)的影响。稀释剂组成比例的不同,同样会因络合剂与稀释剂的相互影响而改变混合溶剂的表观碱性(或酸性),造成络合剂与待分离物质间的化学作用能大小的差异,从而影响络合萃取分配系数的大小。

King等[22]指出,以叔胺Alamine 336为络合剂、氯仿-庚烷为稀释剂组成的混合溶剂萃取丁二酸时,稀释剂中氯仿组成比例的下降会使分配系数D明显下降。又如,利用0.3mol/L Alamine 336为络合剂萃取乳酸时,稀释剂为95%正辛醇+5%正十二烷时的分配系数值比含有5%正辛醇+95%正十二烷的相应值大近50倍[23]

利用稀释剂组成的摆动效应实现萃取-反萃过程,其典型流程如图3-5所示。稀释剂组成的变化由蒸馏操作完成。当然,极性稀释剂应该比惰性稀释剂容易挥发。此外,除去部分稀释剂使有机相与水相的相比减小,也有利于反萃过程的进行。

图3-5 利用稀释剂组成摆动效应的萃取-反萃流程

1—萃取器;2—精馏塔;3—再生器;4—料液;5—萃残液;6—再生溶剂;7—极性稀释剂;8—低组成比例极性稀释剂的溶剂;9—低组成比例极性稀释剂的负载溶剂;10—水;11—羧酸水溶液