全自(zi)動液液萃取(qu)的原(yuan)理(li)

萃取(qu)指利(li)用(yong)化合物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不(bu)相(xiang)溶(rong)（或(huo)微(wei)溶(rong)）的溶(rong)劑中溶(rong)解度(du)或(huo)分配(pei)系數(shu)的不同(tong)，使化(hua)合物(wu)從(cong)壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑內(nei)轉移到(dao)另外壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑中。經(jing)過反(fan)復多次萃取(qu)，將絕(jue)大部(bu)分的(de)化合物(wu)提(ti)取(qu)出(chu)來(lai)的(de)方(fang)法(fa)。

　　基本簡介

　　萃取(qu)（Extraction）指利(li)用(yong)化合物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不(bu)相(xiang)溶(rong)（或(huo)微(wei)溶(rong)）的溶(rong)劑中溶(rong)解度(du)或(huo)分配(pei)系數(shu)的不同(tong)，使化(hua)合物(wu)從(cong)壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑內(nei)轉移到(dao)另外壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑中。經(jing)過反(fan)復多次萃取(qu)，將絕(jue)大部(bu)分的(de)化合物(wu)提(ti)取(qu)出(chu)來(lai)的(de)方(fang)法(fa)。萃取(qu)又稱(cheng)溶(rong)劑萃取(qu)或(huo)液液萃取(qu)（以區別(bie)於(yu)固液萃取(qu)，即(ji)浸(jin)取(qu)），亦稱(cheng)抽提(ti)（通(tong)用(yong)於(yu)石油(you)煉(lian)制工業(ye)），是壹(yi)種(zhong)用(yong)液態(tai)的萃取(qu)劑處理(li)與(yu)之(zhi)不互(hu)溶(rong)的雙(shuang)組(zu)分或(huo)多組分溶(rong)液，實(shi)現(xian)組分分離的傳質(zhi)分離過程(cheng)，是壹(yi)種(zhong)廣(guang)泛(fan)應用(yong)的單(dan)元操(cao)作(zuo)。

　　基本原(yuan)理(li)

　　利(li)用(yong)化合物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不(bu)相(xiang)溶(rong)（或(huo)微(wei)溶(rong)）的溶(rong)劑中溶(rong)解度(du)或(huo)分配(pei)系數(shu)的不同(tong)，使化(hua)合物(wu)從(cong)壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑內(nei)轉移到(dao)另外壹(yi)種(zhong)溶(rong)劑中。經(jing)過反(fan)復多次萃取(qu)，將絕(jue)大部(bu)分的(de)化合物(wu)提(ti)取(qu)出(chu)來(lai)。

　　分配(pei)定律是萃取(qu)方法(fa)理(li)論的(de)主要(yao)依(yi)據，物(wu)質(zhi)對(dui)不同(tong)的溶(rong)劑有著(zhe)不同的溶(rong)解度(du)。同時(shi)，在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不(bu)相(xiang)溶(rong)的溶(rong)劑中，加(jia)入(ru)某種(zhong)可(ke)溶(rong)性(xing)的物(wu)質(zhi)時(shi)，它(ta)能(neng)分別(bie)溶(rong)解於(yu)兩種(zhong)溶(rong)劑中，實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)，在(zai)壹(yi)定溫(wen)度下，該化合物(wu)與(yu)此(ci)兩(liang)種(zhong)溶(rong)劑不發(fa)生(sheng)分解(jie)、電解、締(di)合和溶(rong)劑化等(deng)作(zuo)用(yong)時(shi)，此(ci)化(hua)合物(wu)在(zai)兩(liang)液層中之(zhi)比是壹(yi)個定(ding)值。不論所加(jia)物(wu)質(zhi)的量(liang)是多少，都(dou)是如(ru)此(ci)。屬(shu)於(yu)物(wu)理(li)變(bian)化(hua)。用(yong)公式(shi)表示。

　　CA/CB=K

　　CA.CB分別(bie)表示壹(yi)種(zhong)化(hua)合物(wu)在(zai)兩(liang)種(zhong)互(hu)不(bu)相(xiang)溶(rong)地(di)溶(rong)劑中的(de)量濃(nong)度(du)。K是壹(yi)個常(chang)數(shu)，稱(cheng)為(wei)“分配(pei)系數(shu)"。

　　有機化合物(wu)在(zai)有(you)機溶(rong)劑中壹(yi)般比在(zai)水中(zhong)溶(rong)解度(du)大。用(yong)有機(ji)溶(rong)劑提取(qu)溶(rong)解於(yu)水的(de)化(hua)合物(wu)是萃取(qu)的典(dian)型實(shi)例。在(zai)萃取(qu)時(shi)，若(ruo)在(zai)水溶(rong)液中加(jia)入(ru)壹(yi)定量(liang)的電解質(zhi)（如(ru)氯化(hua)鈉(na)），利(li)用(yong)“鹽析(xi)效(xiao)應"以(yi)降低(di)有(you)機物(wu)和(he)萃取(qu)溶(rong)劑在(zai)水溶(rong)液中的溶(rong)解度(du)，常可提高萃取(qu)效(xiao)果(guo)。

　　要把所需(xu)要(yao)的(de)化合物(wu)從(cong)溶(rong)液中*萃取(qu)出(chu)來(lai)，通(tong)常(chang)萃取(qu)壹(yi)次是不(bu)夠(gou)的，必須重復萃取(qu)數(shu)次。利(li)用(yong)分配(pei)定律的(de)關(guan)系，可(ke)以算(suan)出(chu)經過(guo)萃取(qu)後化(hua)合物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)。

　　設：V為(wei)原(yuan)溶(rong)液的體積(ji)

　　w0為(wei)萃取(qu)前化合物(wu)的(de)總量

　　w1為(wei)萃取(qu)壹(yi)次後(hou)化合物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　w2為(wei)萃取(qu)二次後化合物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　wn為(wei)萃取(qu)n次後(hou)化合物(wu)的(de)剩(sheng)余(yu)量(liang)

　　S為(wei)萃取(qu)溶(rong)液的體積(ji)

　　經壹(yi)次萃取(qu)，原(yuan)溶(rong)液中該化合物(wu)的(de)濃(nong)度(du)為(wei)w1/V；而萃取(qu)溶(rong)劑中該(gai)化合物(wu)的(de)濃(nong)度(du)為(wei)(w0-w1)/S；兩者之(zhi)比等(deng)於(yu)K，即(ji)：

　　w1/V =K w1=w0 KV

　　(w0-w1)/S KV+S

　　同理(li)，經二次萃取(qu)後，則(ze)有

　　w2/V =K 即(ji)

　　(w1-w2)/S

　　w2=w1 KV =w0 KV

　　KV+S KV+S

　　因(yin)此(ci)，經(jing)n次提取(qu)後:

　　wn=w0 ( KV )

　　KV+S

　　當用(yong)壹(yi)定量(liang)溶(rong)劑時(shi)，希(xi)望(wang)在(zai)水中(zhong)的(de)剩余(yu)量(liang)越少越好。而上(shang)式(shi)KV/(KV+S)總是小(xiao)於(yu)1，所以n越大，wn就越小。也就是說(shuo)把溶(rong)劑分成(cheng)數(shu)次作(zuo)多次萃取(qu)比用(yong)全部(bu)量(liang)的溶(rong)劑作(zuo)壹(yi)次萃取(qu)為(wei)好。但應該(gai)註(zhu)意(yi)，上(shang)面(mian)的公式(shi)適(shi)用(yong)於(yu)幾乎和(he)水不(bu)相(xiang)溶(rong)的溶(rong)劑，例如(ru)苯(ben)，四氯化(hua)碳等。而與(yu)水有(you)少量(liang)互(hu)溶(rong)地(di)溶(rong)劑等，上(shang)面(mian)公式(shi)只是近(jin)似(si)的(de)。但還(hai)是可(ke)以定(ding)性(xing)地(di)指出(chu)預(yu)期(qi)的(de)結果(guo)。

　　儀(yi)器(qi):分液漏(lou)鬥(dou)

　　常見萃取(qu)劑：水， 苯(ben) ，四氯化(hua)碳，汽油(you)，直(zhi)餾汽油(you)。

　　要求： 萃取(qu)劑和原(yuan)溶(rong)劑互不(bu)混(hun)溶(rong) 。

　　萃取(qu)劑和溶(rong)質(zhi)互不(bu)發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying) 。

　　溶(rong)質(zhi)在(zai)萃取(qu)劑中的(de)溶(rong)解度(du)遠(yuan)大於(yu)在(zai)原(yuan)溶(rong)劑中的(de)溶(rong)解度(du) 。

　　相關(guan)規律(lv)：有(you)機溶(rong)劑易溶(rong)於(yu)有機溶(rong)劑，極性(xing)溶(rong)劑易溶(rong)於(yu)極性(xing)溶(rong)劑，反(fan)之(zhi)亦然(ran)。

　　方法(fa)介(jie)紹(shao)

　　向待(dai)分離溶(rong)液（料液）中加(jia)入(ru)與(yu)之(zhi)不相(xiang)互溶(rong)解（至(zhi)多是部(bu)分互(hu)溶(rong)）的萃取(qu)劑，形(xing)成(cheng)共存的(de)兩(liang)個液相。利(li)用(yong)原(yuan)溶(rong)劑與(yu)萃取(qu)劑對(dui)各組(zu)分的(de)溶(rong)解度(du)（包括(kuo)經化(hua)學反(fan)應(ying)後的(de)溶(rong)解）的(de)差(cha)別(bie)，使它(ta)們不等同地(di)分配(pei)在(zai)兩(liang)液相中，然後(hou)通(tong)過(guo)兩液相的分離，實(shi)現(xian)組分間(jian)的分離。如(ru)碘(dian)的水溶(rong)液用(yong)四氯化(hua)碳萃取(qu)，幾乎所(suo)有的碘(dian)都(dou)移到(dao)四氯化(hua)碳中，碘(dian)得以與(yu)大量(liang)的水分開。

　　基本的操(cao)作(zuo)是單(dan)級萃取(qu)。它(ta)是使(shi)料液與(yu)萃取(qu)劑在(zai)混(hun)合過程(cheng)中(zhong)密切接觸(chu)，讓被萃組分通(tong)過相際(ji)界(jie)面(mian)進入萃取(qu)劑中，直(zhi)到(dao)組分在(zai)兩(liang)相間(jian)的分配(pei)基本達到(dao)平衡(heng)。然(ran)後靜(jing)置(zhi)沈(chen)降，分離成(cheng)為(wei)兩層液體，即(ji)由萃取(qu)劑轉變(bian)成(cheng)的萃取(qu)液和由料液轉變(bian)成(cheng)的萃余(yu)液。單級萃取(qu)達到(dao)相平(ping)衡(heng)時(shi)，被萃組分B的(de)相平衡(heng)比(bi)

　　單級萃取(qu)對(dui)給定(ding)組分所(suo)能(neng)達到(dao)的萃取(qu)率（被萃組分在(zai)萃取(qu)液中的量與(yu)原(yuan)料液中的初始(shi)量(liang)的(de)比值）較低，往往不(bu)能(neng)滿足工藝(yi)要(yao)求，為(wei)了提高萃取(qu)率，可(ke)以采用(yong)多種(zhong)方(fang)法(fa)：①多級錯流(liu)萃取(qu)。料液和各級萃余(yu)液都(dou)與(yu)新鮮(xian)的萃取(qu)劑接觸(chu)，可達較(jiao)高(gao)萃取(qu)率。但萃取(qu)劑用(yong)量大(da)，萃取(qu)液平均濃(nong)度(du)低。②多級逆流(liu)萃取(qu)。料液與(yu)萃取(qu)劑分別(bie)從(cong)級聯(lian)（或(huo)板(ban)式(shi)塔(ta)）的(de)兩端(duan)加(jia)入(ru)，在(zai)級間(jian)作(zuo)逆向流(liu)動，後(hou)成(cheng)為(wei)萃余(yu)液和萃取(qu)液，各自(zi)從(cong)另壹(yi)端離去。料液和萃取(qu)劑各自(zi)經過(guo)多次萃取(qu)，因(yin)而萃取(qu)率較(jiao)高，萃取(qu)液中被萃組分的(de)濃(nong)度(du)也較(jiao)高(gao)，這(zhe)是工業(ye)萃取(qu)常用(yong)的流(liu)程(cheng)。③連續(xu)逆流(liu)萃取(qu)。在(zai)微(wei)分接觸(chu)式(shi)萃取(qu)塔(ta)（見(jian)萃取(qu)設備）中，料液與(yu)萃取(qu)劑在(zai)逆(ni)向流(liu)動的(de)過程(cheng)中(zhong)進行(xing)接觸(chu)傳質(zhi)，也是常(chang)用(yong)的工業(ye)萃取(qu)方法(fa)。料液與(yu)萃取(qu)劑之(zhi)中，密度大的稱(cheng)為(wei)重相，密度小的稱(cheng)為(wei)輕(qing)相。輕(qing)相自(zi)塔(ta)底(di)進入，從(cong)塔(ta)頂(ding)溢出(chu)；重相(xiang)自(zi)塔(ta)頂(ding)加(jia)入(ru)，從(cong)塔(ta)底(di)導(dao)出(chu)。萃取(qu)塔(ta)操(cao)作(zuo)時(shi)，壹(yi)種(zhong)充滿全塔(ta)的(de)液相，稱(cheng)連續(xu)相；另(ling)壹(yi)液相通常以(yi)液滴形(xing)式(shi)分散(san)於(yu)其中，稱(cheng)分散(san)相。分散(san)相液體進塔(ta)時(shi)即(ji)行(xing)分散(san)，在(zai)離塔(ta)前凝聚分層(ceng)後導(dao)出(chu)。料液和萃取(qu)劑兩者(zhe)之(zhi)中以(yi)何者為(wei)分散(san)相，須兼顧塔(ta)的(de)操作(zuo)和工藝(yi)要(yao)求來(lai)選(xuan)定(ding)。此(ci)外，還(hai)有能(neng)達到(dao)更高(gao)分離程(cheng)度(du)的(de)回(hui)流(liu)萃取(qu)和分部(bu)萃取(qu)反(fan)萃取(qu)

　　反(fan)萃取(qu)(stripping)是用(yong)反(fan)萃取(qu)劑使被萃取(qu)物(wu)從(cong)負載(zai)有(you)機相返(fan)回(hui)水相(xiang)的(de)過程(cheng)。為(wei)萃取(qu)的逆(ni)過程(cheng)。

　　特點及作(zuo)用(yong)

　　反(fan)萃取(qu)是萃取(qu)的逆(ni)過程(cheng)，工業(ye)上(shang)用(yong)來(lai)重(zhong)復使用(yong)萃取(qu)劑可提(ti)取(qu)被萃取(qu)物(wu)質(zhi)，

　　反(fan)萃取(qu)過程(cheng)具有簡單、便(bian)於(yu)操作(zuo)和周(zhou)期(qi)短(duan)的(de)特點，是溶(rong)劑萃取(qu)分離工藝(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong)的(de)壹(yi)個重(zhong)要環(huan)節。反(fan)萃取(qu)可將(jiang)有機相中各個被萃組分逐個反(fan)萃到(dao)水相(xiang)，使(shi)被分離組分得(de)到(dao)分離；也可(ke)壹(yi)次將(jiang)有機相中被萃組分反(fan)萃到(dao)水相(xiang)。經(jing)過反(fan)萃取(qu)及所得反(fan)萃液經過進壹(yi)步(bu)處理(li)後，便(bian)得到(dao)被分離物(wu)的(de)成(cheng)品。反(fan)萃後經(jing)洗(xi)滌不含或(huo)少含萃合物(wu)的(de)有(you)機(ji)相(xiang)稱(cheng)再生(sheng)有(you)機相(xiang)，繼續(xu)循環(huan)使(shi)用(yong)。濕法(fa)冶金(jin)常(chang)用(yong)的反(fan)萃取(qu)劑主要(yao)有無機酸如(ru)H2S04、HN03、HCl及無機堿如(ru)Na0H、NH40H、Na2C03等(deng)。反(fan)萃取(qu)劑主要(yao)起破(po)壞有機(ji)相中(zhong)被萃組分結(jie)構的作(zuo)用(yong)，使被萃組分生(sheng)成(cheng)易溶(rong)於(yu)水的(de)化(hua)合物(wu)，或(huo)生(sheng)成(cheng)既不溶(rong)於(yu)水也不(bu)溶(rong)於(yu)有機相(xiang)的沈澱(dian)。