液液萃取是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。如图所示:
几个概念
1.原溶液:之欲分离的原料溶液,原溶液中欲萃取组份成为溶质A,其余称稀释剂B;
2.溶剂S:为萃取A而加入的溶剂,也称萃取剂;
3.萃取相:原溶剂和稀释剂混合萃取后,分成两相,含溶剂S较多的一相;
4.萃余相:主含稀释剂的一相;
5.萃取液:萃取相脱溶剂后的溶液;
6.萃余液:萃余相脱溶剂后的溶液。
萃取过程的条件
1.两个接触的液相完全不互溶或部分互溶;
2.溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同;
3.两相接触混合和分相;
4.溶剂S对A和B的溶解能力不一样,溶剂具有选择性,即
其中:y表示萃取相内组分浓度;x表示萃余相内组分浓度。上式表明:萃取相中A/B的浓度比值应大于萃余相中A/B的浓度比值。
1.单次萃取
分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时,在两种互不相溶的溶剂中,加入某种可溶性的物质时,它能分别溶解于两种溶剂中,实验证明,在一定温度下,该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时,此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少,都是如此。属于物理变化。用公式表示。
Ca、Cb分别表示一种物质在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K 是一个常数,称为 “分配系数”。
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时,若在水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钠),利用 “盐析效应” 以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。
2.多次萃取
要把所需要的溶质从溶液中完全萃取出来,通常萃取一次是不够的,必须重复萃取数次。利用分配定律的关系,可以算出经过萃取后化合物的剩余量。
设:V 为原溶液的体积,w0为萃取前化合物的总量,w1为萃取一次后化合物的剩余量,w2为萃取二次后化合物的剩余量,wn为萃取 n 次后化合物的剩余量,S 为萃取溶液的体积。
经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为 w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为 (w0-w1)/S;两者之比等于 K,即:
同理,经二次萃取后,则有
即
因此,经n次提取后:
当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。而上式 KV/(S+KV) 总是小于 1,所以 n 越大,wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意,上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂,例如苯,四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等,上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。