2.4　常用的萃取劑

2.4.1　萃取劑選擇的一般原則

根據(jù)不同體系的分離要求，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種類的工業(yè)用萃取劑，一些新型的萃取劑也在不斷開發(fā)過程中。萃取劑通常是有機(jī)溶劑。一般來說，對于一種工業(yè)用萃取劑應(yīng)該滿足如下的要求。

①萃取能力強(qiáng)、萃取容量大。對于待分離物質(zhì)，萃取劑可以提供相對較高的萃取平衡分配系數(shù)。單位體積或單位質(zhì)量的萃取劑萃取待分離物質(zhì)的飽和容量大。

②選擇性高。對待分離的幾種物質(zhì)的分離因數(shù)β應(yīng)比較大。若待分離物質(zhì)為單一溶質(zhì)，則萃取劑對該溶質(zhì)與水的分離因數(shù)應(yīng)比較大，從而降低萃取劑的萃水量，減輕萃取劑再生操作的負(fù)荷。

③化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。萃取劑不易水解，加熱時(shí)不易分解，能耐酸、堿、鹽和氧化劑及還原劑的化學(xué)作用，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和輻照穩(wěn)定性。另外，萃取劑對設(shè)備的腐蝕性小。

④溶劑損失小。在各種操作條件下，萃取劑在料液水相的溶解損失小，萃取相與料液相易于分層，萃取過程中不產(chǎn)生第三相，不發(fā)生乳化現(xiàn)象。

⑤萃取劑基本物性適當(dāng)。萃取劑的密度、黏度及體系界面張力等基本物性適當(dāng)，保證在萃取和反萃取過程中，傳質(zhì)速率較大，分相特性和流動(dòng)性能良好。

⑥易于反萃取和溶質(zhì)回收。對于待分離物質(zhì)，萃取劑既可提供相對較高的萃取平衡分配系數(shù)，又應(yīng)控制萃取劑與待萃取物質(zhì)的結(jié)合能力，在改變操作條件的情況下容易實(shí)現(xiàn)待分離物質(zhì)的反萃取操作，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)回收和萃取劑的循環(huán)使用。

⑦安全操作。萃取劑的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、沸點(diǎn)高，揮發(fā)性低，無毒或毒性小，無刺激性，便于安全操作。

⑧經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。萃取劑的來源豐富，合成制備方法較為簡單，價(jià)格便宜。

應(yīng)該指出，選擇萃取劑的條件很難同時(shí)滿足，一般需要根據(jù)實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的條件，綜合考慮這些因素，發(fā)揮某一萃取體系的特殊優(yōu)勢，設(shè)法克服其不足之處。對于工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，萃取劑的高效性和經(jīng)濟(jì)性則是選擇萃取劑的兩個(gè)關(guān)鍵條件。

對于有機(jī)廢水萃取處理過程及生物化工產(chǎn)品分離中使用的萃取劑，除了滿足一般工業(yè)萃取過程的萃取劑要求外，還需要重點(diǎn)考慮萃取溶劑的溶解損失，避免二次污染，選擇毒性低的、可生物降解的萃取溶劑，以保證萃取過程的成功實(shí)施。

對于金屬萃取或有機(jī)物絡(luò)合萃取的溶劑體系，反應(yīng)萃取溶劑通常是有機(jī)試劑，其品種繁多，而且不斷出現(xiàn)新的品種。常用的萃取劑按其組成和結(jié)構(gòu)特征，必須具備以下兩個(gè)條件。

①絡(luò)合劑分子中至少有一個(gè)萃取功能基，通過它與被萃取溶質(zhì)結(jié)合形成萃合物，常見的萃取功能基含有O、N、P、S等原子，它們一般都有孤對電子，是電子給予體，為配位原子。

②絡(luò)合劑分子中必須有相當(dāng)長的烴鏈或芳環(huán)，一方面是使萃取劑難溶于水相而減少萃取劑的溶解損失；另一方面，萃取劑的碳鏈增長，油溶性增加，可與被萃物形成難溶于水而易溶于有機(jī)相的萃合物，實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)移。如果碳鏈過長、碳原子數(shù)目過多、分子量太大，則會(huì)使用不便，同時(shí)萃取容量降低。因此，一般萃取劑的分子量介于350～500之間為宜。

常用的萃取劑按其組成和結(jié)構(gòu)特征，可以分為中性絡(luò)合萃取劑、取代酸性絡(luò)合萃取劑、胺類萃取劑和螯合萃取劑。