芳香酸稀溶液的络合萃取研究

第l9卷200O年第2期3月环境化学ENVIRONMENTALC|ⅢIⅥIs1YV0l19．No．2March2000①f弓6一tt芳香酸稀溶液的络合萃取研究”黄颖怡盘—戴猷元z7、黄颖·眙韭瑾戴猷元／清华大学化学工程系，北京．100(184砰摘要络音萃取法分离极性有机物稀溶渡具有高教性和高选择性．本文利用三辛胺(∞A)或磷酸三丁酯(唧)为络旨剂．四氯化碳、三瓤甲烷、正辛醇或煤油为稀释荆实驻测定了苯甲酸、邻硝基苯甲酸稀溶渡的萃IR．1,lls?-衡分配系数，讨论了髟响因素实验铡定了TOA在不同稀释剂中的表观碱度提出了同时考虑络台萃取作用和物理萃取作用的平衡分配系数的表达式，r．口关键词：兰兰墨苎璺竺苎苎!墼：，f——————马车‘翠一一Jl～J络台萃取方法对于极性有机物稀溶液的分离具有高教性和高选择性．研究者们对脂肪酸类稀溶液的络合萃取进行了大量的研究工作[1,23．分析已有的研究对象不难发现，有关芳香酸的络合萃取研究较少见诸报道．苯甲酸和邻硝基苯甲酸是重要的有机化工原料它广泛用于染料、医药和其它精细化工行业．苯甲酸和邻硝基苯甲酸的生产和应用过程中，排放出的废水，造成了环境的污染．邻硝基苯甲酸分子中一No2的存在，使这类物质的毒性更大，废水的可生化性也很差．本文研究苯甲酸和邻硝基苯甲酸稀溶液的络合萃取平衡，讨论其影响因素．探究实现芳香酸络台萃取分离的可能性．1络合萃取平衡的描述本文采用质量作用定律分析方法描述络合萃取平衡，同时考虑稀释剂对苯甲酸和邻硝基苯甲酸的物理萃取作用．络台萃取平衡描述中的假设同文献[3]．在模型描述中考虑如下平衡TOA体系的络合萃取平衡TBP体系的络合萃取平衡稀释剂对溶质的物理萃取芳香酸的解离平衡：HA+～R3N一一面而～RxN+H+一面HAT—B—PtLJ-—HA—．T—BPHA——面HA+—A一+H+)国家自然科学基金资助项目(2983613o)2)联系人(1)(2)(3)(4)(5)维普资讯http://www.cqvip.com2期黄颖怡等：芳香酸稀溶液的络台萃取研究137式(1)一(5)中，R3N和TBP分别代表络合剂TOA和TBP，HA代表苯甲酸或邻硝基苯甲酸的中性分子，表达式中的上划线代表有机相中的成分．经过计算和整理，最终可以获得同时考虑络合萃取及物理萃取过程的分配系数D值．对于TOA体系：对于TBP体系_+而丽BaKerK10KHA丽+(1+H+ll])(1+1opH)。l+1oPH一BoKti．D+』可(6)-(7)l+1OpH—m⋯式中，为络合萃取剂中络合剂的初始浓度(mol·lI1)，表示稀释剂在络合萃取剂中所占的体积分数，m为稀释剂对溶质中性分子的分配系数．为式(5)中的解离平衡常数，K，Kl_分别为式(2)和式(1)或(3)中的络合萃取平衡常数．根据实验测定的络合萃取平衡条件下的萃残液溶质浓度(HA+A)、分配系数D值、平衡条件下的pH、稀释剂对溶质的分配系数m等，可以通过寻优求出体系的络合萃取平衡常数l1和H值．同时由式(6)和(7)及求取的络合萃取平衡常数值可以求算出相应条件下的萃残液浓度．从而验证拟合精度．2实验部分实验中使用的络合剂为三辛胺(TOA)或磷酸三丁酯(TBP)．稀释剂为四氯化碳、三氯甲烷、正辛醇或煤油．萃取体系相平衡关系的测定是利用lO0ml锥形瓶在HLS-D恒温水浴摇床中进行的．将不同初始浓度的苯甲酸和邻硝基苯甲酸溶液，用NaOH水溶液调至一定的D}I值，然后与萃取剂按油水相比为l：l混合，置于摇床中振荡60min，振荡频率为2OO次·min，然后静置30min分相．对于水相，测定其平衡DH值，并采用HP8452型紫外分光光度仪分析其中的苯甲酸和邻硝基苯甲酸浓度．有机相酸浓度由物料衡算求得．反萃后水相浓度标定实验表明，由物料衡算求取有机相中酸浓度的相对偏差小于2％．为了研究络合萃取的过程机理，对负载溶质的有机相样品用fTIR8200红外光谱仪测定谱图，进行分析．3结果和讨论表1列出了不同络合萃取体系中实验测定的稀释剂对溶质提供的分配系数m值和拟合出的络合萃取平衡常数值．图l—4分别为不同萃取体系中分配系数D的计算值和实验值的比较．可以看出，模型的关联结果是令人满意的．3．1稀释剂对苯甲酸和邻硝基苯甲酸的萃取实验结果表明，煤油对苯甲酸的萃取能力很差，其分配系数D值近似为0．非极性溶剂四氯化碳对苯甲酸的分配系数也很小．极性溶剂三氯甲烷、正辛醇萃取苯甲酸的分维普资讯http://www.cqvip.coml38环境化学l9卷配系数则相对较大．与苯甲酸相比较，邻硝基苯甲酸更具亲水性，稀释剂对其的分配系数比对苯甲酸的相应值小．3．2络合剂浓度的影响从TBP萃取体系的实验拟合结果可以看出，随络合剂含量的增加，分配系数D值是增加的，说明了络合剂对溶质的键合作用．在本文涉