苯甲酸稀溶液的萃取特性

第19卷第6期2002年6月应用化学CHINESE10URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYVo1．19No．6Jun．2002苯甲酸稀溶液的萃取特性梅帆秦炜戴猷元(清华大学化学工程系北京100084)摘要测定了不同苯甲酸浓度下磷酸三丁醇(TBP)一堞油、正丁醇、正辛醇、苯、甲基异丁基酮(MIBK)、正庚烷、正己烷的萃取平衡数据；建立了描述萃取平衡特性的数学模型，求得了相应的模型参数．结果表明，TBP对于苯甲酸具有较大的萃取能力；纯溶剂的物理萃取能力与溶剂的极性有关，极性越强，萃取能力越大I由于苯甲酿同时具有较强的极性和亲油性，纯正辛醇体系的萃取能力与以氢键缔台为主的30TBP体系相当．美蕾词苯甲酸，萃取，磷酸三丁酯，正辛醇中图分类号：O641．4；TQ028．3—2文献标识码：A文章编号：1000—0518(2002)06—0517-O4苯甲酸是医药、食品、化工等领域用量很大的化工产品．工业上主要以钴盐或锰盐为催化剂，乙酸为溶剂，由甲苯氧化法生产]，并利用其水中溶解度较小的特点，通过结晶分离．25℃时苯甲酸溶解度为3．4mg／g水，水溶液中存在醋酸会提高苯甲酸的溶解度．该工艺产生的废水，即其母液中约含有0．314mol／L的苯甲酸和0．250mol／L的醋酸]．从苯甲酸稀溶液中回收苯甲酸是十分必要的．苯甲酸呈Lewis酸性，其pK．一4．2O1．]，同时，又具有较强的亲油性，其lgP=I．87，与己酸(1gP一1．88)相近．苯甲酸的亲油性和酸性都较强，可能适用以相似相容为基础的物理萃取和以Lewis酸碱中和反应为基础的反应萃取分离’．但苯甲酸稀溶液的萃取分离研究未见报道0．本文研究了磷酸三丁酯(TBP)一煤油、正丁醇、正辛醇、苯、甲基异丁基酮(MIBK)、正庚烷、正己烷等萃取剂对稀溶液中苯甲酸的萃取特性；建立了描述其萃取平衡特性的数学模型，为利用萃取法从稀溶液中回收苯甲酸提供了理论依据．1实验部分将15mL的萃取剂和苯甲酸溶液以1：1的体积比加入50mL具塞锥形瓶中，在25℃下，剧烈摇动30min，使两相达到萃取平衡．静置分相，测水相样品的pH值和用NaOH标准溶液测定苯甲酸浓度)．有机相中苯甲酸浓度()采用物料恒算求得．经实验验证，物料恒算求取的有机相中苯甲酸浓度的相对偏差小于2．实验所用的苯甲酸、磷酸三丁酯、正辛醇、正丁醇、正庚烷、正己烷、MIBK和苯均为分析纯试剂}煤油为加油站售出品，并经酸、碱处理后水洗到中性．2结果与讨论2．1TBP一煤油萃取苯甲酸的平衡特性萃取剂TBP可以通过氢键与Lewis酸性化合物形成络台物．围1为采用体积分数为2O、30、5O、75、100TBP煤油为溶剂对苯甲酸稀溶液的萃取平衡．围中可见，与一般的脂肪酸类似，TBP对苯甲酸稀溶液具有良好的萃取作用，并随TBP浓度增大，萃取苯甲酸的能力增大；且由于随平衡水相苯甲酸浓度的减小，水与苯甲酸之间的作用以及TBP在水中的溶解对pH值的影响逐渐增强，随z的增大，分配系数(D)值出现先增大而后减小的趋势．2o01—1115收稿．200z-03—26修回国家自然科学基垒贷助项目(No．29836130)通汛联系^秦玮．女．19fi4年生．博士．副教授：Em．il：qlnw@chemengtsinghuacdutit；主要从事萆取化学和环境化学理论方面的研究维普资讯http://www.cqvip.com518应用化学第19卷图lTBP萃取苯甲酸的平衡曲线Fig．1ExtractionequilibriumcurvesofbenzoicacidwithTBPc(bc~oicacid)一Immol【l1图2纯溶剂萃取苯甲酸的平衡曲线Fig．2Extractionequilibriumcurve8ofbenzoicacidwithpuresolvent2．2纯溶剂萃取苯甲酸的平衡特性极性溶剂，正辛醇、MIBK、正丁醇和惰性溶剂，苯、正己烷、正庚烷萃取苯甲酸的实验结果如图2所示．图中可见，极性溶剂的萃取能力强于惰性溶剂，且萃取能力表现为：正辛醇>正丁醇>MIBK>苯>正己烷(正庚烷)．其中，MIBK、苯、正己烷、正庚烷体系中，随z的增大，D值基本呈线性递增，可以认为上述有机溶剂与苯甲酸的作用力较弱．纯正辛醇的萃取平衡变化趋势与30TBP体系类似，可以认为，正丁醇和正辛醇与苯甲酸之间可形成较强的氢键．2．3苯甲酸萃取平衡的描述TBP一煤油萃取苯甲酸体系：由于烷烃类溶剂萃取苯甲酸的分配系数随平衡水相浓度降低而减小，而TBP一煤油为萃取剂时，平衡水相的苯甲酸浓度较低，所以，煤油对萃取苯甲酸的贡献可以忽略．为确定TBP与苯甲酸之间形成萃台物的萃台比，假定TBP与苯甲酸形成的缔台物组成为1：n；且缔台反应发生在两相界面．TBP对苯甲酸的萃取平衡：nHA+百—nHA