4.2.2　有机物络合萃取体系的基本特征

4.2.2.1　分离对象的特性

络合萃取适于分离和回收的主要对象如下^［1］。

①待分离物质一般是带有Lewis酸或Lewis碱官能团的极性有机物，例如，有机羧酸、有机磺酸、酚类、有机胺类、醇类以及其他多官能团有机物，可以参与和络合剂的反应。

②分离体系应是稀溶液，即一般待分离物质的浓度（质量分数）小于5％，此时采用络合萃取具有更大优势，因为络合萃取平衡在低溶质浓度区可以提供相当高的平衡分配系数。

③待分离物质为亲水性强的物质，在水中有较小的活度系数，使用物理萃取分离提取难以奏效。络合剂与物质之间的络合作用能给溶质提供一个非常低的有机相活度系数，使两相平衡分配系数达到相当大的数值，使分离过程得以完成。

④分离物属于低挥发性的溶质，其溶液不能通过蒸汽提馏加以分离。这类分离对象包括醋酸、二元酸（丁二酸、丙二酸等）、二元醇、乙二醇醚、乳酸及多羟基苯（邻苯二酚、1，2，3-苯三酚）稀溶液等。

4.2.2.2　络合剂的特性

络合萃取溶剂一般是由络合剂、助溶剂以及稀释剂组成的。其中，络合剂应当具备如下的特征^［1］。

（1）络合剂应具有特殊的官能团　络合萃取的分离对象一般是带有Lewis酸或Lewis碱官能团的极性有机物，络合剂则应具有相应的官能团，参与和待分离物质的反应，且与待分离物质的化学键能应具有一定大小，一般为10～60kJ/mol，便于形成萃合物，以实现相转移。但是，络合剂与待分离物质间的化学作用键能也不能过高，过高的化学键能虽能使萃合物容易生成，但在完成第二步逆向反应、再生络合萃取剂时往往会发生困难。图4-2列出了适宜的化学键能范围。中性含磷类萃取剂、叔胺类萃取剂经常选作分离带有Lewis酸性官能团极性有机物的络合剂。酸性含磷类萃取剂则经常选作分离带有Lewis碱性官能团极性有机物的络合剂。

图4-2　适合络合萃取分离的化学键能范围^［3］

（2）络合剂应具有良好的选择性　由于分离体系是稀溶液，一般待分离物质的浓度（质量分数）小于5％，因此，络合萃取剂在发生络合反应、有针对性地分离溶质的同时，必须要求其萃水量尽量减少或容易实现溶剂中水的去除。

（3）络合萃取过程中应无其他副反应　络合剂有针对性地分离物质是十分关键的，不应在络合萃取过程中发生其他副反应，同时络合剂应是热稳定的，不易分解和降解，以避免不可逆损失。

（4）反应速率快　在不同条件下反应，在其正负反应方向上均应具有足够快的动力学机制，以便在生产实践过程中不需要求过长的停留时间和过大的设备体积。

4.2.2.3　助溶剂和稀释剂的选择

在络合萃取过程中，助溶剂和稀释剂的作用是十分重要的。常用的助溶剂有辛醇、甲基异丁基酮、醋酸丁酯、二异丙醚、氯仿等。常用的稀释剂有脂肪烃类（正己烷、煤油等）、芳烃类（苯、甲苯、二甲苯等）。

助溶剂的作用如下^［2］。

①一些络合剂本身很难形成液相直接使用，如三辛基氧膦（TOPO）本身就是固体，助溶剂可以作为络合剂的良好溶剂。

②某些络合萃取过程中，络合剂本身可能不是反应形成的萃合物的良好溶解介质，此时，助溶剂应作为萃合物良好溶剂，促进络合物的形成和相间转移。例如，磷酸三丁酯本身就是反应形成的萃合物的良好溶解介质，并不需要在磷酸三丁酯萃取体系中再加入另外的助溶剂。但是，胺类萃取剂，如三辛胺，往往不能很好地溶解反应形成的萃合物，在萃取过程中出现乳化或第三相，因此，加入适当的助溶剂是必不可少的。

稀释剂的主要作用^［2］是调节形成的混合萃取剂的黏度、密度及界面张力等参数，使液液萃取过程便于实施。一些络合萃取过程中，若络合剂或助溶剂的萃水问题成为络合萃取法使用的主要障碍时，加入的稀释剂可以起到降低萃取水量的作用。当然，稀释剂的加入是以降低萃取体系的分配系数为代价的。

总之，选择适当的络合剂、助溶剂和稀释剂，优化络合萃取剂的各组分的配比是有机物络合萃取过程得以实施的重要环节。