三辛胺萃取一元羧酸的平衡规律(Ⅱ)表观萃取平衡常数与规律表征

在本文（Ⅰ）报关于三辛胺（TOA）萃取甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙醇酸、乙醛酸、乳酸等11种羧酸萃取平衡特性的研究基础上,采用质量作用定律分析方法建立了TOA对一元羧酸的萃取平衡模型,拟合了模型参数——表观反应萃取平衡常数K₁₁,并获得了满意的拟合精度;提出了影响TOA萃取一元羧酸平衡的3个因素：溶质的亲油性lgP、溶质的酸性pK_a、TOA的表观碱度pK_a,B,并确定了K₁₁与这3参数的关系,经拟合实验测定的114个K₁₁,获得了一元羧酸K₁₁的关联式.为一元羧酸分离工艺中萃取剂的选择提供了指导.     

正辛醇为稀释剂条件下二元羧酸的萃取平衡特性

以二元羧酸乙二酸、丙二酸、丁二酸、顺丁烯二酸和苹果酸为分离对象,三烷基氧膦（TRPO）为络合剂,正辛醇为稀释剂进行了系统的萃取相平衡实验.结果表明,溶质的pK_a1和羧酸的亲油性同时影响络合萃取平衡.红外光谱分析表明,萃取剂TRPO与正辛醇之间形成氢键,抑制了对羧酸的萃取,使得TRPO与有机羧酸之间形成1∶1的络合物;负载有机羧酸的红外谱图表明,TRPO萃取有机羧酸为氢键溶剂化历程,负载有机羧酸的TRPO中的P=O键吸收峰的位移与有机羧酸的酸性有关.采用质量作用定律分析方法建立了负载量的表达式,模型拟合精度令人满意.     

萃取剂相对酸(碱)度对极性有机物络合萃取平衡的影响

选择萃取剂的相对酸（碱）度为萃取剂的特征参数,以三种常用的络合萃取剂,TOA／正辛醇、TRPO/煤油、D2EHPA/煤油为研究对象,测定TOA和TRPO相对于HCI的pKa.Bs,D2EHPA相对于NaOH的相对酸度（pkAs）物性参数,分别结合萃取有机羧酸、有机胺的平衡特性,进一步研究萃取剂的相对酸（碱）度与络合萃取平衡的关系。结果表明,萃取剂的相对酸（碱）度与萃取剂的浓度有关,并由此直接影响络合萃取平衡的结果,是影响络合萃取平衡的重要因素：提出了影响萃取平衡的三个重要因素：溶质的亲油性、溶质的电性参数、络合剂的相对碱（酸）度,并在不同体系下建立了表观络合萃取平衡常数与这三参数的关联式,关联精度是相当满意的,可以很好地预测络合萃取平衡的特性。     

三辛胺萃取一元羧酸的平衡规律(Ⅰ)萃取平衡特性

以三辛胺（TOA）为反应萃取剂,正辛醇、甲基异丁基酮（MiBK）、正己烷、四氯化碳和氯仿为稀释剂,甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙醇酸、乙醛酸、乳酸为被萃溶质,开展了萃取平衡特性的实验研究.结果表明,羧酸的亲油性和酸性是影响TOA萃取羧酸的关键参数.萃取平衡条件下,羧酸的酸性差别较小时,TOA的负载率主要取决于羧酸的亲油性lgP,且lgP越大,TOA负载率越高;羧酸的酸性差别较大时,TOA的负载率主要与羧酸的酸性pK_a有关,且pK_a越小,TOA负载率越高.稀释剂种类、TOA浓度对TOA的表观碱度和TOA的负载率有影响,TOA负载率Z＜1时,稀释剂对羧酸萃取平衡的促进作用为正辛醇≥氯仿＞MiBK＞四氯化碳 ≥ 正己烷,且TOA的负载率随TOA浓度的增大而减小.TOA的表观碱度是定量表现萃取剂在萃取分离环境中性质的重要参数.     

Aliquat 336萃取醋酸的平衡特性

选择Aliquat 336为萃取剂 ,氯仿、正辛醇和煤油为稀释剂 ,醋酸稀溶液为分离溶质 ,研究了稀释剂种类、反应剂浓度、水相 pH值、溶质在水相的浓度等因素对醋酸萃取分配系数的影响 ,分析了Aliquat 336萃取醋酸的机理 ,并在此基础上建立了描述萃取平衡的数学模型 .结果表明 :萃取结果基本符合反应剂与稀释剂的简单加和 ;稀释剂对萃取效果的影响显著 ,随Aliquat 336浓度的增大 ,氯仿和煤油为稀释剂时的萃取能力较正辛醇增加得快 ;随 pH值的变化D存在一个最大值 ,该值只与反应剂在有机相中的浓度有关 .Aliquat 336萃取醋酸存在阴离子交换和化学缔合两种机制 ,表观的阴离子交换反应平衡常数K₁在有稀释剂的条件下比纯反应剂时有所增大 ,其中氯仿的影响相对较大 ,表观的化学缔合反应平衡常数K₂ 在有稀释剂的条件下表现为 ,惰性稀释剂煤油对K₂ 的影响不明显 ,氯仿具有强化的作用 ,而正辛醇具有削弱Aliquat 336与醋酸化学缔合的能力 .     

乙醇酸与乙醛酸的萃取分离

以乙醇酸和乙醛酸的稀溶液为分离对象,采用三烷基氧磷 (TRPO)为萃取剂、甲基异丁基酮 (MiBK)为稀释剂,研究了单、双溶质有机酸的萃取分离特性,测定了TRPO、有机酸的浓度等因素对单、双溶质有机酸萃取平衡的影响,在适当假定的基础上,建立了描述TRPO萃取乙醇酸、乙醛酸单、双溶质特性的数学模型.结果表明,随TRPO浓度的增大,分离系数β_{（glycolic /glyoxylic）}由小于1逐渐增大至大于1,乙醇酸与TRPO的萃合物有1∶1和1∶2两种形式,采用单溶质萃取反应平衡常数预测双溶质萃取的结果,预测值与实验值相当接近.同时,还对三烷基胺、磷酸三丁酯等萃取剂分离乙醇酸和乙醛酸的特性进行了讨论.     

三烷基氧膦络合萃取一元有机羧酸

络合萃取法对极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性。选择甲酸、乙酸、丙酸、丁酸为分离对象 ,三烷基氧膦 (TRPO)为络合剂 ,煤油为稀释剂 ,进行了系统的萃取相平衡实验 ,测定了络合剂浓度、稀释剂组成等因素对萃取平衡分配系数的影响。实验结果表明 ,溶质的亲油性对络合萃取平衡影响起主导作用 ;随TRPO浓度增大 ,萃取平衡分配系数呈增大趋势 ;随溶质初始浓度增大 ,有机相的溶质浓度向饱和萃取量接近 ;饱和萃取量随络合剂浓度的增大而增大。对相平衡分配系数进行拟合 ,精度令人满意。     

三烷基氧膦(TRPO)萃取有机羧酸的研究

络合萃取法对有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性。选择甲酸、乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙本酸为分离对象,三烷基氧膦（TRPO）为络合剂,煤油为稀释剂,进行了系统的萃取相平衡实验。结果表明,溶质的pKa对络合萃取影响起主导作用。红外光谱定性分析表明,TRPO萃取有机羧酸为氢键溶剂比历程,负载有机酸的TRPO中的P＝0吸收峰的位移与有机羧酸的酸性有关。采用质量作用定量定律分析方法,建立了相平衡分配系数的表达式,模型拟合精度是令人满意的。     

三烷基氧磷络合萃取邻氨基苯酚的研究

络合萃取技术对极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性,然而对同时具有Lewis酸性和Lewis碱性两种官能团化合物的络合萃取研究得相对较少。为了探讨该技术对两性有机化合物萃取规律,今以三烷基氧磷（TRPO）为萃取剂,邻氨基苯酚为萃取溶质,研究了稀释剂种类、溶液pH值以及溶质浓度等因素对邻氨基苯酚稀溶液萃取平衡分配比的影响;根据可逆络合萃取的基本理论,提出了同时考虑萃取剂络合萃取作用和稀释剂物理萃取作用的分配比的表达式。并通过参数寻优求出邻氨基苯酚的物理萃取分配常数m和表观化学反应萃取平衡常数K。结果表明,邻氨基苯酚主要通过氢键缔合与OAP的中性分子发生络合反应而萃入有机相,其在惰性稀释剂煤油中的分配比大于其在极性稀释剂正辛醇中的分配比。     

三烷基氧磷萃取对氨基苯酚的性能

以三烷基氧磷(TRPO)为反应萃取剂,研究了稀释剂种类、溶液pH值等因素对对氨基苯酚稀溶液反应萃取分配系数(D)的影响,提出了同时考虑反应萃取和物理萃取作用的分配系数的表达式.结果表明：TRPO对对氨基苯酚的萃取主要通过与其中性分子的氢键缔合和溶剂化效应实现,D值的变化与中性分子的摩尔分数有关;稀释剂的极性对对氨基苯酚的萃取影响较小;除20%TRPO/正庚烷体系外,拟合实验数据得到的表观萃取平衡常数变化较小;体系的物理萃取分配常数则随TRPO浓度的增大而增大,且符合稀释剂和TRPO的物理萃取能力的简单加和;酸性、碱性和中性的反应萃取剂都可有效地萃取对氨基苯酚,萃取能力为二(2-乙基己基)磷酸＞ TRPO ＞ 三烷基胺,相应的操作pH值为2～3、4～5和6.5～7.5,应用时可根据体系的pH值范围选用相应的萃取剂,而不必调节溶液的pH值.     

Extraction properties of phthalic acid and aromatic polycarboxylic acids using various solvents

BACKGROUND: To explore the extraction properties of aromatic acids produced in the oxidation of coal, the extraction equilibrium of phthalic acid (as a typical product) was studied using three solvents, 1‐octanol, 50% tributylphosphate (TBP)/kerosene, and 10% trialkylphosphine oxide (TRPO)/kerosene, and the feasibility of separating phthalic, [1,1′‐biphenyl]‐2,2′‐dicarboxylic and trimellitic acids is discussed. RESULTS: Phthalic acid extraction followed the sequence: 10% TRPO > 50% TBP > 1‐octanol, with recoveries from the TRPO and TBP systems being much larger than that for 1‐octanol. The stoichiometry of formation of the complexes of TBP and TRPO with phthalic acid was 1:1. The apparent extraction equilibrium constant for TRPO is much larger than that for TBP. The distribution coefficient of [1,1′‐biphenyl]‐2,2′‐dicarboxylic acid is much larger than that of the other two acids using 1‐octanol as the extractant and this acid could be removed by 1‐octanol from a mixture of the three acids. The extraction equilibrium correlations obtained for the individual acid component systems can be used to predict that of the acid mixture. CONCLUSION: The extent of phthalic acid extraction by the three solvents investigated is as follows: 10% TRPO > 50% TBP > 1‐octanol. The stoichiometry of the complex formation of TBP or TRPO and phthalic acid is 1:1, and the apparent extraction equilibrium constant for TRPO is much larger than that for TBP. 1‐octanol shows a good extractive selectivity for [1,1′‐biphenyl]‐2,2′‐dicarboxylic acid as compared with phthalic and trimellitic acids. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

三烷基氧膦与二(2-乙基己基)磷酸协萃对氨基苯酚的研究和应用

为考察复合萃取剂萃取两性官能团溶质的协萃机理,以对氨基苯酚(PAP)为分离溶质,三烷基氧膦(TRPO)+二(2 乙基己基)磷酸(D2EHPA)+庚烷为萃取剂进行了萃取平衡特性的研究。结果表明,该萃取剂萃取PAP时,具有明显的协萃效应。协萃机理为TRPO与PAP的中性分子以及D2EPHPA与PAP的中性分子和阳离子反应生成(HP)2·NH2—C6H4—OH·TRPO或者P·NH3—C6H4—OH·TRPO萃合物;萃取剂中D2EHPA与TRPO的适宜协萃比为1∶3;pH是影响萃取能力的关键因素,起始pH值条件下PAP分子形态摩尔分数较大的pH值区域(6—8),分配系数出现极大值;采用适宜的萃取剂组成对PAP的工业生产废水进行处理,可有效去除废水中的PAP和苯胺。     

Dependence of extraction equilibrium of monocarboxylic acid from aqueous solutions on the relative basicity of extractant

This paper describes monocarboxylic acid extraction from aqueous solution experiments, using five types of mixed solvents and 12 monocarboxylic acids. From the results of these experiments, a new mathematical model, including a new definition of extractant's basicity (pK_a,BS), was developed and validated. Trioctylamine (TOA)/1-octanol, TOA/methyl iso-butyl ketone (MIBK), TOA/tetrachloromethane (CCl₄), trialkylphosphine oxide (TRPO) /1-octanol and TRPO/ kerosene, were used as the extractant, and formic, acetic, propionic, butyric, valeric, caproic, monochloroacetic, dichloroacetic, trichloroacetic, glycolic, glyoxylic, and lactic acids, were used as the solutes extracted. The relative basicity of the extractant to the solute extracted (pK_a,BS) was measured in different extractant concentrations. The experimental result confirms the mathematic model to predict the extraction equilibrium more accurately. pK_a,BS can represent the complicated solvating power of the dilute to the association compound, and depends on the extractant concentration and the type of extractant, diluent and solute.     

不同稀释剂中三辛胺相对于有机羧酸碱度的研究

The relative basicity of trioctylamine （TOA）, pKa,BS, in protic polar diluent （1-octanol）, non-protic polar diluent [methyl iso-butyl ketone （MIBK）] and inert diluent （CCl4） were determined for 11 mono-carboxylic acids, and the dependence of PKa,BS on the nature of solute and diluent type was discussed. The results show that pKa,BS determined by half neutralization with the solute carboxylic acid is in the order of 1-octanol〉MIBK〉CCl4 for a fixed TOA concentration, and it increases with increasing acidity and hydrophobicity of the carboxylic acid. Compared with two parameters of the solute extracted （acidity and hydrophobicity）, pKa,BS is more sensitive to hydrophobicity of the acid. A mathematic equation representing relationship between the apparent extraction equilibrium （K11） and the system properties （PKa,BS and pKa） was proposed： 1g K11 = 2pKa,BS=pKa. It is proved that the extraction equilibrium of mono-carboxylic acids can be predicted by the above equation with reasonable accuracy.     

三辛胺萃取有机羧酸的机理(Ⅱ)──有机羧酸的pK_a值和亲油性的影响

在本文（Ⅰ）报研究的基础上,进一步考察了三辛胺──有机羧酸体系的红外光谱图．选用的有机羧酸为甲酸、丁酸、己酸和氯乙酸等．通过红外光谱分析定量求取了负载羧酸有机相的I值,讨论了有机羧酸的pK_a值和亲油性对不同形态萃合物组成比的影响．