有机丁二酸的络合萃取研究

广州化工

Guangzhou Chemical Industry

Vol.45No.21Nov. 2017

有机丁二酸的络合萃取研究

毛韩成，黄晓舰，李盛姬

(抗州电子科技大学材料与环境工程学院，浙江抗州310018)

摘要：研究采用碱类萃取剂甲基异丁基甲酮（)、正辛醇、磷酸三丁酯（)为萃取剂对丁二酸稀溶液进行络

合萃取，探讨了丁二酸的初始浓度、值和温度等对萃取的影响。随初始浓度增大，平衡分配系数和萃取率相应增大。当 臆4时，和受影响不大；当4.0臆臆9.0时，随着增大，下降，明显降低；当逸9.0时，趋于0, 只有 10%左右，因此，在 = 1.0~4.0之间进行萃取，效果最佳。该萃取是一个放热过程，升髙温度不利于萃取。

Lewis

pH

DEpH

pH

pH

MIBKTBP

pHpHDE

DpHED

E

关键词：萃取；丁二酸；甲基异丁基甲酮；对二甲苯中图分类号：

TQ02

文献标志码

：A

文章编号：1001-9677(2017)21-0049-03

Study on Complex Extraction of Organic Butanedioic Acid

MAO Han-cheng, HUANG Xiao-jian, LI Sheng-ji

(College of Materials and Environmental Engineering, Hangzhou Dianzi University,

Zhejiang Hangzhou 310018, China)

Abstract ： Lewis alkali extraction agents including methyl isobutyl ketone (MIBK) , n-octanol and tributyl phosphate (TBP) were used as the extractant to complex extract butanedioic acid in dilute solution. The effects of different initial concentration of butanedioic acid, pH, and temperature on the extraction were investigated. With the increase of initial concentration of butanedioic acid, the equilibrium distribution coefficient and extraction rate increased correspondingly. When the pH was less than or equal to 4, pH had little influence on the equilibrium distribution coefficient and extraction rate. When pH was 4 〜9，with the increase of pH, the equilibrium distribution coefficient decreased, and the extraction rate significantly decreased. When pH was larger than 9， the equilibrium distribution coefficient tended to 0， and the extraction rate was only about 10% . Therefore， the extraction was performed under optimum pH of 1. 0 〜4. 0. The extraction is an exothermic process， so the extraction will be better under low temperature.

Key words ： extraction ； butanedioic acid; methyl isobutyl ketone; p-xylene

丁二酸别名琥珀酸，分子式C4H6〇4,无色结晶，是一种 重要的有机合成原料，被广泛用于药品、食品以及工业方面。极性有机物稀溶液的络合萃取技术是当今化学工业分离领 域的一个重要研究方向，国内外学者在相关方面做了许多研 究。Zigova[1]研究了 13种溶剂对丁二酸的萃取；Prochazka[2]研 究了羟基乳酸/胺体系络合萃取反应的平衡；Yang[3]考察了 pH 从2.05〜8.20的条件下，pH对胺类物质络合萃取有机酸的影 响；管国锋等[4-6]研究了丁酸、丁二酸与柠檬酸稀溶液的络合 萃取反应。络合萃取对极性有机物稀溶液的分离具有高选择性 和高效性，在生态环境日益恶化的今天，研究络合萃取分离极 性有机物稀溶液对环境治理具有相当重要的意义。

本实验分别以甲基异丁基甲酮（MIBK)、正辛醇、磷酸三 丁酯(TBP)作为萃取剂讨论了丁二酸稀溶液初始浓度、溶液的 pH 值以及温度等对络合萃取相平衡分配系数和萃取率的影响。对丁二酸的萃取研究，能为有机酸的萃取分离打下坚实的 理论基础，从而为环境中有机酸的分离与回收利用提供理论依 据，促进环境的可持续发展。

1

实

验

1.1试剂与仪器设备

丁二酸（46〇4)，天津市永大化学试品有限公司。实验所 用试剂皆为分析纯。

85-2型恒温磁力搅拌仪，常州普天仪器制造有限公司； -9240型电热恒温鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公 司医疗设备厂；723型可见分光光度计，上海光谱仪器有限公 司。

CH

GZXMBE

1.2实验步骤

(1) 用电子称称取丁二酸固体若干配制成溶液，然后各取20 丁二酸溶液分别加人3个烧瓶中，再在3个烧瓶中分别 加人比例为1:1各20 的萃取剂与水相。

(2) 将配好的3瓶溶液摇匀，放人摇床震荡30 ~ 45 温度设定室温25益。

(3) 取出震荡完的3个烧瓶，分别倒人分液漏斗，然后

mL

mL

mi

第一作者：毛韩成（1997-),男，本科，主要研究方向为环境科学与工程专业。

通讯作者：李盛姬（1981-),女，副教授。

50广州化工2017年11月

MIBK、和正辛醇分别作为萃取剂对不同浓度的丁二酸溶液的络 置5〜10 min,准备3个小烧杯分别接取下层萃取液。

合萃取情况。取丁二酸初始浓度为0郾1〜0.3 mol/L，实验结果 (4) 使取出的3杯萃取液液体分别用可见分光光度计测其

如图2、图3所示。从图2可看出，随丁二酸初始浓度增加， 吸光度值，记录数据。

(5) 绘制标准曲线：在不同丁二酸浓度下测出对应吸光度 络合萃取分配系数增大。比较TBP、MIBK和正辛醇三种萃取

剂，可知MIBK的平衡分配系数高于其它两者，所以使用MIBK 值，得到丁二酸浓度与吸光度之间的线性关系，绘制标准曲

线，如图1所示。拟合出的线性曲线为A = 0. 15067c，拟合相 作为萃取剂效果最佳。从图3可看出，随丁二酸浓度增加，萃 关系数 R2= 0.99941。取率越来越高。MIBK的萃取率明显高于TBP和正辛醇，并能

达到一个很高的萃取率。2. 2 丁二酸溶液

pH值对萃取的影响

控制温度25.0益，油水相比1 : 1，用浓硫酸和氢氧化钠

调节水相的pH值。在TBP、MIBK、和正辛醇作为萃取剂分别 图1 丁二酸浓度与吸光度的标准曲线图

Fig. 1 Standard curve between concentration and absorbance

(6)根据标准曲线图和所得的吸光度值做一个曲线，然后 分析，确定最佳的萃取剂，最佳稀释剂等。2结果与讨论

2. 1

丁二酸溶液初始浓度对萃取的影响

在25.0益，油水相的比1 : 1的条件下，研究用TBP、

在丁二酸溶液初始浓度为0. 3 mol/L条件下，对pH = 1〜12的 丁二酸溶液进行络合萃取，实验结果如图4、图5所示。

图4 pH值对平衡分配系数D影响

Fig. 4 The effect of pH on D

图5 pH值对萃取率的影响 Fig. 5 The effect of pH on E

从图4、图5可看出，当丁二酸pH臆4时，平衡分配系数

及萃取率变化不大。但当4.0臆pH臆9.0，随pH增大，络合萃 取分配系数下降，萃取率明显降低。当pH逸9.0时，平衡分配 系数趋于0,萃取率只有10%左右。因此，在pH = 1.0〜4.0之 间进行萃取效果最佳。2. 3温度对萃取的影响

依照萃取热力学的进程，反应的平衡常数用以下公式表

述：

K=K兹 exp[-AH/ (RT)]

(1)

lnK =lnK兹 + [-AH/(RT) ]

(2)

在操作条件不变的状况下，络合反应的平衡常数K与平衡 分配系数D呈线性的关系：

第45卷第21期毛韩成，等：有机丁二酸的络合萃取研究

D = b • K

lnD = ln(b • K°)+[-AH/RT)]

51

(3)

(4)

采用含60. 0% (V) MIBK-30. 0% (V)对二甲苯的萃取剂来 萃取初始浓度为0郾3 mo^L的丁二酸溶液，分别测定温度为25、 50、75、100益下的萃取平衡分配系数，以lnD为纵坐标，1/T 为横坐标作图，结果如图6所示。

3结论

研究结果表明选用合适的萃取体系，丁二酸可被高效萃 取。相比于正辛醇和磷酸三丁酯，甲基异丁基甲酮（MIBK)对 丁二酸有更好的萃取效果。MIBK络合萃取丁二酸稀溶液的平 衡分配系数与萃取率随丁二酸溶液初浓度增加而增大，随体系 pH减小而增大，在pH= 1.0〜4.0之间进行萃取效果最佳。甲 基异丁基甲酮（MIBK)萃取丁二酸的过程是一个放热过程，升 高温度不利于萃取实验操作的进行，因此，该萃取过程适宜在 室温下进行。

图6温度对平衡分配系数的影响

Fig. 6 The effect of temperature on D

线形回归得ln(D)= -3. 79837 + 1. 75799/T，通过斜率计算

出MIBK萃取丁二酸的过程焓变AH = -46. 01 kj/mol。这是一个 放热过程，升高温度不利于萃取。因此，在室温的条件下进行 萃取实验更合适。

参考文献

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校化学工程学报，2001，15(4)：378-382.

(上接第39页）

用X射线衍射分析仪进行了物相分析和结构确定，表明合成的 样品为纯相，结构为六方层状类钙钛矿结构。经过介电性能的

测量，表明该陶瓷体不仅具有44. 38的高介电常数，而且低的 介电损耗0.0013,结果表明、该陶瓷体在实际应用可以成为一 个优异的介电陶瓷材料。

参考文献

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