1、絡(luò)合萃取法提取6-硝基-1，2-重氮氧基萘-4-磺酸羅、譚、任競(jìng)爭(zhēng)、作者簡(jiǎn)介：羅(1983-)，男，重慶大學(xué)碩士研究生(重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，重慶，400044)文摘：采用絡(luò)合萃取法從母液中提取6-硝基-1，2-重氮萘-4-磺酸，得到了最佳萃取條件和反萃取條件：在室溫下，以30%N-235 70%氯仿為萃取劑，萃取劑與母液的體積比為1:1，萃取時(shí)間為60分鐘，萃取率為96。用12% (m: v)的氫氧化鈉溶液作為剝離劑剝離復(fù)合物。與氫氧化鈉溶液反萃劑相比，萃取有機(jī)相為2:1，60分鐘后反萃率達(dá)到94.3%。從而成功分離出6-硝酸鹽有機(jī)物。絡(luò)合萃??；萃取劑；絡(luò)合劑的分離基于絡(luò)合萃取的6-硝基-1

2、，2-偶氮氧基萘-4-磺酸萃取技術(shù)羅箭-福、譚石-玉、任靜-鄭、周明(重慶大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，重慶400030，中國)摘要研究了6-硝基-1，2-偶氮氧萘-4-磺酸母液中有機(jī)溶劑的絡(luò)合萃取，得出了最佳萃取條件和反萃取條件，即在室溫下，以30%氮-235 70%氯仿(體積比)為萃取劑，當(dāng)萃取劑與母液體積比為1:1時(shí)，萃取60分鐘，萃取率達(dá)到96.1%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%(質(zhì)量體積比)的氫氧化鈉作為反萃取劑，反萃取60分鐘，與有機(jī)相1:2相比，反萃收率達(dá)到94.3%。這樣，有機(jī)物就可以成功地從母液中分離出來。關(guān)鍵詞絡(luò)合萃取，萃取劑，絡(luò)合劑，分離6-硝基-1，2-重氮萘-4-磺酸，簡(jiǎn)稱6-硝酸鹽，

3、是一種重要的染料中間體，用于制造酸性媒介黑色染料和金屬絡(luò)合染料。其結(jié)構(gòu)式如下：在硫酸體系中，用4倍體積的水將硝酸硝化得到的6-硝酸鹽產(chǎn)物分離出來，但產(chǎn)物分離后的母液中仍含有少量的6-硝酸鹽產(chǎn)物。如果不進(jìn)行處理，這部分產(chǎn)品將與母液一起直接排放到環(huán)境中，這不僅會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)造成大量染料的流失。因此，提取6-硝酸鹽有機(jī)物具有重要意義。絡(luò)合萃取法對(duì)極性有機(jī)稀溶液的分離具有較高的效率和選擇性。6-硝酸鹽是路易斯酸，可以通過復(fù)雜的萃取很容易地分離2。目前，國內(nèi)外研究者對(duì)此類稀酸溶液進(jìn)行了詳細(xì)的研究1-9。以胺類化合物為絡(luò)合劑，氯仿為稀釋劑，用萃取劑萃取6-硝酸鹽。1個(gè)實(shí)驗(yàn)部分1.1主要儀器和試劑GDB紫

4、外線掃描儀；752N型紫外光譜儀，應(yīng)時(shí)比色皿(0.5厘米)；SHB-S循環(huán)水多用途真空泵：電子分析天平；分液漏斗；錐形瓶；磁力攪拌器；漏斗。酸度計(jì)。6-硝酸鹽母液經(jīng)抽濾預(yù)處理；n-235；n-503；氯仿；氫氧化鈉；所有上述試劑都是分析純的。1.2實(shí)驗(yàn)方法1 . 2 . 1 6-硝酸鹽的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用GDB紫外掃描儀對(duì)6-硝酸鹽母液中的6-硝酸鹽進(jìn)行掃描分析。掃描后，母液中的6-硝酸鹽在波長250納米處有一個(gè)最大吸收峰。實(shí)驗(yàn)中，以250 nm為6-硝酸鹽的吸收波長，測(cè)定了萃取和反萃取過程中6-硝酸鹽的濃度。1.2.2萃取和反萃取6-硝酸鹽是一種有機(jī)萘磺酸物質(zhì)。利用萘磺酸類物質(zhì)和胺類化合物在一定

5、條件下形成絡(luò)合物，絡(luò)合物在堿性條件下解離的原理，提取6-硝酸鹽母液中的6-硝酸鹽。以叔胺(N-235)和氫氧化鈉為例，實(shí)驗(yàn)原理如下：提取反應(yīng)：R-SO3H N-235 R-SO3HN-235(在酸性條件下)反萃取反應(yīng)：RSO3HN-235氫氧化鈉 N-235 H2O R-SO3Na(在堿性條件下)(1)絡(luò)合萃取在室溫下，將100毫升不同比例的萃取劑和母液加入250毫升錐形瓶中，在磁力攪拌器上攪拌和振蕩30分鐘，轉(zhuǎn)移到250毫升分液漏斗中，并靜置30分鐘。取萃取平衡水相(萃余相)，以水為參照測(cè)量濃度，并記錄其濃度值。根據(jù)以下公式計(jì)算提取率：(2)反萃取室溫下，取萃取相，以萃取劑為參照，測(cè)量其濃度

6、。釋放水相，將萃取相放入錐形瓶中，加入一定量的氫氧化鈉溶液。在磁力攪拌器上攪拌和振蕩30分鐘后，將其轉(zhuǎn)移到250毫升分液漏斗中，靜置分層30分鐘。上層是回收的萃取劑，可以重復(fù)使用。下層為反萃取的6-硝酸鈉有機(jī)溶液。取有機(jī)溶液，以萃取劑為參照，記錄其濃度值。根據(jù)以下公式計(jì)算剝離速率：2.結(jié)果和討論2.1絡(luò)合劑的選擇以30%氮-235和30%氮-503為絡(luò)合劑，70%氯仿為稀釋劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1不同萃取劑的比較表1不同萃取劑的對(duì)比試驗(yàn)絡(luò)合劑提取液濃度提取率反提取液濃度反提取率N-235 0.034 96.1% 0.882 94.3%N-503 0.091 85.4% 0.766 82.1

7、%注射液：的母液濃度約為10g/L，酸堿度為1.3，萃取油水比為1:1，反萃油水比為2:1，反萃劑為12%氫氧化鈉溶液。從表1可以看出，N-235的萃取率和反萃取率較高，因?yàn)镹-235分子中的N有一對(duì)孤電子對(duì)，能與強(qiáng)酸反應(yīng)生成胺鹽；然而，氮-503是一種幾乎中性的酰胺絡(luò)合劑。其分子中氮原子的孤電子對(duì)與羰基氧原子共軛，使后者帶部分負(fù)電荷，因此其配位能力不如氮-235強(qiáng)。此外，它還受到空間位阻效應(yīng)的影響，與磺酸類有機(jī)化合物的相互作用能力不如N-235。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇氮-235作為絡(luò)合劑。2.2萃取劑不同組分對(duì)萃取率的影響將不同比例(體積比)的絡(luò)合劑N-235與作為稀釋劑的氯仿混合制成萃取劑，與6

8、-硝酸鹽母液絡(luò)合。提取率如圖1所示。圖1萃取劑不同組分對(duì)萃取率的影響圖1萃取產(chǎn)率對(duì)絡(luò)合劑和稀釋劑體積比的影響稀釋劑在絡(luò)合萃取中的作用是稀釋絡(luò)合劑，降低萃取物的粘度，從而促進(jìn)水相和絡(luò)合相的快速分離。但是，如果稀釋劑選擇不當(dāng)，很容易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。與非極性稀釋劑(四氯化碳、煤油等)相比。)，極性稀釋劑(氯仿、正辛醇等。)對(duì)配合物有較好的溶解性。因此，選擇氯仿作為稀釋劑。從圖1可以看出，隨著萃取劑中絡(luò)合劑含量的增加，萃取先增加后減少。因?yàn)殡S著絡(luò)合劑濃度的增加，一方面萃取劑的絡(luò)合作用增強(qiáng)，化學(xué)劑量逐漸達(dá)到飽和；另一方面，隨著稀釋劑含量的降低，稀釋劑對(duì)絡(luò)合物的增溶作用降低。這兩個(gè)方面的綜合作用使得提取量先

9、增加后減少。通過比較，選擇由30%的正235和70%的氯仿組成的混合溶劑作為萃取劑。2.3溶液酸堿度對(duì)提取率的影響配制一定濃度的稀氫氧化鈉溶液和稀硫酸溶液，加入到6-硝酸鹽母液中，調(diào)節(jié)6-硝酸鹽母液的酸堿度。然后，將不同酸堿度的6-硝酸鹽母液與萃取劑以1，333，601的體積比絡(luò)合萃取，萃取率如圖2所示。圖2溶液的酸堿度對(duì)提取率的影響圖2提取率對(duì)溶液酸堿度的影響叔胺絡(luò)合劑與分子路易斯酸形成絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)移，達(dá)到將路易斯酸與其他物質(zhì)分離的目的。6-硝酸鹽屬于路易斯酸，其在水溶液中的離解平衡明顯受溶液酸堿度的影響。在較低的酸堿度下，6-硝酸鹽以分子形式大量存在，易于實(shí)現(xiàn)分離。相反，在較高的酸堿度

10、下，特別是在pHpKa中，6-硝酸鹽主要以離子形式存在，因此很難用一般的絡(luò)合萃取方法將其分離。6-硝酸鹽母液的酸堿度為1.3，6-硝酸鹽以分子形式存在于溶液中?？紤]到操作和成本因素，本實(shí)驗(yàn)在原6-硝酸鹽母液中進(jìn)行，不加酸或堿進(jìn)行調(diào)整。2.4萃取劑與母液的體積比對(duì)萃取率的影響萃取劑和母液以不同的體積比混合進(jìn)行萃取，不同體積比的萃取率如圖3所示。圖3萃取劑與母液的體積比對(duì)萃取率的影響圖3萃取產(chǎn)率對(duì)萃取劑和母液體積比的影響當(dāng)萃取劑與母液的體積比小于1:1時(shí)，萃余液濃度隨萃取劑與母液體積比的增加而降低，即萃取率隨萃取劑與母液體積比的增加而增加，這是由于油水比的增加、化學(xué)劑量的飽和、兩相接觸面積的增加、

11、傳質(zhì)速率的加快和萃取率的增加。然而，提高油水比以提高提取率會(huì)浪費(fèi)大量的有機(jī)溶劑，增加處理6-硝酸鹽母液的成本，這在實(shí)際操作過程中是不可取的。此外，如果萃取劑的濃度太高，溶液的粘度將增加，萃取率將降低，如圖中的點(diǎn)5和6所示。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)萃取劑與母液的體積比為1:1時(shí)，萃取效果最好，最大萃取率為96.1%。2.5剝離劑的選擇表2不同剝離劑的比較表2不同反萃取劑的對(duì)比試驗(yàn)反萃取劑H2SO4 C2H5OH NH3H2O氫氧化鈉(aq)剝離程度從表2可以看出，H2SO4和C2H5OH沒有反萃取現(xiàn)象，反萃取劑和萃取的有機(jī)相幾乎不分層。當(dāng)測(cè)量兩相混合溶液的濃度時(shí)，接近于0，NH3H2O可以反萃??；但效果不明

12、顯，NH3H2O有毒副作用，操作不便。當(dāng)用氫氧化鈉溶液作剝離劑時(shí)，剝離劑溶液有明顯的顏色變化，從無色變?yōu)樽睾谏?。上述現(xiàn)象表明，由于6-硝酸鹽的母液為酸性溶液，不適合用酸性物質(zhì)萃取，并且C2H5OH接近中性，因此NH3H2O的反萃效果不如僅用堿性物質(zhì)的氫氧化鈉，進(jìn)一步表明6-硝酸鹽的反萃是在強(qiáng)堿條件下進(jìn)行的。相比之下，氫氧化鈉溶液用作剝離劑。2.6氫氧化鈉濃度對(duì)汽提速率的影響使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液作為反萃劑，通過萃取反應(yīng)獲得的萃取有機(jī)相以2，333，601的體積比進(jìn)行反萃，反萃速率如圖4所示。圖4氫氧化鈉濃度對(duì)汽提速率的影響圖4汽提產(chǎn)率對(duì)氫氧化鈉反萃取劑濃度的影響當(dāng)氫氧化鈉濃度小于12%

13、(100毫升水中含12個(gè)氫氧化鈉固體)時(shí)，汽提率隨氫氧化鈉濃度的增加而增加。在氫氧化鈉濃度為12%的溶液中，反萃率最高，達(dá)到94.3%；然而，當(dāng)氫氧化鈉濃度超過12%時(shí)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察可以看出，氫氧化鈉與反萃液形成螯合物，反萃液粘度增加，兩相界面混濁，反使反萃率降低。因此，在本實(shí)驗(yàn)中，選擇12%的氫氧化鈉溶液作為剝離劑。2.7油水比對(duì)汽提率的影響將反萃取得到的有機(jī)相與不同體積比的12%氫氧化鈉溶液混合進(jìn)行反萃取，并測(cè)量反萃取后有機(jī)相的濃度。圖5顯示了萃取有機(jī)相與12%氫氧化鈉溶液的體積比(油水比)對(duì)條帶的影響圖5汽提產(chǎn)率對(duì)油相和水相體積比的影響3.結(jié)論(1)叔胺N-235和含磺酸基團(tuán)的6-硝酸鹽有機(jī)物絡(luò)合形成胺鹽絡(luò)合物。對(duì)于6-硝酸鹽，叔胺是一種有效的萃取劑，可以成功地從母液中分離出6-硝酸鹽。(2)酸堿度對(duì)6-硝酸鹽的提取有很大影響，較低的酸堿度有利于絡(luò)合提取。(3