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萃取剂性质及溶剂萃取热动力学研究

作　者: 吴莉莉
导　师: 于秀芳
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 热动力学研究溶剂萃取萃取剂微量量热法反向胶束萃取反应热动力学性质平衡方程式临界胶束浓度反应速率常数
分类号: TQ028
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

溶剂萃取又称液-液萃取，是一种重要的分离技术，主要用于物质的分离和提纯，这种分离技术装置简单，操作容易，通常在常温或较低温度下进行，易于实现大规模生产，在工业发展和环境保护方面占有重要的地位。溶剂萃取热动力学，主要研究萃取平衡、萃取反应速率等方面的问题，是溶剂萃取的重要研究内容之一。对溶剂萃取热动力学性质的进一步研究，将为寻找最佳离子萃取体系提供理论依据，并推动金属萃取分离技术的发展。在进行溶剂萃取时，人们通常假定萃取剂在萃取有机相中以单分子状态存在，但广泛应用的许多萃取剂具有表面活性剂的性质，这类萃取剂在萃取有机相中易形成反向胶束，反向胶束结构的存在显然会影响萃取过程，但人们对这种反向胶束物理化学性质的研究还很欠缺，对萃取剂在有机相中的性质进行研究，对萃取化学的发展将产生深远的影响，同时对微乳液理论和非水溶剂中表面活性剂的研究也起到促进作用。本文研究了萃取剂1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基，比唑酮-5（HPMBP）萃取金属钴、钇、铈的热动力学性质，得到了平衡常数、反应速率常数以及热动力学参数，并用微量量热法对萃取反应热及萃取剂的性质进行了研究。一、主要研究内容与结论 1．萃取过程热动力学研究本文以HPMBP为萃取剂，萃取了Co²⁺、Y³⁺、Ce³⁺等金属离子，得到了萃取反应的平衡方程式，对Co²⁺离子，反应平衡方程式为：对Y³⁺和Ce³⁺离子，萃取反应的平衡方程式为：测定了298K、308K时不同时刻水相和有机相金属离子的浓度，从而得到了反应速率方程式、反应速率常数及反应的活化能，并根据不同温度下的活化能。计算了反应烩变么儿’。用微量量热法测定反应过程热效应；求算出了苹取反应的热力学函数凸札。’，A凡‘’和凸人’，结果表明，用微量量热法得到的凸儿’与计算值十分近似，但用此方法更方便、迅速。 2．草取剂性质研究用质量作用定律研究了具有表面活性剂性质的草取剂在不同有机溶剂中的热力学性质，这类草取剂在有机相中可以看作非离子表面活性剂形成反向胶束并存在离解－缔合平衡。在该体系中，反向胶束的聚集数很小，所以在临界胶束浓度删C附近，物理化学性质变化不明显，常用的表面张力、电导、粘度等研究方法都难以确定其CMC值。但用滴定微量量热仪来研究该体系可以显示明显的差异。本文首先制备了 HPMBP 勺皂｛乞（L i、ha、K）盐，然后分u用有机溶剂正辛烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷、苯、甲苯和二甲苯溶解，配成收谰P皂化盐－仲辛醇－有机溶剂溶液，用微量量热法测定了这类皂化盐的性质，计算得到临界胶束浓度州C，聚集数n，聚合平衡常数K。以及反向胶束形成过程的热力学函数凸；H。’，凸；G。’和凸；S。‘。对于n和K。，随看直链烷烃中碳原于数的增加而增大，在芳烃中，按苯、甲苯、二甲苯的)倾序减小。凸J…’和八兄’都随着直链烷烃中碳原子数的增加而略有增加，而A几则随着碳原子数的增加而减小；在芳烃中，这些烩变、嫡变数值按苯、甲苯、二甲苯的)顶序而略有减小，自由能变按此)烦序增加，这与热力学理论的分析是一致的。制备了巳。；L i、P；。Ja盐，并用微量量热法测定了其性质，得出与上述规律相同的结论。二、本文的主拥新之处： 1．将微量量热法应用于溶剂革取过程，进行革取反应热的测定，止匕测定方法简单、迅速，不用烦琐计算，不用添力。任何试剂，更为方便、可靠。 2．本文用微量量热法对革取齐小胜质研究进行探索，得出CMC及有关热力学参数，为草取剂性质研究提供新的方法，并为非水溶剂中表面活性齐小姓质研究提供有用的热力学参考数据。 3．草取剂中反向胶束聚集数的测定，为进一步了解溶齐IJ草取体系中草取剂的状态提供了重要信息，这对于全面了解草取剂的性质奠定了理论基础。

全文目录

前言  11-21
  1 溶剂萃取发展概况  12-13
  2 萃取体系的分类及其特点  13-15
  3 化学反应的热动力学研究简介  15-17
  4 溶剂萃取的热动力学研究简介  17-19
  5 反向胶束在萃取中的应用简介  19-20
  6 本课题的主要研究内容和意义  20-21
第一部分溶剂萃取热动力学研究  21-51
  一溶剂萃取热动力学基本原理  21-23
    1 动力学原理  21-22
    2 热力学原理  22-23
  二 HPMBP从硫酸介质中萃取钴的热动力学研究  23-33
    1 HPMBP从硫酸介质中萃取Co~（2+）的热动力学性质  23-30
      1．1 实验部分  23-24
      1．2 数据处理与结果讨论  24-30
    2 HPMBP从硫酸介质中萃取Co~（2+）的微量量热法研究  30-33
      2．1 实验部分  30-31
      2．2 结果与讨论  31-33
  三 HPMBP萃取钇的热动力学研究  33-40
    1 HPMBP萃取钇的热动力学性质  33-38
      1．1 实验部分  33-34
      1．2 数据处理与结果讨论  34-38
    2 HPMBP萃取钇微量量热法研究  38-40
      2．1 实验部分  38
      2．2 结果与讨论  38-40
  四 HPMBP萃取铈的热动力学研究  40-46
    1 HPMBP萃取铈的热动力学性质  40-45
      1．1 实验部分  40-41
      1．2 数据处理与结果讨论  41-45
    2 HPMBP萃取铈微量量热法研究  45-46
      2．1 实验部分  45
      2．2 结果与讨论  45-46
  五二-（2-乙基己基）磷酸萃取钴的微量量热法研究  46-48
    1 实验部分  46-47
    2 结果与讨论  47-48
  六伯胺N_（1923）萃取盐酸的微量量热法研究  48-51
    1 实验部分  48-49
    2 结果与讨论  49-51
第二部分萃取剂性质研究  51-80
  一萃取剂性质研究基本原理  51-52
  二 PMBP皂化盐反向胶束形成过程的热力学研究  52-69
    1 实验部分  52-53
    2 PMBPLi盐反向胶束形成过程的热力学研究  53-59
    3 PMBPNa盐反向胶束形成过程的热力学研究  59-64
    4 PMBPK盐反向胶束形成过程的热力学研究  64-68
    5 小结  68-69
  三 P_（204）皂化盐反向胶束形成过程的热力学研究  69-80
    1 实验部分  69
    2 P_（204）Na盐反向胶束形成过程的热力学研究  69-74
    3 P_（204）Li盐反向胶束形成过程的热力学研究  74-80
参考文献  80-83
致谢  83

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