三烷基胺络合萃取吡啶甲酸的平衡研究

论文摘要

随着现代工业的发展,极性有机物稀溶液的分离成为一个普遍的问题。可逆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,受到越来越多研究者的关注。两性化合物同时具有Lewis酸和Lewis碱两种官能团,具有独特的化学、物理和生物性质,而被广泛的应用于化工、生物、制药等领域。在大量文献调研的基础上,本文选用三烷基胺（7301）为络合剂和7301+磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂,采用络合萃取法对一类典型的两性有机物——吡啶甲酸[2-吡啶甲酸、3-吡啶甲酸（烟酸）和4-吡啶甲酸（异烟酸）]进行了较系统的研究,考察了络合剂浓度、稀释剂的种类、水相平衡pH值及溶质浓度对萃取平衡的影响；并在此基础上利用红外光谱推测萃取过程中的反应机制,建立了反应数学模型；根据大量的实验数据,找出影响萃取平衡的主要因素。结果表明：极性稀释剂有利于7301对吡啶甲酸的萃取；分配比在7301的浓度为0.4218mol/L时有最大值；随着水相平衡pH值的增大,分配比在溶质的中性分子（或两性离子）和阴离子区域内出现峰值；增大溶质吡啶甲酸的浓度,分配比降低。采用傅里叶红外光谱法对正辛醇体系中,吡啶甲酸、萃取剂及负载溶质的有机相进行分析,发现：在正辛醇体系中,吡啶甲酸可以通过与正辛醇之间的氢键作用直接进入有机相,与有机相本体中的7301反应；7301主要与吡啶甲酸中性分子（或两性离子）和阴离子发生反应,生成相同结构的离子缔合物,且水相平衡pH不影响7301和吡啶甲酸形成的萃合物的结构。在实验研究的基础上,根据pH对萃取平衡的影响和萃合物的结构,对7301/正辛醇+吡啶甲酸体系,同时考虑化学萃取和物理萃取作用,建立了分配比的表达式,并拟合出表观反应平衡常数K值。结果表明,模型拟合的精度是令人满意的。络合剂的表观碱度、稀释剂的极性及溶质的电性参数pKa和疏水性参数logP是影响萃取平衡的重要因素,并且对其与logK进行了关联。结果表明,在所研究的体系中,电性参数pKa和疏水性参数logP是造成吡啶甲酸分配比产生差异的主要原因。针对吡啶甲酸稀溶液体系,本文还采用7301+TBP混合络合剂体系对其进行了相平衡实验研究。结果表明,混合萃取剂7301+TBP对吡啶甲酸具有明显的协萃效应。混合萃取剂中,7301或TBP的浓度对萃取平衡影响较大；最大分配比出现在吡啶甲酸中性分子和阴离子区域；经红外光谱证实,协同-络合萃取过程中同时存在7301、TBP对溶质的络合反应和混合萃取剂对溶质的协同效应；萃取体系存在7301和TBP的最适宜比值,此时分配比较大；与7301络合萃取吡啶甲酸的过程一样,分配比随着吡啶甲酸的浓度的增大而减小

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 极性有机物稀溶液的分离技术研究
• 1.3 可逆络合化学反应萃取原理
• 1.3.1 基本原理
• 1.3.2 萃取体系的选择
• 1.3.3 萃取剂的再生方法
• 1.3.4 络合萃取过程的特点
• 1.3.5 协同-络合萃取
• 1.4 络合萃取两性有机物稀溶液的研究进展
• 1.4.1 氨基酸的萃取
• 1.4.2 氨基苯磺酸的萃取
• 1.4.3 氨基苯甲酸的萃取
• 1.4.4 氨基苯酚的萃取
• 1.5 选题背景及研究内容
• 1.5.1 选题背景及意义
• 1.5.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章 实验及分析方法
• 2.1 试剂及分析仪器
• 2.1.1 实验中所用到的主要药品
• 2.1.2 实验中所用主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 试剂的预处理
• 2.2.2 萃取平衡实验方法
• 本章小结
• 第三章 7301络合萃取吡啶甲酸的平衡研究
• 3.1 7301络合萃取2-吡啶甲酸的研究
• 3.1.1 2-吡啶甲酸的概述
• 3.1.2 2-吡啶甲酸的存在状态
• 3.1.3 7301络合萃取2-吡啶甲酸的研究
• 3.2 7301络合萃取烟酸的平衡研究
• 3.2.1 烟酸概述
• 3.2.2 烟酸的三种存在状态
• 3.2.3 7301络合萃取烟酸的平衡研究
• 3.3 7301络合萃取异烟酸的平衡特性
• 3.3.1 异烟酸的概述
• 3.3.2 异烟酸的三种存在形态
• 3.3.3 7301络合萃取异烟酸的平衡特性
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 络合萃取平衡的描述
• 4.1 模型的建立
• 4.2 模型拟合结果
• 本章小结
• 参考文献
• 第五章 影响萃取平衡的其他因素探讨
• 5.1 萃取剂的表观碱度的影响
• 5.1.1 表观碱度概念的提出
• 5.1.2 表观碱度的测定方法
• 5.1.3 表观碱度对萃取平衡的影响
• 5.2 电性参数的影响
• 5.2.1 电性参数概念的提出
• 5.2.2 电性参数对吡啶甲酸萃取平衡的影响
• 5.3 疏水性参数对萃取平衡的影响
• 5.3.1 疏水性概念的提出
• 5.3.2 疏水性参数对萃取平衡的影响
• 本章小结
• 参考文献
• 第六章 7301与TBP协同-络合萃取吡啶甲酸的初步研究
• 6.1 7301与TBP协同-络合萃取2-吡啶甲酸的平衡特性
• 6.1.1 TBP对2-吡啶甲酸络合萃取
• 6.1.2 混合萃取剂中7301及TBP的浓度对分配比的影响
• 6.1.3 混合萃取剂中最佳协萃比的确定
• 6.1.4 2-吡啶甲酸的浓度对分配比的影响
• 6.2 7301与TBP络合萃取烟酸的平衡特性
• 6.2.1 TBP对烟酸的络合萃取
• 6.2.2 混合萃取剂中7301及TBP的浓度对萃取效果的影响
• 6.2.3 烟酸浓度对分配比的影响
• 6.3 7301与TBP协同-络合萃取异烟酸的平衡特性
• 6.3.1 TBP络合萃取异烟酸的平衡特性
• 6.3.2 混合萃取剂中7301及TBP的浓度对萃取效果的影响
• 6.3.3 异烟酸的浓度对萃取分配比影响
• 6.4 混合萃取体系中的反应机理
• 本章小结
• 参考文献
• 结束语
• 读研期间发表及待发表的论文目录
• 致谢