低分子烴類(lèi)對(duì)吐溫80-鹽-水液-固析相分離的影響

發(fā)布日期：2011-04-11 瀏覽次數(shù)：686

核心提示：低分子烴類(lèi)對(duì)吐溫80-鹽-水液-固析相分離的影響

聚合物鹽水液-固析相分離,是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)并開(kāi)發(fā)的一種新的析相分離體系[1,2],既保留了溶劑萃取的優(yōu)點(diǎn),又避免使用有害的有機(jī)溶劑。析相分離時(shí),也不僅限于中性分子。這種分離體系,目前采用的萃取顯色劑可分為小分子和高分子兩種。小分子試劑的析相分離體系受萃合物的電性影響較大[3～6],而高分子體系克服了上述缺點(diǎn),但試劑本身難以精制,應(yīng)用也受到一定限制[7～9]。且二者的析相萃取能力都受溫度影響,尤其是小分子體系,需在加熱到較高溫度時(shí)(40℃～50℃)才能達(dá)到最大萃取率,而且一般也難以達(dá)到定量分離的要求。為此,本文研究了低分子烴類(lèi)對(duì)吐溫-80鹽水液-固析相分離的影響,實(shí)驗(yàn)中采用了加入助表面活性劑丁醇來(lái)溶解含有少量烷烴的固相,使之利于測(cè)定。
1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器和主要試劑

WFZ-25型UV-Vis分光光度計(jì)(天津光學(xué)儀器廠);pHS-3C型酸度計(jì)(上海第二分析儀器廠);721型分光光度計(jì)(上海第三分析儀器廠);1g/LCApF,1g/LPV·CApF[9]和1g/L　Arsenzao 水溶液;30%吐溫-80(上海大眾制藥廠)水溶液;Cu²⁺標(biāo)準(zhǔn)溶液(2.50×10^-5mol/L),硼砂緩沖溶液(pH9.5)按常規(guī)方法配制;所用庚烷、環(huán)己烷、正丁醇等試劑為分析純,所用水為蒸餾水。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

取25mL具塞比色管,加3.0mLpH9.80的硼砂緩沖溶液,一定量的金屬離子,2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%CApF水溶液,搖勻,放置10min,加入5.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%Tween-80,0.1mL的烷烴,2.0g的Na₂SO₄(若升溫由恒溫水浴鍋控制,放置20min為宜),振蕩3min,倒置靜止幾分鐘,水溶液成液-固兩相,小心傾出液相。液相補(bǔ)加2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的CApF,1mL正丁醇,用水稀至25mL,搖勻。固相補(bǔ)加3.0mLpH9.80的硼砂緩沖溶液,1mL正丁醇,用水溶解后,稀至刻度,搖勻。分別用光度法測(cè)定液-固兩相的吸光度,并以相同條件下的顯色體系作參比,計(jì)算萃取率。

2結(jié)果與討論

2.1　低分子量烴類(lèi)的選擇

在吐溫-80-Na₂SO₄-H₂O體系中,分別研究了庚烷、環(huán)己烷、苯、甲苯等對(duì)析相分離的影響。發(fā)現(xiàn)(用量在0.1mL～0.5mL之間)都能使體系析相萃取能力有較大提高;而且,當(dāng)烷烴用量較小(在0.1mL～0.2mL之間),在低溫時(shí),效果更好。但苯與甲苯有較大的毒性,故選取庚烷、環(huán)己烷作為添加物。

2.2　酸度對(duì)環(huán)己烷(或庚烷)-吐溫80-鹽-水液-固相析的影響

在酸性范圍內(nèi),Cu(II)與CApF難以生成絡(luò)合物,而基本不被析相萃取。但在弱堿性(pH9.5～10.2)范圍內(nèi),Cu(II)能與CApF生成穩(wěn)定絡(luò)合物而被析相萃取;若無(wú)低分子烴類(lèi)存在,萃取率低;若在少量環(huán)己烷(或庚烷)存在下,Cu(II)絡(luò)合物析相萃取率在室溫時(shí)可達(dá)95%以上,較原體系有較大提高,見(jiàn)圖1。

１－0.2ml環(huán)已烷；2-無(wú)環(huán)已烷；其它條件與實(shí)驗(yàn)方法同

2.3　烷烴和正丁醇用量對(duì)Cu²⁺-CApF吸收值和析相萃取率的影響

研究了環(huán)己烷用量對(duì)吸光值和析相萃取率的影響,發(fā)現(xiàn)在正丁醇用量和烷烴用量比值為2～10∶1時(shí),且后者用量在0.1～0.5mL范圍內(nèi),體系可穩(wěn)定30min以上,其變動(dòng)都不超過(guò)3%。庚烷也有相同的結(jié)果。若體系組成百分比為環(huán)己烷(或庚烷)∶正丁醇∶吐溫-80∶水=0.004∶0.04∶0.06∶0.896時(shí),體系更穩(wěn)定,吸光值可保持1h不變。

2.4　溫度對(duì)烴類(lèi)-吐溫80-鹽-水液-固析相分離的影響

由圖2可知,在添加庚烷、環(huán)己烷、甲苯的情況下,新體系能在較低的溫度下獲得很高的析相萃取率,對(duì)Cu²⁺-CApF而言可達(dá)到95%以上,明顯優(yōu)于原體系,甚至優(yōu)于高分子顯色劑PV·CApF與Cu²⁺形成的絡(luò)合物在低溫時(shí)的析相萃取率。在圖2中還可看出,烷烴量較大時(shí),其E%(析相萃取率)-T曲線能在寬的溫度內(nèi)維持高的析相萃取率。

—0.1mL環(huán)己烷;2—0.4mL環(huán)己烷;3—0.5mL庚烷;4—0.2mL庚烷;5—0.3mL甲苯

1—Cu(II)與高分子PV.CApF(1∶1)絡(luò)合物;2—Cu(II)與CApF的絡(luò)合物相

2.5　低分子烴類(lèi)添加劑對(duì)小分子顯色劑體系析分離性能的影響

添加低分子量烴類(lèi)時(shí),在一定酸度范圍內(nèi),Cu(II)的小分子配合物的析相萃取率在室溫時(shí)能達(dá)到95%以上,遠(yuǎn)大于未添加烴類(lèi)時(shí)的析相萃取率。這說(shuō)明新體系的析相分離性能有了較大的提高。這與體系的析相分離機(jī)理有關(guān)。本文認(rèn)為非離子表面活性劑析相分離過(guò)程,是膠團(tuán)形成、聚集、長(zhǎng)大析相的過(guò)程。增溶作用是表面活性劑的一個(gè)重要性質(zhì),與膠團(tuán)的形成直接相關(guān)。增溶作用有夾心型、欄柵型、吸附型、在親水基氧乙烯鏈之間增溶等4種模型[10]理論上短鏈烷烴以?shī)A心型增溶為主。即進(jìn)入膠團(tuán)內(nèi)核表面活性劑疏水端增溶,使膠團(tuán)脹大,并使析相過(guò)程中表面活性劑的排列更為規(guī)律,低溫時(shí)減少了泡沫,這樣有利于小分子極性配合物進(jìn)入擴(kuò)大的有序的親水基氧乙烯鏈柵欄層中發(fā)生鍵合,從而增加其增溶量,提高析相萃取率。因此,添加低分子量烷烴的析相分離體系即使在常溫下也有比原體系高得多的析相萃取率。這與鉻天青S(CAS)在庚烷和助表面活性劑存在下,在膠束內(nèi)核增溶的結(jié)論一致[11]。

對(duì)于聚氧乙烯型非離子表面活性劑,溫度對(duì)增溶量的影響取決于增溶物的極性。當(dāng)增溶物為非極性物質(zhì)時(shí),屬于夾心型增溶,溫度升高增溶量增大[12]。當(dāng)增溶物為極性物質(zhì)時(shí),屬柵欄型增溶。開(kāi)始升高溫度增溶量增大,是由于膠團(tuán)中表面活性劑分子熱運(yùn)動(dòng),使膠團(tuán)增大,氧乙烯醚更舒展,易與極性物鍵合,增溶量有較小的或中等程度的增加,再繼續(xù)升高溫度則導(dǎo)致聚氧乙烯鏈卷縮得更緊密,從而欄柵層空間減小,增溶量也隨之降低。以上兩種因素相互作用的結(jié)果,使得有較多量烷烴體系的%E-T曲線在更寬的溫度內(nèi)維持高的析相萃取率,而量小者則%E-T曲線下降更快。