液-固體系萃取有機胺類物質.pdf

1、有機胺類物質是制藥、染料和紡織工業(yè)的重要化工原料。苯胺、二苯胺和α-萘胺是最有代表的物質。凡是生產或使用苯胺的企業(yè)釋放的工業(yè)廢水都會污染環(huán)境，對人體的危害也極大，因為苯胺是典型的高鐵血紅蛋白的形成體，使細胞失去攜帶功能，具溶血作用，易沉積于肝、腎造成肝腎功能紊亂，引起貧血。苯胺的毒性還表現(xiàn)在致癌、致突變性和對神經(jīng)系統(tǒng)的影響等。二苯胺毒性與苯胺相似，可引起膀胱癌，出現(xiàn)尿頻或血尿等癥狀。含苯胺、二苯胺等污染物的工業(yè)廢水處理方法有化學萃取法，

2、如用甲苯作萃取劑，三級萃取后苯胺去除率在90％以上；采用中和-萃取-大孔樹脂吸附的工藝路線，對二苯胺進行資源化綜合處理，排放水能達設計水質標準。以上化學萃取法均采用苯、甲苯等有毒有機物質做萃取劑，因此需要研發(fā)一種無萃取劑的萃取體系。液-固萃取體系不采用揮發(fā)性有機溶劑，無毒，是簡便、安全的萃取分離方法。尤其是新研發(fā)的殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精兩種物質，它們分別由天然甲殼素和淀粉制得。使用類似天然高分子物質組成液-固體系萃取有機胺類，是很有

3、意義的。 論文綜述了胺類化合物的污染來源及常用萃取方法的研究進展，回顧了非有機溶劑液-固萃取體系的研究現(xiàn)狀。研發(fā)了兩種新的液-固萃取體系(殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精)的成相條件和二維相圖，并重點討論了苯胺、二苯胺和α-萘胺三種有機胺類物質分別在聚乙烯吡咯啉酮、殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精三個液-固萃取體系的萃取行為。實驗結果表明，有機胺類物質在三個液-固萃取體系不加萃取劑均能被固相萃取，而且所得結果滿意。 課題建立了非有機

4、溶劑液-固體系有效萃取有機胺類物質的新方法，它與借助萃取劑才能實現(xiàn)分離的方法在萃取本質上明顯不同，又由于共建體系的殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精來自天然甲殼素和淀粉，所以與以往的化學聚合物有顯著差異。論文討論了不使用萃取劑在液-固體系萃取有機小分子的作用機理。 主要研究工作如下： 一．殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精兩種液-固萃取體系的分相條件和相圖的研究1．殼聚糖水溶液鹽析成相條件：研究了殼聚糖水溶液濃度，分相鹽種類及用量，酸度

5、等條件對分相的影響。優(yōu)化這些條件后表明，C殼聚糖為0.2％，C硫酸銨為1.136mol.L-1，由于商售殼聚糖只溶于稀酸溶液，酸度增高，分相鹽硫酸銨的濃度增高，因此選定pH=5.00較適宜。依據(jù)選定條件，繪制二維相圖。 2．羥丙基-β-環(huán)糊精水溶液鹽析成相條件：研究了羥丙基-β-環(huán)糊精水溶液的濃度，分相鹽的種類及鹽的用量，酸度等條件對分相的影響。優(yōu)化這些條件后表明，羥丙基-β-環(huán)糊精水溶液的濃度4％，C硫酸銨為3.030mol.

6、L-1，由于酸度提高，分相所需硫酸銨的濃度增大，且在pH2.00～10.00范圍內所需硫酸銨鹽濃度基本不變，所以選擇pH=6.00為成相酸度。同樣繪制二維相圖。 二．苯胺、二苯胺和α-萘胺在聚乙烯吡咯啉酮、殼聚糖和羥丙基-β-環(huán)糊精三個液-固萃取體系分配行為的研究1．在殼聚糖/硫酸銨液-固萃取體系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺三種有機胺類物質在兩相的萃取行為。當殼聚糖濃度在0.1％到0.4％之間時，三種胺的萃取率較高，均在80

7、％以上，殼聚糖濃度大于0.4％時，萃取率逐漸下降，因此選用C殼聚糖為0.2％；硫酸銨濃度對三種胺的萃取率影響不大，在0.758mol.L-1到1.894mol.L-1的濃度范圍內均有較高的萃取率，因此選用C硫酸銨為1.136mol.L-1；酸度范圍在1.00-6.00之間時，三種胺的萃取率較高，均在95％以上，當pH值大于6.00以后，因溶液酸度降低，殼聚糖溶解度變小，導致萃取率下降，因此最佳酸度范圍為4.00-6.00。 2．

8、在羥丙基-β-環(huán)糊精/硫酸銨液-固萃取體系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺三種有機胺類物質在兩相的萃取行為。羥丙基-β-環(huán)糊精濃度對三種胺的萃取率影響不大，當羥丙基-β-環(huán)糊精濃度在2％到12％之間，三種胺的萃取率較高，選擇羥丙基-β-環(huán)糊精濃度為10％；硫酸銨濃度對三種胺的萃取率影響不大，在2.652mol.L-1到3.787mol.L-1的濃度范圍內均有較高的萃取率，因此選用硫酸銨濃度為3.030mol.L-1；三種胺的最佳萃取酸度

9、范圍為pH6.00-8.00。 3．在聚乙烯吡咯啉酮/硫酸銨液-固萃取體系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺在兩相的萃取行為。討論了聚乙烯吡咯啉酮濃度、硫酸銨濃度以及體系酸度等條件對苯胺、二苯胺和α-萘胺萃取率的影響，并對萃取作用進行了探討。 實驗結果表明，聚乙烯吡咯啉酮濃度對三種胺的萃取率影響不大，在5％-15％區(qū)間，特別是10％時萃取率較高，選定其濃度為10％；硫酸銨濃度對相系形成有影響，而對三種胺的影響不大，選定硫酸

10、銨濃度為3.030 mol.L-1；體系的酸度對苯胺的萃取率影響較大，當pH值由2.00變化到6.00時，苯胺的萃取率逐漸上升，到pH=6.00是達到最大，此后逐漸下降，因此選定pH6.00。pH4.00-6.00時二苯胺和α-萘胺萃取率較高，實際操作時選用此酸度范圍。 以苯胺為例探討萃取作用，由于苯胺分子中氮原子上的孤電子對與苯環(huán)中的π電子共軛，氨基的鄰對位帶部分負電荷，氮原子上帶部分正電荷。而聚乙烯吡咯啉酮分子中的吡啶基團具