協同萃取(synergetic solvent extraction)，用兩種或兩種以上萃取劑組成的混合萃取劑萃取某一金屬離子或化合物，並且其萃取率顯著大於單獨使用一種萃取劑的萃取率的溶劑萃取方法，從20世紀60年代以後，協同萃取便用於工業生產。
基本介紹
- 中文名：協同萃取
- 外文名：synergetic solvent extraction
- 學科：冶金工程
- 特點：使用兩種或兩種以上萃取劑
- 出現時間：20世紀50年代
- 套用：濕法冶金
介紹,分類,機理,套用,
介紹
用兩種或兩種以上萃取劑組成的混合萃取劑萃取某一金屬離子或化合物的萃取率，顯著大於單獨使用一種萃取劑的萃取率的溶劑萃取方法。當E協>E加和(E協為協同萃取的萃取率，E加和為每種萃取劑單獨使用時的萃取率之和)時為協同萃取，當E協≈E加和時為非協同萃取，而當E協<E加和時為反協同萃取。常用協同萃取係數S=E協/E加和來衡量協同萃取效應的大小。
還有一類只含有一種萃取劑，卻含有兩種或兩種以上稀釋劑的萃取體系，這種萃取體系也具有協同萃取效應。稱這種體系為稀釋劑協同體系。
在1954年，有人發現TTA與TBP的苯溶液對鐠和釹的萃取率有顯著增大現象，但這一現象當時並沒有引起人們的重視。1956年布萊克 (Blake) 在研究DEHPA從硫酸溶液中萃取鈾和各種破乳劑時，發現TBP在硫酸溶液中幾乎不萃取鈾。但將它添加到二(2-乙基己基)磷酸(DEHPA，P204)的煤油溶液中，不但能消除第三相，而且可使鈾的萃取率增大若干倍。對此，布萊克等人提出了協同萃取的概念，稱這種現象為協同萃取效應，從20世紀60年代以後，協同萃取便用於工業生產。
分類
協同萃取體系頗為複雜，分類方法也不盡相同，分為二元異類協同萃取體系、二元同類協同萃取體系、三元同類協同萃取體系和稀釋劑協同萃取體系四類。稀釋劑協同萃取體系，一般由一種萃取劑和兩種稀釋劑組成。對這類協同萃取體系研究不多，套用也少，故實際上可將協同萃取體系分為二元異類協同萃取體系，二元同類協同萃取體系和三元同類協同萃取體系三類。
二元異類協同萃取體系 又稱二元協同萃取體系，是由兩種不同類型的萃取劑組成協同萃取體系，可分為AB、AC、BC三類，其中被研究最多的是AB類協同萃取體系。AB類協同萃取體系的萃取劑之一是弱酸的螯合萃取劑如HTTA、HDEHPA等，另一是中性配合萃取劑如TBP、TBPO(三辛基氧化膦)等。由於前者與金屬離子生成中性螯合物，但金屬離子的配位數尚未飽和，故能進一步與TBP配合生成電中性的、配位數又飽和的穩定的萃取配合物，因而使萃取率大為提高。
二元同類協同萃取體系 由兩種同類型萃取劑組成的協同萃取體系，可分為A1A2、B1B2、C1C2三類。如，中性配合二元協同萃取體系，兩種萃取劑都是中性的，與中性金屬化合物形成中性萃取配合物。這種體系生成的萃取配合物有UO2 (NO3)2·2TBP、UO2 (NO3)2· (C6H5)2SO和UO2 (NO3)2·TBP·(C6H5)2SO三種，最後一種屬協萃配合物。
三元同類協同萃取體系 由三種萃取劑組成的協同萃取體系，可分為ABC、A1A2B或AB1B2、A1A2C或AC1C2、B1B2C或BC1C2等類。三元同類協同萃取體系萃取的實例不多，對這類體系的機理研究也較少。在萃取中有時加入第三種萃取劑，主要是為了避免生成第三相。有利於分相和提高萃取率。
機理
一般認為E協>E加和的主要原因是由於在協同萃取體系中生成了更為穩定的含有多種配位體的配合物，這種配合物油溶性增大，因此，能顯著增高萃取率。
在協同萃取中，多種配位體的配合物形成過程可有幾種不同的情況，例如在AB類協同萃取體系中存在：(1)由MeAn·xH2O變為MeAn·xB或MeAn·(x-1) B·H2O；(2)由MeAn·xHA變為MeAn·xB；(3)由MeAn變為MeAn·xB三種情況。
(1)螯合萃取劑單獨萃取時，萃取配合物為MeA·xH2O;當添加中性萃取劑後，配合物變為MeAn·xB或MeAn·(x-1) B·H2O。由於配合物中配位水分子全部或部分被中性萃取劑分子所取代，因而親水性減弱，油溶性增強。
(2)螯合萃取劑單獨萃取時，萃取配合物為MeAn·xHA;添加中性萃取劑後，配合物變為MeAn·xB。由於MeAn·xB比MeAn·xHA更為穩定，因而能提高萃取率。
(3)螯合萃取劑單獨萃取時，萃取配合物為MeAn，此時，金屬離子Me的配位數已飽和;添加中性萃取劑後，由於中性萃取劑成鍵能力強，把MeAn中的螯環打開，形成MeAn·xB形式的配合物。這種配合物油溶性更大，因而能提高萃取率。
套用
協同萃取在濕法冶金中已得到了工業套用，例如工業上普遍採用P204與TBP在硫酸介質中萃取UO2；工業上用P204+TBP協同萃取鈰(IV)、鐵及釷；工業上用P204+YW100 (一種異羥肟酸)分段萃取鍺及鎵等，今後協同萃取體系在工業上的套用還會擴大。
