基本介紹
原理,產生,鹽效應說明,使難溶物質溶解度增加,使弱電解質電離度增大,套用,簡介,鹽效應在蒸（精）餾分離中的套用,鹽效應在液液分離中的套用,在結晶分離中的套用,其他相關,
原理
往弱電解質的溶液中加入與弱電解質沒有相同離子的強電解質時，由於溶液中離子總濃度增大，離子間相互牽製作用增強，使得弱電解質解離的陰、陽離子結合形成分子的機會減小，從而使弱電解質分子濃度減小，離子濃度相應增大，解離度增大，這種效應稱為鹽效應。在0.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/LNaCl溶液，氯化鈉完全電離成鈉離子和氯離子，使溶液中的離子總數驟增，離子之間的靜電作用增強。這時醋酸根離子和氫離子被眾多異號離子包圍，醋酸根離子跟氫離子結合成HAc的機會減少，使HAc的電離度增大（可從1.34%增大到1.68%）。在難溶電解質溶液中加入具有不同離子的可溶性強電解質後，使難溶電解質溶解度增大的效應，也叫做鹽效應。以HAc溶液中加入NaCl為例說明鹽效應產生的原因。在HAc弱電解質溶液中，加入強電解質NaCl後，使得溶液中醋酸根離子和氫離子被帶異電荷的鈉離子和氯離子所牽制，則醋酸根離子和氫離子結合成HAc的機會減小，溶液中自由醋酸根離子和氫離子離子濃度適當增加，則HAc的解離度略有增大。這裡必須注意：在發生同離子效應時，由於也外加了強電解質，所以也伴隨有鹽效應的發生，只是這時同離子效應遠大於鹽效應，所以可以忽略鹽效應的影響。
產生
鹽析效應主要是由離子的靜電作用引起的，可以簡單地認為，離子和水分子（為偶極子）因靜電作用而產生水化，減少了可以作為“自由”溶劑的水分子，從而降低了非電解質的溶解度。鹽析效應常用來促進物質的分離，如蛋白質溶液加鹽發生沉澱；脂肪水解後加食鹽促使肥皂與甘油水溶液的分離等。鹽析效應較少見，主要是含有大離子的鹽類對較大非電解質分子的作用，此時靜電力已非主導。
鹽效應說明
分別說明如下：
使難溶物質溶解度增加
例如，硫酸鉛在硝酸鉀溶液中的溶解度，比它在純水中的溶解度大。這是因為加入不含相同離子的強電解質硫酸鉛沉澱表面碰撞的次數減小，使沉澱過程速度變慢，平衡向沉澱溶解的方向移動，故難溶物質溶解度增加。加入含相同離子的電解質時，有鹽效應也有同離子效應，而後者的影響比前者大，故只能觀察到難溶物質的溶解度降低了。
使弱電解質電離度增大
鹽效應不是。在討論同離子效應對沉澱-溶解平衡的影響，也提到鹽效應對難溶電解質溶解度的影響。但是，我們並沒有將鹽效應當作影響沉澱-溶解平衡移動的因素。這是因為，在高濃度外加電解質存在條件下，系統不能達到我們所討論的那種平衡狀態。
讓我們再一次討論AgCl（s）與其構晶離子之間的沉澱-溶解平衡：
需要指出的是，化學手冊中的Ksp值通常是基於活度的值，只是因為難溶電解質溶液中構晶離子的濃度極低，我們才能用濃度（c）代替活度（a）。如果往系統中加入高濃度的硝酸鉀（或其他電解質），Ag離子和Cl離子分別被硝酸根離子和鉀離子包圍，形成各自的"離子氛"。離子氛的存在導致兩個構晶離子的有效濃度（即活度）明顯地小於測量濃度。
鹽效應有時又叫非共同離子效應（uncommonioneffect，或diverseioneffect），這個術語易讓學生將這種效應與同離子效應聯繫在一起。從上述討論不難發現，同離子效應涉及沉澱-溶解平衡的移動，而鹽效應則與平衡移動無關。
鹽效應引起的溶解度變化很小，一般情況下不予考慮。
即使活度之積已經略大於溶度積，也可能觀察不到沉澱的生成，因為溶液可能以過飽和狀態存在。由於沒有結晶中心存在，過飽和溶液中暫時尚不能析出固相，故觀察不到沉澱的生成。此外人眼的觀察能力有限，故溶液中產生的沉澱量過少時，也可能觀察不到。
套用
簡介
分離技術是化工生產過程中的主要操作單元，也是能耗產生的關鍵環節，因此，研究開發高效、低能耗的分離技術是化工廠降低成本、提高競爭力的關鍵。鹽效應能夠顯著擴大分離體系中不同組分的性質差異而使其可套用於傳統分離技術難以實現的過程，並具有突出的低能耗特性，近年來越來越受到關注。
鹽效應分離技術開發的理論基礎是鹽效應對氣液、液液、固液相平衡的影響。具體表現為如下5 個方面：①鹽的加入致使飽和蒸氣壓降低，溶劑沸點升高； ②鹽與溶液中特定溶劑呈締合狀，導致溶液結構發生變化； ③加鹽後導致體系平衡氣相各組成發生變化； ④鹽的加入使溶液體系間相互溶解度發生變化； ⑤鹽的加入引起溶解的某種固體或氣體溶質溶解度發生變化。如何將基於鹽效應對於相平衡的影回響用到實際的分離過程中，一般的思路是以電解質溶液理論為基礎，實驗測定分離體系的基礎相平衡數據，利用化學熱力學計算含鹽體系的熱力學相平衡函式，建立含鹽體系的熱學數學模型，利用熱力學模型驗證、預測含鹽體系的熱力學相平衡特徵，進而得到鹽效應相平衡規律，以此規律來指導鹽效應分離技術的開發和最佳化。
鹽效應在蒸（精）餾分離中的套用
蒸（精）餾是化工分離中最常用的方法，是基於分離體系中不同組分的相對揮發度的差異實現分離的。但是化學工業中有一些體系如醇－水體系存在相對揮發度差異很小或者存在共沸點而難以通過蒸餾分離，通過加入某些鹽能夠顯著改變體系的相對揮發度、消除共沸點而使得分離過程大大最佳化。
鹽效應氣液分離工藝
以鹽效應對氣液相平衡的影響為基礎，開發出一系列鹽效應氣液分離工藝，在工業上得到廣泛的套用，其中比較有代表性的是溶鹽精餾與加鹽萃取精餾。
近年來，針對難分離的共沸、近沸體系，通過向分離體系中添加水、有機溶劑等方法以萃取－精餾集成的方式可以實現體系的分離要求，但是仍然存在能量消耗大，溶劑用量大等缺點，導致操作成本增加，抵消了添加助劑以提高相對揮發度從而使實際塔板數降低的效果。利用鹽效應對氣液相平衡的影響，開發出了不同於共沸精餾、萃取精餾的新工藝———溶鹽精餾。與傳統的加水、加有機溶劑提高相對揮發度措施相比，鹽離子對溶液組分間的相對揮發度的影響要遠大於前兩者，因此，溶鹽精餾具有低能耗的顯著特徵。溶鹽精餾雖能有效分離恆沸溶液，但也存在著溶液中鹽容易結晶阻塞管道、固體物料難輸送、鹽的回收等問題。
段占庭集成萃取蒸餾及溶鹽精餾的優點，研究開發了一種新型分離工藝———加鹽萃取精餾。它一方面利用溶鹽能夠顯著提高組分間相對揮發度的特點，避免了純溶劑用量大、分離效率低的缺點；另一方面保持萃取溶劑能夠循環利用及回收，便於實現工業規模化生產。鹽效應氣液分離工藝因為鹽的加入，顯著擴大了分離體系的性質差異性，使其具有選擇性高、能耗低的特徵，但不免存在易結垢、阻塞、腐蝕的缺點，將鹽效應氣液分離工藝用於現有工業分離裝置仍具有相當難度。離子液體作為一種特殊的鹽，具有優良的物理化學性質，開發出低成本的離子液體用於鹽效應氣液分離工藝，是一條新的發展思路。
鹽效應在液液分離中的套用
目前，研究開發的鹽效應液液平衡分離工藝中，比較有代表性的工藝有加鹽分相法、新型雙水相萃取、三液相萃取工藝。
加鹽分相法是繼恆沸精餾、萃取精餾等特殊方法之後分離恆沸體系的又一新方法。往混合溶液中加入一定量的鹽，由於鹽與溶劑間的相互作用，導致溶液液－液相分層，從而達到分離的目的。加鹽分相法主要套用於分離有機溶劑－水二元恆沸體系，在含鹽有機溶劑－水體系中，由於鹽的鹽析作用，恆沸有機水溶液體系分層形成兩相，水相中含有少量有機物，有機相中含有極少量鹽和少量水，從而使大部分有機溶劑從有機相中脫除，得到較高的分離因子。除了二元恆沸體系外，對於三元部分互溶體系，鹽效應也會影響其平衡關係。與萃取精餾、恆沸精餾等特殊精餾方法相比，加鹽分相法具有的突出特點是能耗低，具有較好的工業套用前景。此外，在石油加工領域中，利用加鹽分相法回收芳烴抽提過程中的萃取溶劑，因為其流程簡單、能耗低，也具有較大的發展潛力。
與加鹽分相法的基本原理相似，新型雙水相萃取、三液相萃取工藝也是利用加鹽使液液體系分層的原理而提出的。雙水相萃取在生物分離、金屬分離、中草藥有效成分提取、色素提取等方面有重要的套用前景。以親水有機溶劑/鹽雙水相體系為代表的新型雙水相萃取，與聚合物∕聚合物傳統雙水相萃取相比，該工藝具有價格低廉、低毒、較易揮發而無需反萃取和避免使用黏稠水溶性高聚物等特點。新型雙水相萃取工藝是近年來新開發的鹽效分離新工藝，具有廣闊的套用前景。
三液相萃取工藝可以實現分離工藝集成，減少中間步驟，同時具有多組分分離、生產效率高的特點。新型三液相萃取工藝為複雜的多組分體系的高效分離提供了一條有效途徑。鹽效應液液分離工藝除了具有環境污染小、低毒、低能耗的特點外，還具有設備簡單、操作方便、易於工業放大的特點，在石油加工、生物分離領域具有廣闊的套用前景，但目前工業化套用還比較少。針對具體體系選擇特定的鹽、分相機理、分離新工藝以及工藝集成是未來需要重點研究解決的問題。
在結晶分離中的套用
傳統的含鹽溶液的分離採用蒸發或者冷卻結晶實現。從鹽效應對液液平衡的影響中可以知道加入鹽可以實現液液分相，同樣向含鹽溶液中添加溶劑也可以將鹽從溶液中結晶析出，基於此原理開發了一種新型的分離方法———萃取結晶鹽工藝。萃取結晶鹽工藝是不同於溶液蒸發從鹽水體系中回收鹽的新方法，該方法是將一種有機萃取劑加入飽和鹽水體系，使萃取劑捕獲部分被鹽離子所溶解的水分子，萃取劑和水互溶，從而使鹽結晶分離出來。
萃取結晶不僅是鹽效分離過程中回收鹽的有效方法，還可用於鹽湖滷水體系回收鹽、工業製鹽、分離固體鹽混合物等方面。由於萃取結晶分離技術在能耗上的巨大優勢，被廣泛認為是可以在濃縮回收鹽過程中替代蒸發操作的有效方法。
