Page 182 - 《精细化工》2021年第3期

·602· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

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当络合剂含量增加至 0.72%时，Pb 萃取率达到最高 温度的升高而下降。通常络合反应所涉及的焓变大
值 98.0%，随后萃取率趋向于平缓，这可能是由于 约只有几 kJ/mol，因此，在较窄的温度区间内，水
双硫腙含量过高导致其无法完全溶解于离子液体 溶液中温度的变化所引起的平衡移动不大。
中，部分双硫腙在萃取中无法发挥作用。因此，确 因此，在后续实验中确定最佳萃取温度为 35 ℃。
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定最佳络合剂含量为 0.72%。 2.3 料液相 pH 对 Pb 萃取率的影响
在上述最佳条件下，用 0.1 mol/L NaOH 溶液调
节料液相 pH（3、4、5、6、7、8）进行萃取实验，
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探究料液相 pH 对 Pb 萃取率的影响，结果见图 3。

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图 1 络合剂含量对 Pb 萃取率的影响
Fig. 1 Effect of complexing agent content on the extraction
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rate of Pb

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2.2 萃取温度对 Pb 萃取率的影响 图 3 料液相 pH 对 Pb 萃取率的影响
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将 5 mL 双硫腙-[Bmim][PF 6 ]（双硫腙含量为 Fig. 3 Effect of pH of liquid phase on the extraction rate
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0.72%）加入 20 mL 含 Pb 废水中，pH=6，分别在 of Pb
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不同温度下萃取 60 min，考察萃取温度对 Pb 萃取 在该萃取体系中，Pb 和双硫腙（HL）的萃取
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率的影响，结果见图 2。 反应式和 K ex 可分别表示为式（3）和（4）：

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2HL + Pb 2+  PbL 2 + 2H （3）
+2
[PbL ] [H ]
K ex  2 （4）
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[Pb ] [HL] 2
[PbL ] [HL] 2
D  2  K （5）
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+ 2
[Pb ] ex [H ]
式（4）和（5）可转化为：
lg D  lg K ex  2pH 2lg[HL] （6）
由式（6）可知，萃取分配系数 D 与 K ex 、[HL]、
pH 有关。如图 3 所示，在所测 pH 范围内，该体系

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图 2 萃取温度对 Pb 萃取率的影响 对 Pb 萃取率随 pH 的升高呈先增加后趋向于平缓
Fig. 2 Effect of extraction temperature on the extraction 的整体趋势，在 pH=6 时，Pb 最高萃取率达 98.0%。
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rate of Pb 2+
料液相 pH 在 3~6 范围内，Pb 萃取率升高的原因是
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由图 2 可知，在所选温度范围内，Pb 萃取率 当双硫腙浓度和 K ex 一定时，萃取分配系数 D 随料
随温度的升高呈先小幅增加后趋于平缓的趋势，由 液相 pH 升高而增大，萃取率随之提高。此外，络
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93.0%增至 98.0%。在 20~35 ℃之间，Pb 萃取率随 合剂双硫腙在 pH=3 的酸性条件下是以中性分子存
反应温度升高而小幅增加，这可能是在升高温度的 在于离子液体相中，几乎不与亲水性 Pb 接触，因
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过程中，离子液体黏度降低，促进了络合物在离子 而 Pb 萃取率仅为 20.0%。而在较高 pH 下，体系中
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液体相中的分散溶解。升温至 45 ℃，Pb 萃取率几 的双硫腙以 L 的形式与金属离子结合形成络合物，
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乎不变，这可能是水相中 Pb 的溶解度略有增加， 该金属络合物更倾向于进入离子液体相，因而萃取
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不利于 Pb 从水相向离子液体相的迁移；另外，温 率较高 [29] 。然而，pH 继续提高对 D 的影响不显著；
度过高，双硫腙不稳定对萃取率产生影响 [27] 。一般 且当 pH 升高至 7~8 时，因 pH 过高导致料液中部分
而言，络合萃取中萃合物的生成涉及离子对或氢键 Pb 开始沉淀，使 Pb 萃取率略有下降。因此，确
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的生成，是一种放热反应。萃取平衡常数（K ex ）随 定最佳 pH 为 6。