羅建洪，李軍，竇智慧，朱新華，代爽

科研與開(kāi)發(fā)

微乳液擬三元相圖體系制備研究*

羅建洪，李軍*，竇智慧，朱新華，代爽

（四川大學(xué)化工學(xué)院，四川成都610065）

微乳液萃取技術(shù)是一種新型的分離手段，而日益受到學(xué)者關(guān)注，本課題組擬以高效的二（2-乙基己基磷酸）（D2EHPA）為萃取劑，采用微如液萃取技術(shù)來(lái)提取NaH2PO4溶液中的Fe3+雜質(zhì)，本文通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)探究合適的微乳液組成體系，首先對(duì)以O(shè)P-10為表面活性劑，異戊醇為助表面活性劑，2mol·L-1HCl為內(nèi)相體系的飽和溶水量進(jìn)行研究，初步確定微乳液體系的范圍，再對(duì)在50℃下D2EHPA為萃取劑，磺化煤油為助劑，OP-10為表面活性劑，異戊醇為助表面活性劑，2mol·L-1HCl為內(nèi)相溶液的微乳液擬三元體系相圖進(jìn)行研究，研究結(jié)果對(duì)微乳液萃取的應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)意義。

微乳液萃取；飽和溶水量；擬三元體系相圖

微乳液這個(gè)概念是1959年由英國(guó)化學(xué)家J. H.Schulman提出來(lái)的，微乳液一般是由表面活性劑、助表面活性劑、油與水等組分在適當(dāng)比例下組成的無(wú)色、透明（或半透明）、低粘度的熱力學(xué)體系[1]。由于其具有超低界面張力（10-6～10-7N·m-1）和很高的增溶能力（其增溶量可達(dá)60%～70%）的穩(wěn)定熱力學(xué)體系。Shinoda和Friberg認(rèn)為微乳液是脹大的膠團(tuán)。當(dāng)表面活性劑水溶液濃度大于臨界膠束濃度值后，就會(huì)形成膠束，此時(shí)加入一定量的油（亦可以和助表面活性劑一起加入），油就會(huì)被增溶，隨著進(jìn)入膠束中油量的增加，膠束溶脹微乳液，故稱(chēng)微乳液為膠團(tuán)乳狀液。由于增溶是自發(fā)進(jìn)行的，所以微乳化也是自動(dòng)發(fā)生的。微乳液的形成機(jī)理[2-6]主要包括雙重膜理論、幾何排列模型、R比理論。

微乳液是在一定的條件下可以自發(fā)形成，是穩(wěn)定的熱力學(xué)體系，有可能克服乳狀液膜不穩(wěn)定和破乳困難、溶脹的缺陷，微乳狀液比乳狀液質(zhì)點(diǎn)更小，因而具有更大的傳質(zhì)面積能提高傳質(zhì)效率，因此，微乳液膜已越來(lái)越廣泛用于萃取重金屬離子。吳瑾光等在這一研究領(lǐng)域做了開(kāi)括性并具有前瞻性的工作，他們用NaOH水溶液和濃NH3·H2O對(duì)含萃取劑P204的萃取體系進(jìn)行了皂化，形成穩(wěn)定、透明的微乳體系，并用該微乳液體系萃取金屬離子和稀土離子的時(shí)，取得了非常不錯(cuò)的成果。Osseo-Asare則提請(qǐng)人們注意反膠束催化溶劑萃取反應(yīng)的能力。而曾平[7，8]在利用微乳液研究P204萃取V（W）的過(guò)程中，萃取率可達(dá)99%以上。陳興龍[9]，利用皂化P204微乳液膜萃取分離釩鐵，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，P204皂化微乳液萃取劑不僅熱力學(xué)穩(wěn)定性好，而且對(duì)釩鐵萃取分離的效果也較好，對(duì)釩的單級(jí)萃

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料、試劑

選用萃取劑：D2EHPA（A.R.中達(dá)化工有限公司）；稀釋劑：磺化煤油（中達(dá)化工有限公司）；異戊醇（A.R.成都科龍化工有限公司）；OP-10（A.R.成都科龍化工有限公司）；36%濃HCl（A.R.成都科龍化工有限公司）；實(shí)驗(yàn)采用二次蒸餾水。取率達(dá)98%以上。常宏濤[10]等微乳液分離輕稀土元素，使得萃取率，達(dá)到87.5%左右，大大提高分離系數(shù)和增大萃取容量。因此，研究這種萃取體系，已受到普遍重視。

與傳統(tǒng)的萃取技術(shù)相比,微乳相萃取技術(shù)發(fā)展尚不完善,至今仍沒(méi)有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)例,對(duì)其形成與穩(wěn)定機(jī)理的研究有待加強(qiáng)。從微乳相的形成角度,深入認(rèn)識(shí)微乳相萃取分離技術(shù)之間的相互關(guān)系,對(duì)實(shí)現(xiàn)其工程應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。本文嘗試以微乳液擬三元相圖體系制備為研究對(duì)象，從而達(dá)到調(diào)控微乳相結(jié)構(gòu),強(qiáng)化萃取分離的目的，研究結(jié)果為微乳液萃取技術(shù)應(yīng)用提供重要理論指導(dǎo)。

1.2 儀器

HH-S水浴鍋（北京市中興偉業(yè)儀器有限公司）；COIC倒置顯微鏡（重慶光學(xué)儀器廠）。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑飽和溶水量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的表面活性劑于具塞三角瓶中,分別按表面活性劑（OP-10）:助表面活性劑（異戊醇）=4∶1,3∶1,…,1∶3,1∶4（質(zhì)量比）的比例,根據(jù)異戊醇的密度計(jì)算醇的體積,用移液管移取至三角瓶中,搖勻。在50℃下,用2mL微量滴定管向三角瓶中滴加2mol·L-1HCl水溶液,搖勻。目視法觀察溶液由清到混的變化,溶液渾濁后置于50℃水浴鍋靜止到分層為止，用分液漏斗分層，記錄析出HCl溶液的量，加入的鹽酸總量減去析出鹽酸總量為溶液吸收鹽酸溶液的質(zhì)量，記錄吸收鹽酸的量,測(cè)定濁點(diǎn)，并繪制相圖，結(jié)果如圖2所示（由于溶脹現(xiàn)象，只根據(jù)前4組數(shù)據(jù)繪制相圖）

隨著OP-10的增加，表面活性劑吸收HCl的量先減小后增大，但是當(dāng)異戊醇與OP-10的質(zhì)量比達(dá)到1:2開(kāi)始，HCl在活性劑內(nèi)達(dá)到溶散，不會(huì)飽和析出。

圖1 顯微鏡下微乳液的照片F(xiàn)ig.1Samples of micro are examined by a microscopic camera.

圖2 表面活性劑（OP-10）/助表面活性劑（異戊醇）/HCl三元體系相圖Fig.2Ternary phase diagram with OP-10 surfactant, isoamyl alcohol cosurfactant,and 2mol·L-1HCl

2.2 微乳液體系擬三元相圖的繪制

根據(jù)表面活性劑的飽和溶水量實(shí)驗(yàn),選擇表面活性劑OP-10與助表面活性劑異戊醇復(fù)配的較佳比例（異戊醇：OP-10=3:1）,將兩者合并,作為三元相圖的一個(gè)頂點(diǎn)。分別按（表面活性劑+助表面活性劑）∶混合油相=1∶9,1∶4,1∶3,…,4∶1, 5∶0（質(zhì)量比）的比例,將三者加入到具塞三角瓶中,50℃下緩慢滴入2mol·L-1HCl溶液,搖勻,目視法觀察平衡體系的多相性,記錄由澄清到渾濁到分層的變化，記錄濁點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 混合表面活性劑/混合油相/HCl擬三元體系相圖Fig.3Pseudoternary phase diagram of microemulsion system

由圖3可以看出，隨著混合表面活性劑所占質(zhì)量比的增加，體系中所能包含的HCl質(zhì)量也在不斷增加。

3 結(jié)論

（1）表面活性劑OP-10與助表面活性劑異戊醇在質(zhì)量比1:3，獲得較佳的2mol·L-1HCl飽和容量；

（2）隨著混合表面活性劑所占質(zhì)量比的增加，體系中所能包含的HCl質(zhì)量也在不斷增加。

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Study on the pseudoternary phase diagram of the microemulsion system*

LOU Jian-hong，LI Jun*,DOU Zhi-hui,ZHU Xin-hua,DAI Shuang
（Dep.of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

Microemulsion extraction is a new method for separating solutes from aqueous solution.The effective two（2-ethylhexyl phosphate）（D2EHPA）is empolyed as extractant.The abilities to extract Fe3+from sodium dihydrogen phosphate（NaH2PO4）solution with the separation methods of micro emulsion extraction has been considering in our research,through a series of experiments on microemulsion the appropriate composition of the fluid system.First of all,the saturated water solubility were studied to preliminary determine the scope of microemulsion system by taking OP-10 as surfactant,isoamyl alcohol as cosurfactant,2mol·L-1HCl as the internal phase system.Then pseudoternary phase diagram of the system was studied by employing D2EHPA as extractant,sulfonated kerosene as additives,OP-10 as surfactant,isoamyl alcohol as cosurfactant,2mol·L-1HCl microemulsion solution as the internal phase.The research results have important theoretical significance for application of microemulsion extraction.

microemulsion extraction;saturated water solubility;pseudoternary phase diagram

X824

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170215

2016-10-21

四川省基礎(chǔ)應(yīng)用研究項(xiàng)目（2014JY0079）

羅建洪（1980-），男，副教授，2010年畢業(yè)于四川大學(xué)化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)，博士，現(xiàn)從事分離與純化技術(shù)科研研究。