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化学络合萃取法是分离有机羧酸稀溶液的一种有效方法。以往对有机羧酸络合萃取过程进行了大量工艺性和机理性研究,但在定量模型描述方面还很欠缺。在前人研究基础上,对络合萃取体系进行定量结构-性质关系(QSPR)研究,探求物质微观结构对络合萃取平衡分配特性的影响,是QSPR应用在络合萃取领域的一次崭新的尝试。
在文献调研基础上,从羧酸络合萃取机理出发,选择羧酸的疏水性常数logP、解离常数pKa和络合剂表观碱度pKa,8作为影响萃取平衡的三个主要因素。通过三种有机酸的萃取平衡实验,验证了络合萃取平衡主要影响因素的正确性。针对有机羧酸络合萃取体系的特点,选择适宜的建模方法和分子结构参数,以一阶分子连接性价指数1xv和分子与水可形成氢键数N为参数,建立了logP的QSPR模型;以Taft取代常数σ*和一阶分子连接性指数差值△1x为参数,建立了pKa的QSPR模型:以TOA浓度CToA、稀释剂一阶分子连接性价指数1xv以及指示变量I为参数,对络合剂表观碱度建立了定量模型。
以三辛胺络合萃取一元和二元羧酸体系的反应平衡常数作为建模对象,以1ogP、pKa和pKa,B的QSPR定量模型为桥梁,建立了羧酸络合萃取反应平衡常数logK的定量模型。比较logK的实验值和模型计算值,证明该定量模型具有较好的准确性和适用性。有机羧酸络合萃取体系的logK定量模型,可用于对萃取平衡分配系数D的预测和单组分或多组分溶质络合萃取体系的萃取溶剂的设计,对实际工艺过程具有指导意义。
分子连接性指数x和分子与水可形成氢键数N是描述物质在油水两相分配的本质结构参数。利用这两类结构参数,分别建立了脂肪族羧酸、芳香族羧酸、醇、酚、醛、酮、醚、酯、胺类物质的疏水性常数定量模型;在此基础上,建立了包含8类基本有机物144种物质的疏水性常数的定量模型,并提出logP的简化模型。该文建立的logP定量模型与文献中的模型相比,在参数计算的简便性、模型的精度及适用范围等方面具有优势。