微乳液拟三元相图体系制备研究*

罗建洪，李军，窦智慧，朱新华，代爽

科研与开发

微乳液拟三元相图体系制备研究*

罗建洪，李军*，窦智慧，朱新华，代爽

（四川大学化工学院，四川成都610065）

微乳液萃取技术是一种新型的分离手段，而日益受到学者关注，本课题组拟以高效的二（2-乙基己基磷酸）（D2EHPA）为萃取剂，采用微如液萃取技术来提取NaH2PO4溶液中的Fe3+杂质，本文通过一系列实验探究合适的微乳液组成体系，首先对以OP-10为表面活性剂，异戊醇为助表面活性剂，2mol·L-1HCl为内相体系的饱和溶水量进行研究，初步确定微乳液体系的范围，再对在50℃下D2EHPA为萃取剂，磺化煤油为助剂，OP-10为表面活性剂，异戊醇为助表面活性剂，2mol·L-1HCl为内相溶液的微乳液拟三元体系相图进行研究，研究结果对微乳液萃取的应用具有重要的理论指导意义。

微乳液萃取；饱和溶水量；拟三元体系相图

微乳液这个概念是1959年由英国化学家J. H.Schulman提出来的，微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油与水等组分在适当比例下组成的无色、透明（或半透明）、低粘度的热力学体系[1]。由于其具有超低界面张力（10-6～10-7N·m-1）和很高的增溶能力（其增溶量可达60%～70%）的稳定热力学体系。Shinoda和Friberg认为微乳液是胀大的胶团。当表面活性剂水溶液浓度大于临界胶束浓度值后，就会形成胶束，此时加入一定量的油（亦可以和助表面活性剂一起加入），油就会被增溶，随着进入胶束中油量的增加，胶束溶胀微乳液，故称微乳液为胶团乳状液。由于增溶是自发进行的，所以微乳化也是自动发生的。微乳液的形成机理[2-6]主要包括双重膜理论、几何排列模型、R比理论。

微乳液是在一定的条件下可以自发形成，是稳定的热力学体系，有可能克服乳状液膜不稳定和破乳困难、溶胀的缺陷，微乳状液比乳状液质点更小，因而具有更大的传质面积能提高传质效率，因此，微乳液膜已越来越广泛用于萃取重金属离子。吴瑾光等在这一研究领域做了开括性并具有前瞻性的工作，他们用NaOH水溶液和浓NH3·H2O对含萃取剂P204的萃取体系进行了皂化，形成稳定、透明的微乳体系，并用该微乳液体系萃取金属离子和稀土离子的时，取得了非常不错的成果。Osseo-Asare则提请人们注意反胶束催化溶剂萃取反应的能力。而曾平[7，8]在利用微乳液研究P204萃取V（W）的过程中，萃取率可达99%以上。陈兴龙[9]，利用皂化P204微乳液膜萃取分离钒铁，实验结果表明，P204皂化微乳液萃取剂不仅热力学稳定性好，而且对钒铁萃取分离的效果也较好，对钒的单级萃

1 实验部分

1.1 原料、试剂

选用萃取剂：D2EHPA（A.R.中达化工有限公司）；稀释剂：磺化煤油（中达化工有限公司）；异戊醇（A.R.成都科龙化工有限公司）；OP-10（A.R.成都科龙化工有限公司）；36%浓HCl（A.R.成都科龙化工有限公司）；实验采用二次蒸馏水。取率达98%以上。常宏涛[10]等微乳液分离轻稀土元素，使得萃取率，达到87.5%左右，大大提高分离系数和增大萃取容量。因此，研究这种萃取体系，已受到普遍重视。

与传统的萃取技术相比,微乳相萃取技术发展尚不完善,至今仍没有大规模工业化应用的实例,对其形成与稳定机理的研究有待加强。从微乳相的形成角度,深入认识微乳相萃取分离技术之间的相互关系,对实现其工程应用具有重要的指导意义。本文尝试以微乳液拟三元相图体系制备为研究对象，从而达到调控微乳相结构,强化萃取分离的目的，研究结果为微乳液萃取技术应用提供重要理论指导。

1.2 仪器

HH-S水浴锅（北京市中兴伟业仪器有限公司）；COIC倒置显微镜（重庆光学仪器厂）。

2 结果与讨论

2.1 表面活性剂饱和溶水量的测定

准确称取一定量的表面活性剂于具塞三角瓶中,分别按表面活性剂（OP-10）:助表面活性剂（异戊醇）=4∶1,3∶1,…,1∶3,1∶4（质量比）的比例,根据异戊醇的密度计算醇的体积,用移液管移取至三角瓶中,摇匀。在50℃下,用2mL微量滴定管向三角瓶中滴加2mol·L-1HCl水溶液,摇匀。目视法观察溶液由清到混的变化,溶液浑浊后置于50℃水浴锅静止到分层为止，用分液漏斗分层，记录析出HCl溶液的量，加入的盐酸总量减去析出盐酸总量为溶液吸收盐酸溶液的质量，记录吸收盐酸的量,测定浊点，并绘制相图，结果如图2所示（由于溶胀现象，只根据前4组数据绘制相图）

随着OP-10的增加，表面活性剂吸收HCl的量先减小后增大，但是当异戊醇与OP-10的质量比达到1:2开始，HCl在活性剂内达到溶散，不会饱和析出。

图1 显微镜下微乳液的照片Fig.1Samples of micro are examined by a microscopic camera.

图2 表面活性剂（OP-10）/助表面活性剂（异戊醇）/HCl三元体系相图Fig.2Ternary phase diagram with OP-10 surfactant, isoamyl alcohol cosurfactant,and 2mol·L-1HCl

2.2 微乳液体系拟三元相图的绘制

根据表面活性剂的饱和溶水量实验,选择表面活性剂OP-10与助表面活性剂异戊醇复配的较佳比例（异戊醇：OP-10=3:1）,将两者合并,作为三元相图的一个顶点。分别按（表面活性剂+助表面活性剂）∶混合油相=1∶9,1∶4,1∶3,…,4∶1, 5∶0（质量比）的比例,将三者加入到具塞三角瓶中,50℃下缓慢滴入2mol·L-1HCl溶液,摇匀,目视法观察平衡体系的多相性,记录由澄清到浑浊到分层的变化，记录浊点。实验结果见图3。

图3 混合表面活性剂/混合油相/HCl拟三元体系相图Fig.3Pseudoternary phase diagram of microemulsion system

由图3可以看出，随着混合表面活性剂所占质量比的增加，体系中所能包含的HCl质量也在不断增加。

3 结论

（1）表面活性剂OP-10与助表面活性剂异戊醇在质量比1:3，获得较佳的2mol·L-1HCl饱和容量；

（2）随着混合表面活性剂所占质量比的增加，体系中所能包含的HCl质量也在不断增加。

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［6］王雪松.微乳法制纳米无机颜料的研究［J］.（硕士学位论文）天津：天津大学，1999.

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［8］曾平，魏红梅，苏国钧，等.皂化P204萃取剂的微乳状液及其对钒（W）的萃取机理研究［J］.湘潭大学自然科学学报，1995,17（4）:64-68.

［9］陈兴龙，朱火清，吴海鹰，等.皂化P204微乳液膜萃取分离钒铁的研究［J］.材料研究与应用，2008，2（2）:137-140.

［10］常宏涛，吴文远，涂赣峰，等.P204-HCl-H3cit体系萃取分离轻稀土的研究［J］.稀土，2008,29（3）:18-21.

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

四川省基础应用研究项目（2014JY0079）

罗建洪（1980-），男，副教授，2010年毕业于四川大学化学工艺专业，博士，现从事分离与纯化技术科研研究。