利用滴体积法研究了La3+/HNO3/N,N,N′，N′~四辛基~3-氧戊二酰胺（TODGA）/稀释剂体系的界面性质，考察了TODGA浓度、液滴形成时间、稀释剂种类、 La3+浓度、体系温度、离子强度和溶液酸度等因素对体系界面性质的影响。实验结果表明，体系达到界面饱和吸附时间约为120 s,可认为体系达到萃取平衡； TODGA浓度不同时，界面张力也不同，进而判定界面饱和吸附物种亦不相同；极性较小的稀释剂体系的界面张力降低较大，按照正辛烷>环己烷>苯>甲苯次序降低； HNO3对TODGA的质子化作用使其表面活性显著增强，故硝酸浓度增大导致界面张力降低； NaNO3的存在降低了界面上游离萃取剂分子的浓度，致使界面张力增大。

酰胺萃取剂具有易合成、耐辐射、不易水解、不影响萃取过程和能完全燃尽无污染等优点，被广泛用于镧系、锕系离子的萃取分离。其中，N,N,N′，N′~四辛基~3-氧戊二酰胺（TODGA）与其它类型的酰胺萃取剂相比，在萃取率及稳定性上表现出较大优势，已成为研究热点之一。目前，大多数关于TODGA萃取的研究均集中于热力学方面，对其萃取动力学研究较少，但是许多萃取体系存在动力学分离因素影响远远大于平衡分离因素的现象，因此进行萃取动力学实验和理论研究具有重要意义。

考虑到萃取反应主要是在界面区域进行，因此考察两相界面性质对于深入解析其萃取过程及萃取动力学机理显得至关重要。界面张力是反应界面性质的最直观参数，界面张力的常用测量方法有滴体积法、悬滴法、铂金环法、最大泡压法和毛细管上升法等，其中滴体积法具有测定数据准确性较高、重复性好和误差较小等优点。与其它测量方法相比，滴体积法通过控制液滴生长时间来考察液滴形成时间对界面性质的影响，对研究萃取过程有独特优势。基于此，本文采用滴体积法，考察了包括稀释剂种类、萃取剂浓度、平衡时间、 La3+浓度、体系温度、溶液酸度和离子强度等化学环境因素对TODGA/HNO3萃取La3+的界面性质的影响。以期通过改变实验条件引起界面现象的变化，来分析萃取过程中萃取剂分子在有机相中的扩散、在界面上的吸附~解吸以及离子萃取等行为，进而对萃取过程动力学做出更本质的理解。

1 实验部分

1.1试剂

TODGA由本实验室自制，纯度为99%; 其它试剂均为市售商品，依据试剂纯化手册进行纯化。

1.2实验过程

1.2.1操作步骤自行设计制作滴体积装置，装置示意图见图1.按图1所示将各部件固定好，设定好恒温槽温度，再进行以下操作：（1）将密度小的溶液装入样品管；（2）用注射器将密度大的溶液吸入滴体积管，将滴体积管尖端伸入样品管内液面以下，将注射器固定于微量注射泵上；（3）设置微量注射泵流速，开始滴液；（4）控制微量注射泵，在滴体积管管口慢慢形成液滴，滴落瞬间停止微量注射泵，读取滴体积管示数V0（mL）；然后，将微量注射泵示数调零，重复滴定操作，同时开始记时，记录从开始到结束滴落的液滴数n及时间t0（s），以及此时滴体积管示数V（mL），则（V-V0）/n为每一滴的体积，t0/n（t）为每一滴的生成时间。

1.2.2界面张力的计算界面张力γ按下式计算：

式中：γ（N/m）为两相液体之间的界面张力；ρ1（g/mL）为重相液体密度；ρ2（g/mL）为轻相液体密度；V（mL）为液滴的体积；g为重力加速度；r（m）为滴体积管管口半径；π为常数；φ为r/V1/3的函数，与溶液的界面张力、滴管材料、液体密度和黏度等无关。

2 结果与讨论

2.1不同TODGA浓度下液滴形成时间对界面张力的影响

考察了以正辛烷作稀释剂时，不同TODGA浓度体系的界面张力随液滴形成时间的变化情况。从图2可以看出，对于不同TODGA浓度（包括不添加TODGA）的体系，界面张力均随着时间的延长逐渐降低，约在120 s时基本达到界面吸附平衡，可以认为萃取过程在此时间段内基本完成；液滴形成时间相同时， TODGA浓度越大，体系的界面张力值越小，即不同浓度下达到界面吸附平衡的浓度不同，表明不同TODGA浓度体系界面物种成分不同。

图3示出了界面张力随萃取剂浓度的变化曲线，在液滴形成时间相同时，界面张力随萃取剂浓度的增大而逐渐降低，在0.15 mol/L时，界面张力趋于平衡，界面区域萃取剂达到此酸度下的临界胶束浓度。

液滴生长过程是一个水相与有机相接触，发生萃取，逐渐趋于平衡的过程。在这一过程中萃取剂分子通过扩散、吸附~解吸等行为最终在两相界面区域达到平衡，平衡时间的长短主要由萃取剂分子在有机相中的扩散时间和在界面区域达到吸附~解吸平衡时间2个过程决定。

鉴于平衡时间约为120 s,所以在考察其它因素的影响时将液滴形成时间均控制在 120 s以上，以保证界面区域处于稳定状态。