有机胺类物质是制药、染料和纺织工业的重要化工原料。苯胺、二苯胺和α-萘胺是最有代表的物质。凡是生产或使用苯胺的企业释放的工业废水都会污染环境，对人体的危害也极大，因为苯胺是典型的高铁血红蛋白的形成体，使细胞失去携带功能，具溶血作用，易沉积于肝、肾造成肝肾功能紊乱，引起贫血。苯胺的毒性还表现在致癌、致突变性和对神经系统的影响等。二苯胺毒性与苯胺相似，可引起膀胱癌，出现尿频或血尿等症状。含苯胺、二苯胺等污染物的工业废水处理方法有化学萃取法，如用甲苯作萃取剂，三级萃取后苯胺去除率在90％以上；采用中和-萃取-大孔树脂吸附的工艺路线，对二苯胺进行资源化综合处理，排放水能达设计水质标准。以上化学萃取法均采用苯、甲苯等有毒有机物质做萃取剂，因此需要研发一种无萃取剂的萃取体系。液-固萃取体系不采用挥发性有机溶剂，无毒，是简便、安全的萃取分离方法。尤其是新研发的壳聚糖和羟丙基-β-环糊精两种物质，它们分别由天然甲壳素和淀粉制得。使用类似天然高分子物质组成液-固体系萃取有机胺类，是很有意义的。 论文综述了胺类化合物的污染来源及常用萃取方法的研究进展，回顾了非有机溶剂液-固萃取体系的研究现状。研发了两种新的液-固萃取体系(壳聚糖和羟丙基-β-环糊精)的成相条件和二维相图，并重点讨论了苯胺、二苯胺和α-萘胺三种有机胺类物质分别在聚乙烯吡咯啉酮、壳聚糖和羟丙基-β-环糊精三个液-固萃取体系的萃取行为。实验结果表明，有机胺类物质在三个液-固萃取体系不加萃取剂均能被固相萃取，而且所得结果满意。 课题建立了非有机溶剂液-固体系有效萃取有机胺类物质的新方法，它与借助萃取剂才能实现分离的方法在萃取本质上明显不同，又由于共建体系的壳聚糖和羟丙基-β-环糊精来自天然甲壳素和淀粉，所以与以往的化学聚合物有显著差异。论文讨论了不使用萃取剂在液-固体系萃取有机小分子的作用机理。 主要研究工作如下： 一．壳聚糖和羟丙基-β-环糊精两种液-固萃取体系的分相条件和相图的研究1．壳聚糖水溶液盐析成相条件：研究了壳聚糖水溶液浓度，分相盐种类及用量，酸度等条件对分相的影响。优化这些条件后表明，C壳聚糖为0.2％，C硫酸铵为1.136mol.L-1，由于商售壳聚糖只溶于稀酸溶液，酸度增高，分相盐硫酸铵的浓度增高，因此选定pH=5.00较适宜。依据选定条件，绘制二维相图。 2．羟丙基-β-环糊精水溶液盐析成相条件：研究了羟丙基-β-环糊精水溶液的浓度，分相盐的种类及盐的用量，酸度等条件对分相的影响。优化这些条件后表明，羟丙基-β-环糊精水溶液的浓度4％，C硫酸铵为3.030mol.L-1，由于酸度提高，分相所需硫酸铵的浓度增大，且在pH2.00～10.00范围内所需硫酸铵盐浓度基本不变，所以选择pH=6.00为成相酸度。同样绘制二维相图。 二．苯胺、二苯胺和α-萘胺在聚乙烯吡咯啉酮、壳聚糖和羟丙基-β-环糊精三个液-固萃取体系分配行为的研究1．在壳聚糖/硫酸铵液-固萃取体系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺三种有机胺类物质在两相的萃取行为。当壳聚糖浓度在0.1％到0.4％之间时，三种胺的萃取率较高，均在80％以上，壳聚糖浓度大于0.4％时，萃取率逐渐下降，因此选用C壳聚糖为0.2％；硫酸铵浓度对三种胺的萃取率影响不大，在0.758mol.L-1到1.894mol.L-1的浓度范围内均有较高的萃取率，因此选用C硫酸铵为1.136mol.L-1；酸度范围在1.00-6.00之间时，三种胺的萃取率较高，均在95％以上，当pH值大于6.00以后，因溶液酸度降低，壳聚糖溶解度变小，导致萃取率下降，因此最佳酸度范围为4.00-6.00。 2．在羟丙基-β-环糊精/硫酸铵液-固萃取体系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺三种有机胺类物质在两相的萃取行为。羟丙基-β-环糊精浓度对三种胺的萃取率影响不大，当羟丙基-β-环糊精浓度在2％到12％之间，三种胺的萃取率较高，选择羟丙基-β-环糊精浓度为10％；硫酸铵浓度对三种胺的萃取率影响不大，在2.652mol.L-1到3.787mol.L-1的浓度范围内均有较高的萃取率，因此选用硫酸铵浓度为3.030mol.L-1；三种胺的最佳萃取酸度范围为pH6.00-8.00。 3．在聚乙烯吡咯啉酮/硫酸铵液-固萃取体系中，研究了苯胺、二苯胺和α-萘胺在两相的萃取行为。讨论了聚乙烯吡咯啉酮浓度、硫酸铵浓度以及体系酸度等条件对苯胺、二苯胺和α-萘胺萃取率的影响，并对萃取作用进行了探讨。 实验结果表明，聚乙烯吡咯啉酮浓度对三种胺的萃取率影响不大，在5％-15％区间，特别是10％时萃取率较高，选定其浓度为10％；硫酸铵浓度对相系形成有影响，而对三种胺的影响不大，选定硫酸铵浓度为3.030 mol.L-1；体系的酸度对苯胺的萃取率影响较大，当pH值由2.00变化到6.00时，苯胺的萃取率逐渐上升，到pH=6.00是达到最大，此后逐渐下降，因此选定pH6.00。pH4.00-6.00时二苯胺和α-萘胺萃取率较高，实际操作时选用此酸度范围。 以苯胺为例探讨萃取作用，由于苯胺分子中氮原子上的孤电子对与苯环中的π电子共轭，氨基的邻对位带部分负电荷，氮原子上带部分正电荷。而聚乙烯吡咯啉酮分子中的吡啶基团具有较强的质子接受能力，因此推测可与苯胺分子中的氮原子通过氢键结合。然后在无机盐的盐析作用下，聚乙烯吡咯啉酮水溶液形成液-固两相，苯胺进入固相。由于氢键属分子间的弱作用力，经反萃实验结果证实，改变萃取酸度，该作用力降低，有机胺可与聚合物分离。因此进一步验证了不用萃取剂萃入固相的有机胺类是氢键作用，这与已知的聚乙烯吡咯啉酮的静电作用型萃取机理有所不同。