2.2La3+浓度的影响

如图4所示，以正辛烷作为稀释剂，界面张力随着La3+浓度的增大而逐渐升高。 TODGA萃取La3+的过程包括TODGA在界面区域的吸附平衡、 La3+的界面吸附平衡、 TODGA与La3+的界面区域化学反应以及萃合物在界面区域和有机相间的扩散平衡等步骤。在有机相中萃合物及萃取剂分子与有机溶剂分子间作用力以范德华引力为主，二者差别不大；界面区域的作用力以相关分子与水分子的氢键缔合作用力为主，氢键缔合作用力的大小与作用分子体积密切相关。

界面区域萃取反应生成的配合物分子体积远远大于萃取剂分子，萃合物分子和萃取剂分子在界面区域及有机相间移动必须克服相应的氢键缔合作用力或者范德华引力以形成空腔来容纳分子，形成空腔所需的空腔作用能的大小与分子大小成正比。假定反应过程中萃取剂分子由有机相主体移动到界面区域包含萃取剂分子在有机相中扩散、界面上原有氢键的断裂以及与水分子重新生成氢键3个步骤，前2个步骤需要吸收能量，进行较慢；萃合物分子由界面区域扩散到有机相主体过程中所克服的空腔作用能由氢键缔合作用力与范德华引力同时作用转变为有机相分子间范德华引力，该步骤为能量释放过程，进行较快。因此，形成萃合物并扩散至有机相主体中的速度大于萃取剂分子扩散到界面区域的速度，最终导致界面张力随着金属离子浓度的增大而升高。

在相同水相条件下，测定了萃取剂浓度对分配比的影响（图5），根据斜率法得到萃合物的组成为La（NO3）3·2TODGA.位于界面区域的萃取剂与金属离子形成萃合物，界面区域游离萃取剂分子减少，导致体系的界面张力增大。

2.3稀释剂的影响

考察了在正辛烷、环己烷、苯和甲苯4种稀释剂体系中，界面张力随TODGA浓度的变化情况。由图6可知，在TODGA浓度>0.05 mol/L时，不同稀释剂体系中TODGA的界面活性顺序为正辛烷>环己烷>苯>甲苯， TODGA在2种脂肪烃稀释剂中的界面活性更强。稀释剂种类不同导致的这些差异可能是由萃取剂、稀释剂和水分子之间的相互作用引起的，如TODGA的羰基极性较强，与苯环上π键电子产生较强的相互作用，使得萃取剂活度与脂肪烃体系相比有明显下降，进而减小了萃取剂分子在界面上的吸附量，降低其界面活性。

2.4温度的影响

图7示出了正辛烷和苯作为稀释剂时，界面张力随温度升高的变化情况。温度对两相界面性质的影响比较复杂，尚未见温度对纯稀释剂体系界面张力影响的报道。本文发现纯稀释剂条件下界面张力均随着温度的升高而降低，这可能是由于温度升高导致界面分子动能增加，热运动加剧，分子间引力减弱，从而使界面张力降低。这与水的表面张力随着温度升高而降低的情况相似。

溶有萃取剂时，不同稀释剂体系中界面张力随温度升高的变化趋势明显不同（见图7）。首先，萃取剂的存在会使体系的界面张力明显降低；其次，萃取剂/脂肪烃正辛烷体系的界面张力随着温度的升高缓慢上升；而萃取剂/芳香烃苯体系的界面张力随着温度的升高逐渐下降。稀释剂种类不同时，界面张力随温度的变化趋势明显不同，反映了界面层结构受温度影响的不同。通常情况下，加入萃取剂后，随着温度升高TODGA分子在界面上与水分子的结合力降低，导致其聚集浓度下降；同时，温度的升高对TODGA分子在界面上的缔合有影响，导致其缔合状态不稳定，降低其聚集浓度。这两者均导致界面张力随着温度的升高而增大，并且大于温度升高热运动对界面分子间作用力的影响；对于芳香烃稀释剂体系来说还存在另一个重要影响因素，即苯环上π键的存在。随着温度的升高，苯环上π键与界面萃取剂分子上极性基团间的相互作用被破坏，使TODGA活度增大，进而增大了TODGA在界面上的聚集浓度，使得界面张力降低。相比较而言，芳香烃作稀释剂时温度升高对苯环上π键与萃取剂分子间相互作用的影响明显大于其对前两者的作用。

2.5HNO3浓度的影响

如图8所示，以正辛烷作为稀释剂时， TODGA/HNO3萃取La3+的界面张力随着硝酸浓度的升高逐渐降低。根据文献报道，在硝酸体系中， 3-氧戊二酰胺类萃取剂能够萃取硝酸，萃取过程中随着硝酸浓度升高，萃取分配比明显增大。因此，硝酸浓度较高时TODGA与硝酸发生萃取缔合作用，使中性萃取剂TODGA质子化，其界面活性明显增强，导致界面张力迅速降低，这与图3结果一致。

2.6离子强度的影响

以电解质NaNO3作为离子强度变量，考察了NaNO3浓度变化对界面张力的影响。结果（图9）表明，界面张力随着NaNO3浓度的升高而增大，这是由于随着NaNO3浓度的升高， TODGA在界面上聚集的稳定性降低，降低了其溶解性，增大了界面张力；同时会增强对金属离子的萃取能力，减少界面上游离的萃取剂分子数，使界面张力增大。

3 结 论

采用滴体积法考察了TODGA/HNO3体系萃取La3+的相关界面性质，在实验条件下加入TODGA后，随着液滴形成时间的延长，体系界面张力逐渐降低，当时间延长至约为120 s时，界面张力基本趋于不变，界面吸附达到平衡，可以认为此时已达萃取平衡。界面张力随着La3+浓度的增大而逐渐升高，可以认为是生成的萃合物进入到界面区域的速度大于萃取剂分子扩散到界面区域的速度，降低了界面区域萃取剂浓度所致；还说明萃取剂分子向界面的扩散可能为该反应的控速步骤。稀释剂种类不同，两相界面物理状况不同，萃取剂的界面活性按正辛烷>环己烷>苯>甲苯的次序降低。苯环π键与萃取剂分子的相互作用使芳烃体系中萃取剂界面活性降低。对于纯稀释剂/水体系，界面张力随着温度的升高而减小，随着萃取剂的加入界面张力整体下降。在脂肪烃正辛烷中，界面张力随着温度的升高而缓慢增大，而在芳香烃苯中，界面张力随着温度的升高而减小。由于TODGA对HNO3萃取后的质子化作用，导致界面张力随着硝酸浓度的升高而减小； NaNO3浓度的增大降低了界面上游离萃取剂分子的浓度，使界面张力呈增大趋势。