第四章一般分离技术课件.ppt

一般分离方法 萃取法 沉淀分离法 结晶与重结晶 膜分离 一、萃取法 萃取 利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。 发展与应用 传统的有机溶剂萃取是石化和冶金工业常用的分离提取技术。 在生物质中，可用于有机酸、氨基酸、抗生素、维生素、激素和生物碱等生物小分子的分离和纯化。 20世纪60年代末以来应用于生物大分子如多肽、蛋白质、核酸等分离纯化的反胶团萃取法。 70年代以来，双水相萃取技术迅速发展，为蛋白质特别是胞内蛋白质的提取纯化提供了有效的手段。 利用超临界流体为萃取剂的超临界流体萃取法的出现，使萃取技术更趋全面，适用于各种物质的分离纯化。 萃取法根据参与溶质分配的两相物态、性质的不同而分为多种 液固萃取 液液有机溶剂萃取 双水相萃取 超临界流体萃 各具特点，适用于不同种类物质的分离纯化。 萃取原理 液-液萃取法即两相溶剂提取，是利用混合物中各组分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离目的的方法。 简单的萃取过程是将萃取剂加入到样品溶液中，使其充分混合，因某些组分在萃取剂中的平衡浓度高于其在原样品溶液中的浓度。于是这些组分从样品溶液中向萃取剂中扩散，使这些组分与样品溶液中的其他组分分离。 萃取原理 分配定律 组分A在两相间的平衡关系可以用平衡常数K来表示： K=CA/CA′ 式中 CA------组分A在萃取剂中的浓度； CA′---组分A在原样品溶液中的浓度。 对于液一液萃取，K通常称为分配系数。可将其近似地看做组分在萃取剂和原样品溶液中的溶解度之比。 物质在萃取剂和原溶液中的溶解度差别越大，K值越大，萃取分离效果越好。 当K≧100时，所用萃取剂的体积与原溶液体积大致相等时，一次简单萃取可将99%以上的该物质萃取至萃取剂中，但这种情况往往很少。 K值取决于温度、溶剂和被萃取物的性质，而与组分的最初浓度、组分与溶剂的质量无关。 萃取过程的分离效果主要表现为被分离物质的萃取率和分离纯度。 萃取率为萃取液中被萃取的物质与原溶液中该物质的溶质的量之比。萃取率越高，表示萃取过程的分离效果越好。 影响萃取效果的因素 影响分离效果的主要因素包括：萃取剂、被萃取的物质在萃取剂与原样品溶液两相之间的平衡关系(主要表现为被萃取物质在萃取剂与原样品溶液两相中的溶解度差别)、在萃取过程中两相之间的接触情况。在被萃取物质一定的条件下，主要决定于萃取剂的选择和萃取次数。 萃取溶剂的选择 萃取剂对萃取效果的影响很大，萃取溶剂选择的主要依据是被萃取的物质的性质，相似相溶原理是萃取剂选择的基本规则。 还应考虑： (1)分配系数 (2)密度 (3)界面张力 (4)黏度 (5)其他 (1)分配系数 被分离物质在萃取剂和原溶液之间的分配系数是选择萃取剂首先应考虑的问题(可以根据被分离物质在萃取剂和原溶液中的溶解度来做大致判断)。分配系数K大，表示被萃取组分在萃取相的组成高(被萃取物质在萃取剂中的溶解度大)，萃取剂用量小，溶质容易被萃取出来。 (2)密度 在液一液萃取中两相间应保持一定的密度差，以利于两相的分层。 (3)界面张力 萃取体系的界面张力较大时，细小的液滴比较容易聚集，有利于两相的分离，但界面张力过大，液体不易分散，难以使两相很好地混合；界面张力过小时，液体易分散，但易产生乳化现象使两相难以分离。因此，应从界面张力对两相混合与分层的影响综合考虑，一般不易选择界面张力过小的萃取剂。 (4)黏度 萃取剂黏度低，有利于两相的混合与分层，因而黏度低的萃取剂对萃取有利。 (5)其他 萃取剂应有良好的化学稳定性，不易分解和聚合。一般选择低沸点溶剂以利于萃取剂容易与溶质分离和回收，且毒性应尽可能低，此外，价格、易燃易爆性、购买难度等都应加以考虑。 常用萃取剂 常用的萃取溶剂有石油醚、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚及正丁醇等。 如果在水溶液中的有效成分是不溶于水的亲脂性物质，一般多用亲脂性有机溶刘，如苯、石油醚做萃取剂； 较易溶于水的甾体、黄酮等物质用氯仿、乙醚、二氯甲烷等进行萃取； 偏于亲水性的物质，在亲脂性溶剂中难溶解，就用弱亲脂性的溶剂，如乙酸乙酯、丁醇、水饱和的正丁醇等。 混合溶剂 混合溶剂的萃取效果常比单一溶剂好得多，乙醚一苯、氯仿一乙酸乙酯(或四氢呋哺)都是良好的混合溶剂，也可以在氯仿、乙醚中加入适量的乙醇或甲醇制成亲水性较大的混合溶剂来萃取亲水性成分。 一般有机溶剂亲水性越大，与水两相萃取时的效果就越不好，因为亲水性大的有机溶剂能使较多的亲水性杂质