生化分离工程详解.doc

姓名：孟晓卿 学院：化生学院 专业：生物化学与分子生物学 学号：2140463 萃取 萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品和等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。 萃取是在两个液相间进行。大部分萃取采用一个是水相。另一个是有机相。但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。 一、溶剂萃取 利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程。 溶质：被萃取的物质 原溶剂：原先溶解溶质的溶剂 萃取剂：加入的第三组分 萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度 1、原理? 溶剂萃取法也称液—液萃取法，简称萃取法。萃取法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密度不同将两相分开。有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释剂、溶剂。有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂的性能更好。从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类，如氯化三烷基甲胺（N263）、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。水相即是要处理的废水。 111利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。 分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。用公式表示： CA/CB=K CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。 K是一个常数，称为“分配系数”。有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在溶解度，常可提高萃取效果。 要把所需要的水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应” 以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。 设：V为原溶液的体积 w0为萃取前化合物的总量 w1为萃取一次后化合物的剩余量 w2为萃取二次后化合物的剩余量 w3为萃取n次后化合物的剩余量 S为萃取溶液的体积 经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即： w1/V =K w1=w0 KV (w0-w1)/S KV+S 同理，经二次萃取后，则有 w2/V =K 即 (w1-w2)/S w2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S 因此，经n次提取后: wn=w0 ( KV ) KV+S 单级萃取：使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混合，静止后分成两层。 多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程，分离效率高，产品回收率高，溶剂用量少。 当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。 水相与一完全或部分不相溶的有机相密切接触后，水相中的溶质转入有机相，并在两相中重新分配的过程。由于它能有效地从含量很低的铀矿浸出液中分离、富集和提纯原子能工业中应用的铀。 分配比、萃取率和分离系数 物质M在水相和有机相之间的重新分配服从能斯脱(Nernst)分配定律，即在一定温度下： Kd＝[M]0/[M] [M]0、[M]分别表示平衡时溶质在水相和有机相中的浓度，Kd为分配系数。当含有溶质的两相溶液接近于理想溶液，且溶质在两相中的分