南农 生物分离工程 生物分离2 萃取教案.ppt

溶剂萃取法 Solvent Extraction 通过本章学习应掌握以下内容： 萃取的概念 液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？ 常见物理萃取体系由那些构成要素？ 何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 掌握单级萃取过程的计算解析方法。 掌握多级萃取萃取级数的计算方法。 分 类 按参与溶质分配的两相不同而分为 液-液萃取(liquid-liquid extraction) 液-固萃取(liquid-solid extraction) 固相萃取(solid phase extraction, SPE) 利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附 双水相萃取(two water phase extraction) 超临界流体萃取(supercritical fluid extraction) 何谓萃取 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 物理萃取 化学萃取 适合于非极性、弱极性溶质 物理萃取 利用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 萃取体系的构成 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 分配定律 平衡时溶质在两相中的浓度之比为一常数K， K ＝ 萃取相浓度/萃余相浓度＝ c1／c2 应用条件： (1)稀溶液； (2)溶质对溶剂之互溶度没有影响； (3)必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。 弱电解质的分配平衡 弱电解质的分配平衡 3）红霉素萃取 红霉素是碱性电解质，在乙酸戊酯和pH9.8的水相之间分配系数为44.7，而水相pH降至5.5时, 分配系数降至14.4。 4）红霉素反萃取 反萃取操作同样可通过调节pH值实现。如，红霉素在pH9.4的水相中用醋酸戊酯萃取，而反萃取则用pH5.0的水溶液。 分离因子 萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因子β来表征： β＝(c1A/c1B)／(c2A/c2B) ＝KA／KB 下标1、2分别代表萃取相和萃余相， 如果A是产物，B为杂质， β ＝ K产／K杂 ? =1? β越大，A、B的分离效果越好，即产物与杂质越容易分离。 水相条件的影响 (1) pH值 pH值直接影响表观分配系数K， 对选择性有影响。如青霉素在pH 2萃取时，乙酸丁酯萃取液中青霉烯酸可达青霉素含量的12.5％，而在pH 3的条件下萃取，则可降低至4％。 pH值还应尽量选择在使产物稳定的范围内。 pH值 青霉素 K=1 PH=4.4 不萃取 K﹥1 PH﹤4.4（2.2） 正萃取 K﹤1 PH﹥4.4 （7.2） (2) 温度 温度会影响生化物质的稳定性。 影响分配系数K。 有机溶剂与水互溶度随T升高而增加， 收率下降。 (3) 盐析（NaCl NH4Cl (NH4)2SO4)  无机盐类如硫酸铵、氯化钠等一般可降低产物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶剂相中， 减小有机溶剂在水相中的溶解度。 如提取维生素B12时，加入硫酸铵，可促使维生素B12自水相转移到有机相中； 提取青霉素时加入NaCl，也有利于青霉素从水相转移到有机溶剂相中。 增加水相比重 　 反萃取(Back extraction)： 当萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下步分离操作，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取。 操作的一般过程 萃取 – 洗涤 – 反萃取 洗涤操作(washing processing)：对于一个完整的萃取过程，常在萃取和反萃取之间增加洗涤操作 优 点 对热敏物质破坏少 多级萃取时，溶质浓缩倍数高，纯化度高 便于连续生产，周期短 溶剂耗量大，对设备和安全要求高 萃取方式和理论收得率 工业上萃取操作通常包括三个步骤： 混合—分离—溶剂回收 工业萃取的流程中须有混合器(如搅拌混合器)、分离器(如碟片式离心机)和溶剂回收装置(如蒸馏塔)。混合萃取和分离也可在同一台设备内完成。 一般萃取过程很快，如果接触表面足够大，则在15~60 s之内就可完成。 混