第四章 溶剂萃取与浸取.ppt

基本要求： 掌握溶剂萃取和浸取的概念。 重点： 溶剂萃取过程的理论基础；工业萃取方式和理论收得率；萃取设备；浸取过程的应用；浸取速率。 萃取（Extraction）指任意两相之间的传质过程。 在液-液萃取过程中常用有机溶剂作为萃取试剂，故常称液-液萃取为溶剂萃取。 原理：利用一种溶质组分（如产物）在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂相）中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行的分离操作。 萃取是生物分离过程中常用的单元操作。应用于抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物工业化提取上。 优点：比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好、传质快；比蒸馏法能耗低；产能大，周期短，易于连续操作和自动化控制。 由萃取法发展的新技术：超临界流体萃取、双水相萃取、反胶团萃取等。 浸取：用某种溶剂把目的物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为浸取，也称为浸出。 茶水 药酒 有机溶剂提取食用油 水或有机溶剂提取色素、香料 第一节 溶剂萃取 一、溶剂萃取过程的理论基础 溶剂萃取中，溶质必须在两相中有不同的溶解度，而且，这种溶解能力的差别越大，萃取越有应用价值。 溶液中物质的溶解作用是应用溶剂萃取技术中溶剂选择的前提。 相似相溶原理 溶剂的互溶性规律 溶剂的极性 （2）溶剂A在溶质B的作用下溶剂分子相互作用形成可容纳B质点的空位。此过程也需要吸收能量。 能量的大小与溶剂分子A之间的相互作用力有关，顺序与上述相同为： 非极性物质 极性物质 氢键物质 该能量还与溶质分子B的大小有关，如溶质分子B较大，则容纳B质点的空穴就要大些，要破坏较多的溶剂分子A之间的键或作用力，相应的能量需要就较大。 （3）溶质质点B进入溶剂A形成的空位，溶质分子B与溶剂分子A也存在相互作用力。此过程放出能量，放能的大小如下规律： A、B均为非极性分子 一非极性分子、另一极性分子均为极性分子B被A溶剂化 溶剂化是指一定数目的溶剂分子较牢固地结合在溶质质点上，也称溶剂合化。 若溶剂是水，则称为水（合）化。 有溶剂化能力的溶剂称为溶剂化溶剂。 （3）油向水中溶解 第一步能量吸收小，但第二步吸能大，第三步放出的能量不足以补偿所需能量，故不易溶解。 （4）水和乙醇的溶解 两者都有氢键，第一、第二步吸能虽大，但第三步因溶质和溶剂均为极性物质，它们之间的氢键作用又很强，放出的能量也很大，故溶解可以进行。 （1）苯在水中几乎不溶，但苯分子上引入羟基后，溶解度明显增加。 （2）醇的同系物中从甲醇起，碳链越长，醇分子中与水不相似的部分越多，则在水中的溶解度越低。 （3）醇中的-OH被-SH取代后，溶解度大幅度降低。 溶解度增加或下降的原因是物质分子结构与水的相似性增加或下降了。 （4）AB型溶剂：同时具备电子受体A-H和供体B的溶剂，可缔合成多聚分子，因氢键的结合形式不同又可分成三类： AB（1）型：交链氢键缔合溶剂，如水、多元醇、羟基羧酸、多元羧酸、多酚等。 AB（2）型：直链氢键缔合溶剂，如醇、胺、羧酸等。 AB（3）型：生成内氢键分子。这类溶剂中的电子受体A-H因已形成内氢键而不再起作用。故AB（3）型溶剂的氢键性质与N型或B型相似。 由形成氢键的情况可以推断各类溶剂相互溶解的规律： 形成氢键过程是释放能量的过程，如果两种溶剂混合后形成的氢键比混合前增强或强度更大，则有利于互溶，否则不利于互溶。 如AB型和N型几乎不相溶，因溶解要破坏AB型之间的氢键； A、B型易互溶，因混合后生成氢键。 3、溶剂的极性 萃取溶剂的选择依据是“相似相溶”原则：一是分子结构相似；另一是分子间作用能相似，即分子间相互作用力相似。 分子间相互作用力相似，用分子极性。 引入了介电常数 介电常数：是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果已知介电常数，就能预测该化合物是极性的还是非极性的。 介电常数的测定方法： 物质的介电常数