溶剂萃取概述与工程生产.ppt

溶剂萃取概述和工程生产;萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。 萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛， 萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化，所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物 的提取上。;萃取过程;;萃取的基本概念;萃取法是利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。 料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液， 溶质：其中欲提取的物质， 萃取剂：用以进行萃取的溶剂， 萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液， 余液：被萃取出溶质的料液称为。;实验室液液萃取过程;一般工业液液萃取过程; 生物萃取与传统萃取相比的特殊性; ;6.1 萃取过程的理论基础;分配定律推导;分离因素（β）;分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。 　　　 ＫＡ β= 　　　 ＫＢ β=1 KA = KB 分离效果不好； β1 KA KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。 ;弱电解质在有机溶剂-水相的分配平衡;;弱电解质的分配系数：;弱电解质的表观分配系数K：;思考题： 将青霉素由水相萃取到丁酯相中，其pK=2.75，萃取条件：pH=2.5，T=10℃，VF∶VS = 1∶1，测得萃取前发酵液（水相）效价20000 u/ml，平衡后废液效价645.2 u/ml，求分配系数K和K0;溶剂萃取概述和工程生产;;为什么青霉素在酸性（pH≤2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH≥9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？ ;为什么青霉素在酸性（pH≤2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH≥9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？ ;6.2 有机溶剂萃取的影响因素;1. pH的影响;溶剂萃取概述和工程生产;● 控制pH，去除杂质 例: pen 当pHpK时, 萃取→丁酯中 ; 与杂质的分离程度归???;;;2．有机溶剂的选择;3．带溶剂;4．乳 化;乳化;;固体粉末乳化剂：除表面活性剂外，能同时为两种液体所润湿的固体粉末也能作为乳化剂，如粉末对水的润湿性强于对油的润湿性，则根据自由能最小的原则，形成水包油O/W型乳浊液。反之形成油包水型;2）乳浊液的稳定条件; （亲憎平衡值）;物理法：离心、加热，吸附，稀释 化学法：加电解质、其他表面活性剂 * 转型法 加入一种乳化剂，条件： ① 形成的乳浊液类型与原来的相反，使原乳浊液转型 ② 在转型的过程中，乳浊液破坏，控制条件不允许形成相反的乳浊液， * 顶替法 加入一种乳化剂，将原先的乳化剂从界面顶替出来： ① 形成的乳浊液类型与原来的一致 ② 它本身的表面活性 原来的表面活性 ③ 不能形成坚固的保护膜。;溶剂萃取概述和工程生产;6.4 萃取方式与过程计算;1. 单级萃取;未被萃取的分率φ和理论收得率1－φ;2）多级错流萃取;多级错流萃取示意图;多级错流萃取未被萃取分率和理论收率;多级错流萃取;3）多级逆流萃取;多级逆流萃取图;青霉素的多级逆流萃取;多级逆液萃取计算公式推导;多级逆液萃取计算公式推导; ;例子：不同萃取方式理论收率;萃取计算诺模图;在00C，pH2.5醋酸丁酯-苄青霉素-水系统;上面讨论的萃取属于物理萃取，是指用一个有机溶剂择优溶解目标溶质，符合分配定律。 在物理萃取的应用中一个主要的限制是需要发现一个在有机相和水相之间对目标溶质分配系数足够高的溶剂 除此以外，用有机溶剂萃取弱电解质（有机酸或有机碱）时都要调节溶液的pH使其小于pKa（对有机酸）或大于pKa（对有机碱），这样会影响目标溶质的稳定性，因此启发人们寻找新的萃取体系。;离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶剂通过络合反应，酸碱反应或离子交换反应生成可溶性的复合络合物，易从水相转移到有机溶剂/萃取系统中。 主要有两类萃取剂： 1.有机磷类萃取剂 2.胺类萃取剂;;②胺类萃取剂;离子对/反应萃取-稀释剂;离子对/反应萃取的应用;思考题：;;近20年来研究溶剂萃取技术与其他技术相结合从而产生了一系列新的分离技术，如： 超临界萃取（Supercritical Fluid Extraction） 逆胶束萃取（Reversed Micelle Extraction） 液膜萃取（Liquid Membrane Extraction） 微波