第五章 溶剂萃取PPT课件
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化工原理第五章 萃取
Y KX
式中 Y ——萃取相E中溶质A的质量比组成； X ——萃余相R中溶质A的质量比组成； k ——相组成以质量比表示时的分配系数。
（2）分配曲线
由相律可知，温度、压力一定时，三组分 体系两液相呈平衡时，自由度为1。故只要已 知任一平衡液相中的任一组分的组成，则其它 组分的组成及其共轭相的组成就为确定值。换 言之，温度、压力一定时，溶质在两平衡液相 间的平衡关系可表示为 yA f ( xA )
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，AB边以A的质量分率作为标度，BS 边以B的质量分率作为标度，SA边以S的质量分率作为标度。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
图 有两对组分部分互溶时的分配曲线
采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时 的分配曲线，如图所示。
第5章 溶剂萃取
• RE3++3NO3-+3TBP(O) = RE (NO3)·3TBP(O)
• 硝 (N酸O3稀)2+土, R在E硝(N酸O盐3)底3 …液等中形,以式R存E在3+,,其RE中(N中O性3)2的+,RREE
(6N～O132)3
有利于萃取, 3 价稀土离子RE3+的配位数可在 间变化, NO3-中有两个氧原子可与稀土离子配
5.4 溶剂萃取的特点与体系分类
• 溶剂萃取法具有处理容量大,反应速率快,分离效果 好的优点,溶剂萃取是目前稀土分离工业中应用最 广泛的一种方法。它可以用于每一种稀土元素的 分离。有时一个好的萃取剂几乎可以实现全部稀 土元素的分离
• 根据萃取剂类型，尤其是萃取反应的机理可以对 萃取体系进行分类。其主要依据是萃取过程中金 属离子对萃取剂的结合及形成萃合物或萃取配合 物的性质和种类。
第5章 溶剂萃取
5.1 溶剂萃取的定义
利用有机溶剂从与其不相溶的液相中把某种物质 提取出来的方法称之为溶剂萃取法。属传质分离过程， 一般将物质从水相到有机相的传质过程称为萃取，而 从有机相到水相的传质称为反萃取。
在湿法冶金中，溶剂萃取是一种分离、富集或纯 化金属的方法，其实质是把一种物质从一个液相转移 到另一个液相的过程。溶剂萃取用于处理从矿石原料 浸出或分解等过程得来的含杂质溶液。根据原液的组 成及性质，合理选择使用萃取剂和稀释剂是萃取成败 的关键。
• 硝 (N酸O3稀)2+土, R在E硝(N酸O盐3)底3 …液等中形,以式R存E在3+,,其RE中(N中O性3)2的+,RREE
(6N～O132)3
有利于萃取, 3 价稀土离子RE3+的配位数可在 间变化, NO3-中有两个氧原子可与稀土离子配
5.4 溶剂萃取的特点与体系分类
• 溶剂萃取法具有处理容量大,反应速率快,分离效果 好的优点,溶剂萃取是目前稀土分离工业中应用最 广泛的一种方法。它可以用于每一种稀土元素的 分离。有时一个好的萃取剂几乎可以实现全部稀 土元素的分离
• 根据萃取剂类型，尤其是萃取反应的机理可以对 萃取体系进行分类。其主要依据是萃取过程中金 属离子对萃取剂的结合及形成萃合物或萃取配合 物的性质和种类。
第5章 溶剂萃取
5.1 溶剂萃取的定义
利用有机溶剂从与其不相溶的液相中把某种物质 提取出来的方法称之为溶剂萃取法。属传质分离过程， 一般将物质从水相到有机相的传质过程称为萃取，而 从有机相到水相的传质称为反萃取。
在湿法冶金中，溶剂萃取是一种分离、富集或纯 化金属的方法，其实质是把一种物质从一个液相转移 到另一个液相的过程。溶剂萃取用于处理从矿石原料 浸出或分解等过程得来的含杂质溶液。根据原液的组 成及性质，合理选择使用萃取剂和稀释剂是萃取成败 的关键。
第五章萃取技术.课件
在有机相中反胶束以非常高的速度生成 和破灭，不停地交换其构成分子，这一过程 符合二级反应动力学，速率常数约为106107 m3/kmol·s。
反胶束的基本性质
形状：多为球形或近球形。 反胶束内溶解的水通常称为微水相或
“水池”。 大小：与溶剂和表面活性剂的种类与
浓度、温度、离子强度等有关。一般 为5~20nm。
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
应用：广泛应用于抗生素及天然植物中 有效成分的提取。如利用乙酸丁酯萃取 青霉素。
化学萃取
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
有机溶剂中胶束 的表面活性剂分子的 疏水尾部向外，而亲 水头部向内，称为反 胶束。
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时，水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化，可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体，是热 力学稳定的体系。
萃取剂与溶质之间的化学反应包括 离子交换和络合反应等。
化学萃取中通常用煤油、己烷、四 氯化碳和苯等有机溶剂溶解萃取剂，改 善萃取相的物理性质，此时的有机溶剂 称为稀释剂。
反胶束的基本性质
形状：多为球形或近球形。 反胶束内溶解的水通常称为微水相或
“水池”。 大小：与溶剂和表面活性剂的种类与
浓度、温度、离子强度等有关。一般 为5~20nm。
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
应用：广泛应用于抗生素及天然植物中 有效成分的提取。如利用乙酸丁酯萃取 青霉素。
化学萃取
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
有机溶剂中胶束 的表面活性剂分子的 疏水尾部向外，而亲 水头部向内，称为反 胶束。
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时，水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化，可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体，是热 力学稳定的体系。
萃取剂与溶质之间的化学反应包括 离子交换和络合反应等。
化学萃取中通常用煤油、己烷、四 氯化碳和苯等有机溶剂溶解萃取剂，改 善萃取相的物理性质，此时的有机溶剂 称为稀释剂。
核燃料后处理工学PUREXppt课件
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5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
➢ ② 硝酸浓度 ➢低 ➢ 太低 水相平衡酸度 • 2mol/L 裂片元素的走向
• 酸度低，锆铌反萃下来的量多
23
5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
➢ ③ 补充萃取剂用量
补充萃取的作用
• 是用TBP-煤油洗涤还原反萃后的含钚水相， • 将与钚同时反萃下来的少量铀重新反萃取到有机相中去， • 以便提高铀钚分离效果。
(一) 工艺过程 (二) 2DF料液制备 (三) 选择工艺条件 ➢ (1) 2D槽工艺条件 ➢ (2) 2E槽工艺条件
45
29
5.2 共去污-分离循环
➢① 污溶剂洗涤流程
30
5.2 共去污-分离循环
(4) 污溶剂的净化与复用
➢ ② 用大孔阴离子交换树脂净化污溶剂
适用 • 非水的甚至是非极性的溶液 作用、类型 穿漏 • 解吸：HNO3-HF/NaOH • 更换树脂 优点 • 流程简单，产生的废液量少，净化后的溶剂的物化性质优
31
5.2 共去污-分离循环
(4) 污溶剂的净化与复用 ➢ ③ 溶剂的补充和更换
更换方式 • 定期分批更换 • 一次性更换 处理方法 • 放到大罐中贮存或烧掉 • 再生(真空急骤蒸馏法)
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(4) 污溶剂的净化与复用
真空急骤蒸馏法再生污TBP-煤油 原理
5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
➢ ② 硝酸浓度 ➢低 ➢ 太低 水相平衡酸度 • 2mol/L 裂片元素的走向
• 酸度低，锆铌反萃下来的量多
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5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
➢ ③ 补充萃取剂用量
补充萃取的作用
• 是用TBP-煤油洗涤还原反萃后的含钚水相， • 将与钚同时反萃下来的少量铀重新反萃取到有机相中去， • 以便提高铀钚分离效果。
(一) 工艺过程 (二) 2DF料液制备 (三) 选择工艺条件 ➢ (1) 2D槽工艺条件 ➢ (2) 2E槽工艺条件
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5.2 共去污-分离循环
➢① 污溶剂洗涤流程
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5.2 共去污-分离循环
(4) 污溶剂的净化与复用
➢ ② 用大孔阴离子交换树脂净化污溶剂
适用 • 非水的甚至是非极性的溶液 作用、类型 穿漏 • 解吸：HNO3-HF/NaOH • 更换树脂 优点 • 流程简单，产生的废液量少，净化后的溶剂的物化性质优
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5.2 共去污-分离循环
(4) 污溶剂的净化与复用 ➢ ③ 溶剂的补充和更换
更换方式 • 定期分批更换 • 一次性更换 处理方法 • 放到大罐中贮存或烧掉 • 再生(真空急骤蒸馏法)
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(4) 污溶剂的净化与复用
真空急骤蒸馏法再生污TBP-煤油 原理
溶剂提取法PPT课件
• 溶剂提取法 • 水蒸气蒸馏技术 • 升华法 /压榨法 • 分子蒸馏技术 • 超临界流体萃取法 • 分子印迹技术 • 微波辅助提取技术 • 超声波辅助萃取技术 • 酶法提取技术
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第1页/共62页
第一节 溶剂提取法
什么是溶剂提取法？
根据被提取成分在不同溶剂中的溶解 度不同，选用对有效成分溶解度大，对杂质成 分溶解度小的溶剂，从而将有效成分从植物组 织中溶解出来。
27
第27页/共62页
(二)提取温度的影响
• 提高温度是增大目标成分的溶解度、加快溶出 速率的有效途径。
• 温度过高可能会导致活性成分的湿热降解或异 构化，使含量或活性降低，改变临床疗效或出 现毒副作用等。 现在大多数提取采用加热煮沸或回流提取， 一般加热到60℃为宜，最高不超过100℃。
28
第28页/共62页
10
第10页/共62页
甲醇 性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），有
毒性，使用时应注意。
丙酮 是良好的脱脂剂，常用于脂溶性物质的提
取和分离，也具有防腐作用，但易挥发燃烧，且 具有一定毒性。
3.非极性溶剂及提取特点
也称亲脂性有机溶剂，不能与水混溶。 这类溶剂挥发性大，多易燃（氯仿除外），一般 有毒。
如石油醚、乙醚、苯、乙酸乙酯等。
• 装桶时原料的松紧及使用压力是否均匀，对渗漉的 效果的影响很大。
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第一节 溶剂提取法
什么是溶剂提取法？
根据被提取成分在不同溶剂中的溶解 度不同，选用对有效成分溶解度大，对杂质成 分溶解度小的溶剂，从而将有效成分从植物组 织中溶解出来。
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(二)提取温度的影响
• 提高温度是增大目标成分的溶解度、加快溶出 速率的有效途径。
• 温度过高可能会导致活性成分的湿热降解或异 构化，使含量或活性降低，改变临床疗效或出 现毒副作用等。 现在大多数提取采用加热煮沸或回流提取， 一般加热到60℃为宜，最高不超过100℃。
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甲醇 性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），有
毒性，使用时应注意。
丙酮 是良好的脱脂剂，常用于脂溶性物质的提
取和分离，也具有防腐作用，但易挥发燃烧，且 具有一定毒性。
3.非极性溶剂及提取特点
也称亲脂性有机溶剂，不能与水混溶。 这类溶剂挥发性大，多易燃（氯仿除外），一般 有毒。
如石油醚、乙醚、苯、乙酸乙酯等。
• 装桶时原料的松紧及使用压力是否均匀，对渗漉的 效果的影响很大。
生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件
c2,t和c1,t分别表示溶质在 萃取相和原料液中的摩尔
浓度
m yt xt
m >1或m <1，萃取合理 m =1，萃取失败
yt和xt分别表示溶质在萃 取相和原料液中摩尔分 率
分配系数是衡量萃取体系是否合理的重要参数
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分配定律与分配平衡
–常用的液液平衡关系
Henry型平衡关系
ymx
Langmuir型平衡关系
反萃过程也是液液萃取的一种形式，其是 相对于萃取过程而言的
11
5、物理萃取和化学萃取
物理萃取
溶质根据相似相溶原理在两相间达到分配平衡， 两者间无化学反应。
化学萃取
脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶 性复合分子实现溶质向有机相分配。
例：
R C lA R A -C l
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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
-弱电解质分配系数（弱酸性）
弱酸
ma
ct ct
Aa
H+
Ka H+
弱碱
mb
Ab
Kb
Kb
H+
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-化学萃取平衡之氨基酸解离
OH R
O NH3 +
A＋
OR
O NH3+
A
O-
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有机溶剂萃取PPT课件
双水相萃取法和传统的分离方法(如盐析或有机 溶剂沉淀等)相比也有很大的优势，如以β-半乳
糖苷酶为例，用沉淀或双水相萃取纯化的比较 见下表。
双水相系统：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相系
统。
利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法
应用：蛋白质特别是胞内蛋白质的分离纯化。
在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步
分离操作的实施，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(Back extraction)。除溶剂萃取外，其他萃取过程
一般也要涉及反萃取操作。
对于一个完整的萃取过程，常常在萃取和反萃操作之间增加洗涤操作，如下图所示，洗 涤操作的目的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂质，提高反萃液中目标产物 的纯度。下图中虚线表示洗涤段出口溶液中含有少量目标产物，为提高收率，需将 此溶液返回到萃取段。经过萃取、洗涤和反萃取操作，大部分目标产物进入到反萃 相(第二水相)，而大部分杂质则残留在萃取后的料液相(称作萃余相)。
4）带溶剂:它们能与产物形成复合物,使产物易溶于有机溶剂中.复合物在一定条件下
又要易分解.如青霉素可用脂肪碱作带溶剂.（化学萃取）
(1)混合:料液与萃取剂充分混合形成具有很大比表面积的乳浊液.产物自料液转入萃取
Ch5 萃取技术
青霉素 (light phase) 青霉素 = 青霉素- + H+(water)
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。
一、双水相体系的形成
1、双水相体系的历史
1896年，荷兰微生物学家Beijerinck发现聚合物的不
相容性:把明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液混合 时，得到一种不透明的混合溶液，静置后分为两相 ，上相含有大部分水，下相含有大部分琼脂（或淀 粉），而两相的主要成分都是水.
1955年，瑞典伦德大学的Albertsson首次利
分散相
(内相):不连续相
②类型:乳浊液
分散介质（外相）：连续相
根据内相、外相的性质，
乳状液分为 O/ W型； W/O 型两种类型
乳化剂—是一类表面活性剂的物质。
水包油（O/W）型
油包水（W/O）型
亲油基 烃基
亲 水 基
—COONa
—SO3Na 憎水性 （极性部分）—OSO3Na （非极性部分） —N+(cH3)3Cl降低界面张力的物质 —OH 图：表面活性剂的模型 表面活性剂分子在相的界面上定向排列单分子层。
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。
一、双水相体系的形成
1、双水相体系的历史
1896年，荷兰微生物学家Beijerinck发现聚合物的不
相容性:把明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液混合 时，得到一种不透明的混合溶液，静置后分为两相 ，上相含有大部分水，下相含有大部分琼脂（或淀 粉），而两相的主要成分都是水.
1955年，瑞典伦德大学的Albertsson首次利
分散相
(内相):不连续相
②类型:乳浊液
分散介质（外相）：连续相
根据内相、外相的性质，
乳状液分为 O/ W型； W/O 型两种类型
乳化剂—是一类表面活性剂的物质。
水包油（O/W）型
油包水（W/O）型
亲油基 烃基
亲 水 基
—COONa
—SO3Na 憎水性 （极性部分）—OSO3Na （非极性部分） —N+(cH3)3Cl降低界面张力的物质 —OH 图：表面活性剂的模型 表面活性剂分子在相的界面上定向排列单分子层。
溶剂萃取法ppt课件
介质粘度较大时能增强保护膜的机械强度。
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3）乳浊液的破坏措施
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，
29
乳浊液的破坏措施
料
轻 相
液 重相入
轻相入
入
入
口
轻相出
第一级
第二级
轻相出
第三级 萃余液出口
轻相出
重相出38
多级错流萃取未被萃取分率和理论收率
设第一级萃取因素为E1，经过一级萃取后，未被
萃取的分率φ1为
1 1
E1 1
设第二级萃取因素为E2，经过二级萃取后，未被
萃取的分率φ2为
2 1 1
1
E2 1 (E1 1)(E2 1)
萃取 反萃取
酸性物质 碱性物质
pH<pK pH>pK
pH>pK pH<pK
17
4.2. 温度T
◆ T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ ◆ T影响分配系数
例：青霉素 ― T↑，水中的溶解度↑ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑
红霉素、螺旋霉素― T↑，水中的溶解度↓ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑
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3）乳浊液的破坏措施
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，
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乳浊液的破坏措施
料
轻 相
液 重相入
轻相入
入
入
口
轻相出
第一级
第二级
轻相出
第三级 萃余液出口
轻相出
重相出38
多级错流萃取未被萃取分率和理论收率
设第一级萃取因素为E1，经过一级萃取后，未被
萃取的分率φ1为
1 1
E1 1
设第二级萃取因素为E2，经过二级萃取后，未被
萃取的分率φ2为
2 1 1
1
E2 1 (E1 1)(E2 1)
萃取 反萃取
酸性物质 碱性物质
pH<pK pH>pK
pH>pK pH<pK
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4.2. 温度T
◆ T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ ◆ T影响分配系数
例：青霉素 ― T↑，水中的溶解度↑ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑
红霉素、螺旋霉素― T↑，水中的溶解度↓ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑
溶剂提取法PPT课件
第35页/共39页
影响提取效果的因素
• 浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的浓度 差异。浓度差越大，扩散推动力越大，越有利 于提高提取效率。
• 在提取过程中不断搅拌或更换新溶剂或采取流 动溶剂的提取方法，可以增大扩散原料组织中 有效成分的浓度差，以提高提取效果。所以回 流提取法最好，浸渍法最差。
第36页/共39页
• 应用挥发性有机溶剂提取原材料有效成分，不 论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好， 而且需用溶剂量较少第2，9页提/共3取9页 成分也较完全。
滤纸包制作方法
第30页/共39页
第31页/共39页
第32页/共39页
提取方 法
浸渍法
渗漉法
煎煮法
回流 提取法
连续回 流提取
法
溶剂
操作
适用范围
特点
• 但这类溶剂挥发性大，多易燃（氯仿除外）， 一般有毒，价格较贵，设备要求较高，且它们 透入植物组织的能力较弱，往往需要长时间反 复提取才能提取完全。
• 如果天然植物中含有较多的水分，用这类溶剂 就很难浸出其有效成分，因此，大量提取天然 植物原料时，直接应用这类溶剂有一定的局限 性。特别是氯仿，由于其价格较贵，一般仅用 于提纯精制有效成分。
• 碱的应用不如酸普遍。碱水提的目的是增加有 效成分的溶解度和稳定性。常用的碱水是氨水， 因为它是一种挥发性第1弱0页碱/共3，9页 对有效成分破坏作
影响提取效果的因素
• 浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的浓度 差异。浓度差越大，扩散推动力越大，越有利 于提高提取效率。
• 在提取过程中不断搅拌或更换新溶剂或采取流 动溶剂的提取方法，可以增大扩散原料组织中 有效成分的浓度差，以提高提取效果。所以回 流提取法最好，浸渍法最差。
第36页/共39页
• 应用挥发性有机溶剂提取原材料有效成分，不 论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好， 而且需用溶剂量较少第2，9页提/共3取9页 成分也较完全。
滤纸包制作方法
第30页/共39页
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提取方 法
浸渍法
渗漉法
煎煮法
回流 提取法
连续回 流提取
法
溶剂
操作
适用范围
特点
• 但这类溶剂挥发性大，多易燃（氯仿除外）， 一般有毒，价格较贵，设备要求较高，且它们 透入植物组织的能力较弱，往往需要长时间反 复提取才能提取完全。
• 如果天然植物中含有较多的水分，用这类溶剂 就很难浸出其有效成分，因此，大量提取天然 植物原料时，直接应用这类溶剂有一定的局限 性。特别是氯仿，由于其价格较贵，一般仅用 于提纯精制有效成分。
• 碱的应用不如酸普遍。碱水提的目的是增加有 效成分的溶解度和稳定性。常用的碱水是氨水， 因为它是一种挥发性第1弱0页碱/共3，9页 对有效成分破坏作
第五章萃取
萃取： 又称溶剂萃取，是一种用液态的萃取剂处 理与之不互溶的双组分或多组分溶液或固体物 ，实现组分分离的传质分离过程，是一种广泛 应用的物理单元操作。
萃取有两种方式：
液液萃取
萃取常规
固液萃取（浸取）
溶剂萃取在生物工程领域上应用范围很广 ，可用于有机酸、氨基酸、抗生素、激素和生 物碱等非极性或弱极性小分子的分离和纯化。 在传统有机溶剂萃取的基础上，20世纪60 年代出现了反胶团萃取，可应用于生物大分子 （如多肽、蛋白质、核酸等）的分离纯化；20 世纪70年代以后，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 了有效地手段。
一、溶剂萃取的基本过程
溶剂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。 在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液 ，其中欲提取的物质称为溶质，用以进行萃取 的溶剂称为萃取剂。经接触分离后，大部分溶 质转移到萃取剂中，得到的溶液称为萃取液， 而被萃取出溶质的料液称为萃余液。
溶液萃取过程
二、萃取的理论基础
萃取是发生在两相间的传质过程，不同溶 质在两相分配平衡的差异是实现物质分离的根 本原因，因而相平衡理论是萃取操作的基础。
1.分配定律： 在一定温度、压力条件下，溶质分配在两 个互不相溶的溶剂中达到平衡时，这溶质在两 相中的浓度之比为一常数。
分配系数K：
K C1 萃取相的浓度 C2 萃余相的浓度
萃取有两种方式：
液液萃取
萃取常规
固液萃取（浸取）
溶剂萃取在生物工程领域上应用范围很广 ，可用于有机酸、氨基酸、抗生素、激素和生 物碱等非极性或弱极性小分子的分离和纯化。 在传统有机溶剂萃取的基础上，20世纪60 年代出现了反胶团萃取，可应用于生物大分子 （如多肽、蛋白质、核酸等）的分离纯化；20 世纪70年代以后，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 了有效地手段。
一、溶剂萃取的基本过程
溶剂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。 在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液 ，其中欲提取的物质称为溶质，用以进行萃取 的溶剂称为萃取剂。经接触分离后，大部分溶 质转移到萃取剂中，得到的溶液称为萃取液， 而被萃取出溶质的料液称为萃余液。
溶液萃取过程
二、萃取的理论基础
萃取是发生在两相间的传质过程，不同溶 质在两相分配平衡的差异是实现物质分离的根 本原因，因而相平衡理论是萃取操作的基础。
1.分配定律： 在一定温度、压力条件下，溶质分配在两 个互不相溶的溶剂中达到平衡时，这溶质在两 相中的浓度之比为一常数。
分配系数K：
K C1 萃取相的浓度 C2 萃余相的浓度
课件 溶剂萃取
基本概念
萃取：利用流体为溶剂提取原料中目标产物 的操作。 萃取剂：流体（液体，超临界流体） 目标物 固体：液固萃取（浸取）
有机溶剂萃取
液膜萃取
液体：液液萃取
双水相萃取 反胶团萃取
萃取相（轻相）
萃余相（重相）
操作的一般过程
萃取 – 洗涤 – 反萃取
分配常数 分配系数
c1 萃取相浓度 K c2 萃余相浓度
3
多级逆流接触萃取
当萃取平衡关系为非线 性方程时 , 上述解析解 不再适用 , 此时可采用 图解法 . 设平衡线方程 为式 y = f(x), 对整个萃 取流程作物料衡算 , 得 操作线方程:
液膜萃取
定义
液膜是由水溶液或有机溶剂构成的液体薄 膜。利用液膜将与之不能互溶的液体分隔开来， 使其中一侧的液体中的溶质选择性的透过液膜 进入另一侧，实现溶质之间的分离。
红霉素 (light phase) 红霉素 + H+ = 红霉素+ (water)
18.5 萃取方式和理论得率的计算
混合-澄清式萃取器(Mixer-settler, 最常用的液液萃取设备)
1
混合-澄清式萃取
物料衡算:
如存在线性平衡,H和L 为常数,有
萃取因子： 萃余率： 萃取率：
意义：
问题: 效率低, 为达到一 定的萃取率, 间需 大量萃取剂
萃取：利用流体为溶剂提取原料中目标产物 的操作。 萃取剂：流体（液体，超临界流体） 目标物 固体：液固萃取（浸取）
有机溶剂萃取
液膜萃取
液体：液液萃取
双水相萃取 反胶团萃取
萃取相（轻相）
萃余相（重相）
操作的一般过程
萃取 – 洗涤 – 反萃取
分配常数 分配系数
c1 萃取相浓度 K c2 萃余相浓度
3
多级逆流接触萃取
当萃取平衡关系为非线 性方程时 , 上述解析解 不再适用 , 此时可采用 图解法 . 设平衡线方程 为式 y = f(x), 对整个萃 取流程作物料衡算 , 得 操作线方程:
液膜萃取
定义
液膜是由水溶液或有机溶剂构成的液体薄 膜。利用液膜将与之不能互溶的液体分隔开来， 使其中一侧的液体中的溶质选择性的透过液膜 进入另一侧，实现溶质之间的分离。
红霉素 (light phase) 红霉素 + H+ = 红霉素+ (water)
18.5 萃取方式和理论得率的计算
混合-澄清式萃取器(Mixer-settler, 最常用的液液萃取设备)
1
混合-澄清式萃取
物料衡算:
如存在线性平衡,H和L 为常数,有
萃取因子： 萃余率： 萃取率：
意义：
问题: 效率低, 为达到一 定的萃取率, 间需 大量萃取剂
第五章-萃取
(1 E ) n 1 解：萃取剂流量相等时E＝1.65，由式 1 n (1 E ) n 计算得到
(1 1.65)3 1 1 3 0.946 3 (1 1.65)
当各级萃取剂流量不等，则
E1 2.53
1 '3 1 1 (1 Ei )
• 5.4 萃取设备及其设计的理论基础
• 混合－澄清式萃取器（mixer-settler）是最常用的液液萃 取设备。
• 单级萃取
萃取剂 L, yF 料液 H, xF 萃取相 L, y
萃取剂 L, yF
1
萃取相 L, y
混合器
萃余相 H, x
料液 H, xF
萃余相 H, x
对上图物料衡算 HxF+LyF=Hx+Ly
料液：被提取的溶液 溶质：欲提取的物质 萃取液（剂）：用于萃取的溶剂，以及萃取后得到的溶 液都称为萃取液。 萃余液：被萃取出溶质的料液
上相（2）
萃取相
相界面 下相（1） 料液相
两相接触状态示意图
• 料液中溶质浓度的变化速率即萃取速度可用下式表示：
dc * ka (c c ) dt
• 式中：
y mx
• 5.3 有机溶剂萃取 常用于有机酸、氨基酸和抗生素等弱酸或 弱碱性电解质，及疏水性的脂类物质的萃 取。
• 萃取操作
溶剂萃取优秀课件
某一溶质在互不相溶的两种溶剂间分配
时，达到平衡后，在两相中的活度之比
为一常数。如果是稀溶液，可以用浓度
代替活度，即：
CL CR
萃取相浓度 萃余相浓度K
K 称为分配系数
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应用分配定律时，须符合下列条件：
①必须是稀溶液，即适用于接近理想溶 液的萃取体系； ②溶质对溶剂的互溶度没有影响； ③溶质在两相中必须是同一分子形式， 即不发生缔合或解离。
式中 VF——料液体积；Vs——萃取剂的 体 积 ； C1—— 溶 质 在 萃 取 液 的 总 浓 度 ； C2——溶质在萃余相的总浓度；
D——分配比； m——浓缩倍数
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萃余率：
原 萃始 余料 液液 中中 溶 1溶 质 0% 0质 总 E总 1量 1量 10% 0
11K 0p0HpKP
C[H]
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三、萃取方法和理论收率的计算
❖ 萃取方式和理论收率的计算 ❖ 流程：
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三、萃取方法和理论收率的计算
（一）单级萃取
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萃取因素E为
E萃 萃取 余相 相 质 总 中 中量 溶 溶 C C2 1V V 质 S FD 总 V VF S 量 Dm 1
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化工原第五章 萃取
萃取剂的选择性可用选择性系数b表示 ，其定义式为
由b的定义可知 ，选择性系数b为组分A 、B的分配 系数之比 ，其物理意义颇似蒸馏中的相对挥发度 。若b
> 1 ， 说明组分A在萃取相中的相对含量比萃余相中的
结两共轭液相相点的直线称为联结线 ， 如图中的RiEi 线(i =0, 1,2, ……n) 。显然萃取 操作只能在两相区内进行。
溶解度曲线可通过下述实验方法得到： 在一定 温度下 ，将组分B与组分S以适当比例相混合 ，使其
总组成位于两相区 ，设为M ，则达平衡后必然得到 两个互不相溶的液层 ，其相点为R0 、E0 。在恒温下 ， 向此二元混合液中加入适量的溶质A并充分混合 ， 使之达到新的平衡 ，静置分层后得到一对共轭相， 其相点为R1 、E1 ，然后继续加入溶质A ，重复上述 操作 ， 即可以得到n+1对共轭相的相点Ri 、Ei (i=0, 1,2, ……n) ， 当加入A的量使混合液恰好由两 相变为一相时 ，其组成点用K表示 ，K点称为混溶点 或分层点 。联结各共轭相的相点及K点的曲线即为
图 有两对组分部分互溶时的分配曲线
采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时 的分配曲线 ， 如图所示。
4 温度对相平衡的影响
通常物系的温度升
高 ，溶质在溶剂中的溶解
度增大 ，反之减小 。因此，
温度明显地影响溶解度曲
线的形状 、联结线的
溶剂萃取法
弱电解质的表观分配系数K：
分配达平衡时，溶质在两相的总浓度之比
对于弱酸性电解质
K K0
p
H =K K H
pH － pK ) /(1 ＋ 10 0
对于弱碱性电解质
K K0 Kp Kp H
=K0 /(1 ＋10 pK － pH )
K0－只与T、P有关； K－与T、P和pH有关 K可通过实验求出，而K0不能，可由公式求出。
溶剂萃取概述
萃取过程
溶质Ａ
料液 ｝ 稀释剂Ｂ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
Light phase
溶剂萃取概述
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
Heavy phase
溶剂萃取概述
萃取的基本概念
①萃取 : 溶质从料液转移到萃取剂的过程。 ②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。
在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步
的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数 （根据介电常数判断极性）； 有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差，黏 度小，表面张力适中，相分散和相分离容易； 应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小， 不与目标产物反应。 常用于生化萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙 酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。
K
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萃取剂S：所选用的溶剂
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•加料 •混合 •分相 •排除 •纯化和回收
混合液 A+B
萃取相 (S+A+B)
搅拌
萃取剂 (溶剂S)
萃余相 (B+A+S)
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1.2溶剂及其互溶规则
为研究各溶剂间的互溶规律，可根据溶剂分子之间形
成的氢键的能力将溶剂分类。
（1）溶剂分类：N型溶剂（惰性溶剂）；A型溶解（受电 子溶剂） ；B型溶剂（给电子溶剂） ；AB型溶剂（给 受电子溶剂） 。
（2）溶剂互溶规则
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萃取相（轻相） 萃余相（重相）
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操作的一般过程
萃取 – 洗涤 – 反萃取
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DCT [M 1][M 2]...[M n] CT [M 1][M 2]...[M n]
分配比D与能斯特分配平衡常数 是有区别的 。
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分配比受能斯特分配平衡常数的支配，能斯特分配平衡 常数难以测定，而分配比容易测定。
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第二节 萃取过程的化学原理
2.1分配平衡
（1）分配定律 原理：组分在两不互相混溶的液相中进行分配。符合
能斯特定律。能斯特分配平衡常数λ，能斯特热力学分配 平衡常数λФ。
M (2 )/M ( 1 ) ex (1 p 2 [ )/R () T ]
为活度，为标准化学位
M ( 2 )/M ( 1 ) [ M 2 ] 2 /M ( 1 ] [ 1 ) 1 /1
①相似性原则：结构相似的溶剂容易互相混溶。
②分子间的相互作用与溶剂的互溶性：两种溶剂混合生成 氢键的数目大于混合前氢键的数目和强度则有利于混溶。
（3）常用萃取剂及其分类
①含氧萃取剂；②含磷萃取剂；③含氮萃取剂；④含硫萃 取剂。
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在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶 的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中 溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。此外还存在组分 与溶剂之间的配合反应而分离。
溶质 A ： 混合液中欲分离的组分
稀释剂（原溶剂）B： 混合液中的溶剂，作用是使萃合常数 发生变化 ，使分配比发生变化。
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（2）萃取过程的参数 ①分配比D（分配系数）：被萃取物在有机相与水相总浓 度之比。
若萃取物A在两相中并不仅以某一型体存在，如发生了解 离、缔合等副反应，导致A在两相中以多种型体存在，则用分 配比D来表示两相中的分配情况。
分配平衡时，A在有机相中的各种型体的总浓度CA(有)与在 水相中的各种型体的总浓度CA(水)的比值称为分配比，用D表示。
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②萃取率q：被萃取物进入有机相中的量占萃取前料液中 被萃取物总量的百分数。
q CTV 10% 0
CT
10% 0 CT
10% 0
CTVCTV
CT CT(V/V)
CT CT(1/R)
D 10% 0 D1/R
其R 中 称为相比，积 即和 有水 机相 相体 体积之比。
Βιβλιοθήκη Baidu
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[Th4 ] [Th(NO3 )3 ] [Th(NO3 )22 ] [Th(NO3 )3 ] [Th(NO3 )4 ] [Th(NO3 )62 ]
能斯特分配平衡常数：
[Th(NO3)4]
Th(NO3)4 [Th(NO3)4]
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为能斯特热力学分衡配常平数 为能斯特分配平衡常数
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(2)能斯特分配平衡常数
1891年，Nernst发现了分配定律：“在一定温度下，当某
一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时，则该物质在
两相中的浓度之比为一常数。”即：
例：用TBP从硝酸溶液中萃取，钍因时钍在硝酸溶液能中有可 Th4、Th(NO3)3、Th(NO3)22、Th(NO3)3、Th(NO3)4、Th(NO3)62 各种形态存在时，仅而中仅性分T子h(NO3)4能被萃取。求钍的分配 比和能斯特分配平数衡。常 分配比（分配系数）：
DTh
CT CT
[Th(NO3)4]
第五章 溶剂萃取
第一节 概述
1.1基本概念
萃取:使含有萃取剂的有机相与含有欲被提取的金属离 子的水溶液在一个接触器中充分混合，此时发生化学反应, 被萃取的金属离子与萃取剂生成萃合物而进入有机相,澄清 后分离液相。此外被萃取金属离子在互不相溶的两相中分 配差异的不同进行萃取，故萃取既可化学过程也可物理过
洗涤：也叫萃洗，负载金属离子的有机相因含少量杂 质金属离子，需要用水进行洗涤使其进入水相。
反萃取：也叫反萃，经洗涤净化后的负载有机相在第 三个接触器中与合适的水溶液接触，使被萃金属离子进入 水相并送往后续提取单元过程的处理。
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A水 A有
能斯特分配平衡 常 [A数 ]有 [A]水
能斯特分配平衡常数大的物质，绝大部分进入有机相，能斯 特分配平衡常数小的物质，仍留在水相中，据此可将物质彼此 分离。上式称为分配定律，它是溶剂萃取的基本原理。
前提：A在两相中仅以一种型体存在
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例：在HCl介质中，用乙醚萃取Ga时，D = 18，若萃 取Ga时V水 = V有，则Ga的q = ?