第5章 萃取分离法

所需成分进行连续提取,使固体物质连续不断
地被纯溶剂萃取，
索氏提取器示意图
茶叶中提取咖啡因
/programs/view/Z0Vhlq_pHg4
B-811索氏抽提器——固液萃取仪（瑞士BUCHI）
索氏萃取特点
1. 有机溶剂用量少；
2. 提取时间显著缩短；
3. 萃取效率高； 4. 萃取液与基体相互分离，后续处理简单；
疏水基团：-CH3、-C2H5、-RX、-Ph、萘基等。
（二）分配定律 A(aq) 分配定律： A(org)
K D＝
[ A]org [ A]aq
分配系数KD与溶质、溶剂特性和温度等有关。
分配定律适用范围：
(1) 溶质浓度很低（忽略离子强度影响）；
(2) 溶质无离解、缔合等副反应，在两相中均以
单一相同形式存在。
均可使用。
二、仪器
加速溶剂萃取仪的基本构成
ASE快速溶剂萃取仪（美国戴安）
三、特点

有机溶剂用量少——萃取10g样品仅需15mL溶剂；
快速——完成一个萃取操作全过程只需15min；
基体影响小——相同条件可用于不同基体样品；


萃取效率高；
萃取选择性好；


萃取液与基体相互分离，后续处理简单;
取剂，经过多级分馏萃取，可以将全部稀土元素
一一分离出来。
5.1.1 液-液萃取平衡
（一）萃取过程的本质
例：Ni(H2O)62+(水相) Ni-丁二酮肟(有机相)
本质：从水相中将无机离子萃取到有机相， 即将物质由亲水性转为疏水性的过程。 亲水基团：离子、-OH、-SO3H、-COOH、
-NH2、>NH；
工业上常用煤油，市售含不饱和烃，化学稳定性差， 易起加成反应，使用前要加氢或硫酸预处理。
四、萃取体系的分类——自学（P56-63）
溶剂萃取几乎可以用于所用物质的分离。根据萃 取机理或生成萃合物的性质，将萃取体系分为：

中性配合萃取体系 阳离子交换萃取体系 离子缔合物萃取体系 协同萃取体系 简单分子萃取体系 高温液－液萃取体系
精油、香精、香料等
中药、天然产物有效成份 天然色素
痕量待分析物质 生物制品抗生素、核酸、 蛋白质、病毒等
第5章 萃取分离法
定义：将样品中的目标化合物选择性地转移到另一 相中或者选择性地保留在原来的相中（即转 移非目标化合物），从而使目标化合物与原 来的复杂基体相互分离的方法。 依据：所用萃取相的不同 分类： 溶剂萃取 固相萃取 超临界流体萃取
变化，通常由实验直接测定。在评价萃取方法时， 比分配系数更有实用价值。
（四）萃取百分率
溶质在有机相中的量 E 100 ％ 溶质在两相中的总量
E和D的关系:
E
c orgVorg c orgVorg
D D 100 ％ 100 ％ 100 ％ Vaq 1 c aqVaq D D R Vorg
自动化程度高。
5.1.6.2 超声波辅助溶剂萃取（UAE）
一、超声波
本 章 内 容

溶剂萃取


胶团萃取
双水相萃取 超临界流体萃取 固相萃取 溶剂微胶囊萃取
5.1 溶剂萃取（solvent extraction）
定义：利用不同物质在互不相溶的两相间分配系 数的差异，使目标物质与基体物质相互分 离的方法，也称液-液萃取。 有机物 ——多数可直接进行溶剂萃取 水溶液中的无机离子 ——通常要在水相中加入能 与被分离离子形成疏水性化合物的试剂 （萃取剂），再进行溶剂萃取。
溶剂萃取主要特点

优点：仪器设备简单，简便、快捷、分离选择性 较高，应用广泛。 缺点：大量使用易挥发、易燃、有毒的有机溶剂； 分离效率不高；自动化难普及，劳动强度 大，重现性较差。

例1. 焦油废水中油分和酚的分离测定
●分离的依据：
油易溶于非极性的有机溶剂中，而酚在pH值较高时以 离子状态存在于水相，在pH值较低时则以分子形式存 在而易溶于有机溶剂。
二、对萃取剂的要求
1. 具有至少一个萃取功能基团； 2. 具有足够的疏水性，保证足够分配比； 3. 良好的选择性； 4. 有较高萃取容量——选择分子量不是很大、与金属离 子的配位数较低的配体萃取剂较为有利； 5. 良好的物理性质——与水密度差异大、粘度和表面张 力小有利于分层；沸点高、蒸气压低和闪点高有利于 操作安全性； 6. 化学稳定性好、毒性低、萃取速度快、不乳化或形成 第三相、廉价易得等。
Vaq / Vorg Vaq / Vorg D
)
n
施行溶剂萃取时遵循“少量多次”的原则。
例：P53例5-1
（五）分离因子βA，B
——表示目标分离组分A与共存组分B被分离的程度
A, B

c /c DA B B DB c org / c aq
A org
A aq
βA，B数值越大，目标组分A与共存组分B 越容易分离。 A与B分配比相近时，分离因子接近1，A与B无法分离。
5. 仪器简单，商品化仪器可多样品同时萃取。
5.1.6 溶剂萃取新技术
加速溶剂萃取 Accelerated Solvent Extraction, ASE 超声波辅助溶剂萃取 Ultrasonic solvent extraction, UAE 微波辅助溶剂萃取 microwave assisted solvent extraction, MAE 离子液体萃取 Ionic Liquid Extraction, ILE 液相微萃取 Liquid Phase Microextraction, LPME
二、酸度的影响：
影响很大，不同体系差异也很大
三、金属离子浓度的影响：
浓度较低时对萃取几无影响，浓度高时，消
耗萃取剂多，[A-]降低，分配比降低。
例：P64表5-5
四、盐析剂的影响
盐析作用——萃取过程中，往水相中加入另一种无机盐
使目标萃取物的分配比提高的作用。
作用机理：

含与被萃取Mn+相同的配阴离子，产生同离子效应，使Mn+ 更多形成中性分子而被萃取，提高分配系数。

盐析剂因水合作用，消耗部分自由水分子，使水活度降低， 被萃取Mn+水合作用减弱，活度增强，分配系数提高。
盐析剂的影响

盐析剂对萃取率影响的大小与其水合作用大小相
关，价态较高、离子半径较小的金属盐有较强的
盐析作用。

一般金属离子盐析效应顺序：
Al3+ > Fe3+ > Mg2+ > Ca2+ > Li+ > Na+
（三）分配比 考虑溶质发生化学作用时，引入分配比：
D
A 有机相中各形态的总浓 度corg A 水相中各形态的总浓度 caqg
[A ] ＝ [ A ]
i org i aq
分配比D表示萃取体系达到平衡后，溶质在两相
中的实际分配情况。不一定是常数，大小随实验条
件（如pH、萃取剂种类、溶剂种类和盐析剂等）而
专题汇报1: 离子液体萃取 1. 离子液体的定义、特点 2. 常见的离子液体有哪些 3. 离子液体在萃取中的应用（文献佐证） 4. 离子液体萃取的特点
5.1.6.1 加速溶剂萃取（ASE）

一、定义
是一种新的连续自动溶剂萃取技术，是
在较高温度（一般为50-200度）和较高压力 （10-20MPa）条件下用溶剂萃取固体或半固体 样品的液-固提取方法。任何溶剂或溶剂混合物
萃取率E的大小取决于分配比D和相比R的大小。
分配比D和相比R越大，萃取率越大。

对分配比D较小的物质可增加相比以提高萃取率，
但增大有机溶剂体积会使有机相中的溶质浓度降
低，不利于后续分离和测定。故通常采用多次或
连续萃取来提高总萃取率。

经n次萃取后，水相中残留溶质的平衡浓度cn为：
cn c0 (
萃取率和分离因子。并判断这两种金属离子是否被定量 分离。
5.1.3 主要萃取体系及其应用
一、萃取过程
第一步： 水相中被萃取溶质与加入的萃取剂生成可
萃取化合物——萃合物（通常为配合物）； 第二步：在两相界面萃合物因疏水分配作用进入有机 相； 第三步：萃合物在有机相中发生化学反应（聚合、 离解、与其他组分反应等）。 最终，溶质在两相间达到动态分配平衡。
萃取剂很多，但能基本满足上述要求的为数不多。
三、稀释剂
——加入到有机相中起溶解萃取剂、调节萃取剂的密度和 粘度、减少萃取剂用量、抑制乳化等作用的惰性溶剂。
要求：与水有较大密度差异以利于分层，但相差太大，会造
成混合不均匀。一般应介于正戊烷和四氯化碳之间。
实验室常用稀释剂：6-12个碳的正构烷烃、氯仿、 四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯。 用胺类萃取剂体系时，常以芳香烃为稀释剂；
定义：将含有被分离物质的水相与有机相多次接触以 提高萃取效率的萃取操作方式。适合于分配比 较小的溶质的萃取。
连续萃取装置的基本构成：萃取器、烧瓶、冷凝器。
P66 图5-1 ——有机溶剂密度比水轻的连续萃取装置
P66 图5-2 ——有机溶剂密度比水重的连续萃取装置
液液连续萃取塔
产品说明：无锡市宝德金工 程设备厂生产的转盘式液液连 续萃取塔，采用旋转式萃取， 可高原料液和萃取液的接触
作业：P101思考题 2＃

作业：P101思考题 2＃
用P204－煤油从水溶液中萃取铜离子和钴离子，假 定相比为1:3，单级萃取后，实测两相中金属离子浓度为 [Cu]org=32.4 g/L， [Cu]aq=0.21 g/L， [Co]org=0.075 g/L，
[Co]aq=0.47 g/L。试分别计算这两种金属离子的分配比、