溶剂萃取
第5章 溶剂萃取
【5】、萃取体系表示法 被萃取物(起始浓度)/水相组成/有机相组成
〔萃合物的分子式〕
例：
Ta5, Nb5 100 克 升 4MH2SO4、8MHF 80%TBP 煤油 H2TaNbF6 •3TBP
表示被萃物是五价的Ta、Nb离子，萃取前它们 的浓度为100克/升，水相的组成为4M浓度的硫酸和 8M的氢氟酸。有机相的组成为80%的TBP作萃取剂， 20%的煤油作稀释剂，萃合物的分子式为 H2TaF6·3TBP及H2MbF6·3TBP。
• 根据离子的性质，大部分金属盐是强电解质，它 们在水中有较大的溶解度。这不仅是由于水是极 性大的液体，能够使盐类离解成离子，而且水使 金属离子溶剂化而促进溶解.然而大部分简单的金 属盐，显著地不溶于有机溶剂中。因为有机溶剂 多半是非极性化合物。
• 只有当金属离子或其盐类与有机溶剂分子生成一 种在有机溶剂中比在水中更易溶解的化合物时才 有可能。这主要是由于它们的分子结构与有机溶 剂分子具有相似的特点，即所谓“同类溶解同类” 规则。
（5）操作安全，无毒、不易燃、不挥发。 （6）稳定，便于储存。 （7）价廉，来源充足。
有色冶金生产中常用的萃取剂有胺盐、醇类、酮 类、羧酸类、磷酸类等。
萃合物：萃取剂与被萃取物发生化学反应生成的 不易溶于水相而易溶于有机相的化合物，通常是一种 络先要选用合适的萃取剂, 它是一种能将金属离子通过配位化学反应从水相选择 性地转入有机相,又能通过另一类配位化学反应从有 机相转到水相,借以达到金属的纯化与富集的有机化 合物。
• 人们为寻找选择性更高的萃取剂开展了大量的稀土溶 液配位化学的研究工作,可以说稀土配位化学的发展 就是从这里开始的。是配位化学和分离化学成功的结 合。配位化学一个重要的应用领域是配位萃取。
溶剂萃取法
去乳化剂的选择方法
1、以HLB数可作为指标；
2、主要应用实验方法来决定。
用于生物制品如酶、蛋白质、核酸、多肽和氨基酸 等的提取精制。
本章重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。
一、分配定律
萃取平衡时，根据相律，有：
F＝c－P十2 其中：F 自由度， c 组分数，P 相数。 若系统中除两种溶剂外，只含有一种溶质，则 c＝3。因为P＝2，代入相律，得F＝3。 当温度、压力一定时，F＝1，即一个变数就 能决定整个系统。亦即：一相的浓度如果固定，另 一相的浓度亦应固定，其关系可用分配定律表示。
乳化机理
所以表面张力降低，液体容易分散成微滴而发生乳化。在乳浊液中，界 面积大，物系的自由能大，故为热力学不稳定系统，会自行破坏。因此 要形成乳浊液，还应具备使其稳定的条件。
（二）、乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型
影响乳浊液稳定性的因素： 1)、界面上保护膜是否形成。表面活性剂分子聚集在界
面上，在分散相液滴周围形成保护膜。保护膜应具有一定的 机械强度，不易破裂，能防止液滴碰撞而引起聚沉。
应用场合：
1、有的产物的水溶性很强，在通常有机溶剂中溶解度 都很小，则如要采用溶剂萃取法来提取，可借助于带溶剂。
2、即使水溶性不强的产物，有时为提高其收率和选择 性，也可考虑采用带溶剂。
举例：链霉素
水溶性较强的碱(如链霉素)可与脂肪酸(如月桂酸)形 成复合物而能溶于丁醇、醋酸丁酯、异辛醇中，在酸性下 (pH 5.5—5.7)，此复合物分解成链霉素而可转入水相。
第六章 溶剂萃取法
第一节 溶剂萃取
一、溶剂萃取过程的理论基础
溶剂萃取： 溶剂萃取：把目标物从第一液相中靠更 强大的溶解力抽提到第二液相中（ 强大的溶解力抽提到第二液相中（如把 水相中的醋酸抽提到醋酸乙酯中）。 水相中的醋酸抽提到醋酸乙酯中）。
2、乳浊液的形成 、
有机溶剂和水混合， 有机溶剂和水混合，乳化结果形成两 种O/W型乳浊液：油滴分散在水中。 型乳浊液 油滴分散在水中。 型乳浊液： 油包水型 或W/O型乳浊液：水滴分散在油中。 型乳浊液 水滴分散在油中。
要形成稳定的乳浊液， 要形成稳定的乳浊液，一般应有表面 活性剂（乳化剂）存在。 活性剂（乳化剂）存在。
1、物质的溶解和相似相溶原理 、
物质溶解过程： 物质溶解过程：假定从纯物质和纯溶剂开始 到形成均匀的分子混合物。 到形成均匀的分子混合物。 从能量的变化角度将溶解过程分为三个过程： 从能量的变化角度将溶解过程分为三个过程：
溶质B各质点的分离（吸收能量）； 溶质 各质点的分离（吸收能量）； 各质点的分离 溶剂A在溶质 的作用下形成可容纳B质点的空位 在溶质B的作用下形成可容纳 溶剂 在溶质 的作用下形成可容纳 质点的空位 吸收能量）； （吸收能量）； 进入溶剂A形成的空位 溶质质点 B进入溶剂 形成的空位（放出能量）。 进入溶剂 形成的空位（放出能量）。
0
如果D 如果 1和D2分别为测试液体和标准液体的 介电常数， 介电常数，C1和C2为一个电容器内分别充 满有上述两种液体时的静电容量， 满有上述两种液体时的静电容量，则： D1/D2= C1/C2 D2为已知值， C1和C2可测量，D1可求得。 为已知值， 可测量， 可求得。 通过测定被萃取目标物的介电常数，寻找 通过测定被萃取目标物的介电常数， 极性相接近的溶剂作为萃取剂。 极性相接近的溶剂作为萃取剂。 选择方法：根据萃取目标物质的介电常数， 选择方法：根据萃取目标物质的介电常数， 寻找极性相接近的溶剂作为萃取溶剂。 寻找极性相接近的溶剂作为萃取溶剂。
简述溶剂萃取的常见工艺流程及其特点
简述溶剂萃取的常见工艺流程及其特点溶剂萃取是一种常见的分离和提纯技术，广泛应用于化工、制药、食品等领域。
其基本原理是利用溶剂与混合物中的某些成分具有不同的亲和力，从而实现分离和提纯。
下面将简述溶剂萃取的常见工艺流程及其特点。
一、常见工艺流程1.单级溶剂萃取单级溶剂萃取是最简单的溶剂萃取方法，其流程包括混合物与溶剂的混合、搅拌、分离和回收。
该方法适用于分离混合物中只有少量目标成分的情况。
2.多级溶剂萃取多级溶剂萃取是在单级溶剂萃取的基础上进行改进的方法，其流程包括多次使用不同的溶剂进行萃取，从而提高目标成分的纯度。
该方法适用于分离混合物中含有多种目标成分的情况。
3.逆流萃取逆流萃取是一种连续的溶剂萃取方法，其流程包括混合物与溶剂的混合、搅拌、分离、回收和再次混合。
该方法适用于分离混合物中含有多种目标成分且需要高纯度的情况。
4.超临界萃取超临界萃取是一种利用超临界流体作为溶剂进行萃取的方法，其流程包括将混合物与超临界流体混合、加热、分离和回收。
该方法适用于分离高沸点、高分子量的物质。
二、特点1.高效性溶剂萃取是一种高效的分离和提纯技术，能够在较短的时间内实现高纯度的目标成分。
2.灵活性溶剂萃取方法可以根据不同的混合物和目标成分进行调整，具有较高的灵活性。
3.成本低溶剂萃取方法的成本相对较低，因为其所需的设备和溶剂都比较常见和便宜。
4.易于控制溶剂萃取方法的操作比较简单，易于控制，因此适用于大规模生产。
5.环保性溶剂萃取方法相对于其他分离和提纯技术来说，对环境的影响较小，因为其所需的溶剂可以回收和再利用。
总之，溶剂萃取是一种常见的分离和提纯技术，其常见工艺流程包括单级溶剂萃取、多级溶剂萃取、逆流萃取和超临界萃取。
其特点包括高效性、灵活性、成本低、易于控制和环保性。
第三章 溶剂萃取法
[I2]O KD = D = ——— [I2]W 不符合分配定律的体系：KD≠D 分配比除与一些 常数有关以外，还与酸度、溶质的浓度等因素有 关，它并不是一个常数。
分离与富集方法介绍
例如：
醋酸在苯—水萃取体系中
• 在两相间的分配： [CH3COOH] W ====[CH3COOH] O • 在水相电离： CH3COOH ====CH3COO- + H+ • 在苯相中缔合： 2CH3COOH（O）====(CH3COOH)2(O)
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
利用化合物在两种互不相溶（或微溶）
的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化
合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。
经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物
提取出来。
分离与富集方法介绍
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。
２、萃取物 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质。 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
[OsO4]O + 4[(OsO4)4]O
分离与富集方法介绍
（3）分配系数与分配比关系
• 当溶质在两相中以相同的单一形式存在，且溶液较 稀，KD＝D。否则KD≠D。 • 分配系数与萃取体系和温度有关，而分配比除与萃 取体系和温度有关外，还与酸度、溶质的浓度等因 素有关
分离与富集方法介绍
（4） 萃取百分率
分离与富集方法介绍
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解
度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃
第二章-溶剂萃取
• ⑵萃取率（q），即萃取百分率 • 表示萃取平衡时，萃取剂的实际萃取能力，常用萃取率来表示。
•
萃取率q
=
被萃物在有机相中的量 被萃物在料液中的总量100%
• 令 C ＿平衡时有机相中的浓度
•
C＿平衡时水相中的浓度
•
VS＿有机相体积
•
VF＿料液体积
• 令：VS R, R称为相比，
VF
•
∴
上式=
• 分子中有C=NOH结构，如N509（5，8＿二乙基＿7羟基＿十二烷基＿6＿ 肟，相当于国外的Lix63；
• N510（2＿羟基＿5＿十二烷基＿二苯甲酮肟，相当于国外的Lix64。 • 二者都是萃铜的萃取剂。
、 • d Kelex型萃取剂
• 8＿羟基喹咛的衍生物，例如：Kelex100，十二烯基＿8＿羟基喹咛，它可 从高浓度铜浸出液中萃取回收铜，萃取能力比Lix型强。
我国的萃取工业发展较国外稍迟一些，是在二十世纪六十年代开始的，但发展很 快。目前，我国有自己合成的新型萃取剂，有自己独特的萃取工艺，水平并不低 于国外。在我国，很多稀有金属的生产，某些有色金属的提取分离等都已应用该 法，这种方法所以能发展得如此快，主要是由于该法具有很多优点，如：分离效 率高、操作安全方便、生产成本低、作业易于连续化、自动化、生产量大等等。
析此时有机相中被萃物的量，即为饱和容量。
• 第二节 萃取基本原理
• 一、萃取过程的物理化学 • 1、萃取过程本质 • 在萃取过程中，要使物质从水相转入有机相，就必须使它从亲水性转变为疏
水性，使它从易溶于水相转变为易溶于有机相，萃取过程的实质就在于利用 物质的亲水性和疏水性的相互转化。
• 在湿法冶金的溶剂萃取中，金属离子大多是亲水性的极性物质，在水溶液中 大多以水合离子状态存在，要使它们从亲水性变为疏水性，就必然要使萃取 剂与金属的水合离子发生化学作用，萃取剂必须将部分或全部的金属离子周 围的水分子顶替出来，生成不带电荷的易溶于有机溶剂的化合物（多数是络
溶剂萃取法介绍
溶剂萃取技术在湿法冶金中的应用由于其技术效果好，在一定条件下经济效果也很高，因此在再生金属的湿法冶金中已有不少研究和应用。
（1）溶剂萃取过程
利用有机溶剂从与其不相混溶的液相中将某种物质提取出来的方法称为溶剂萃取。
①萃取体系的组成萃取体系是由有机溶液（有机相）和水溶液（水相）两个互不相溶的液相所组成的体系；
有机相
萃取剂（与被萃取物有化学结合）
稀释剂（与被萃取物没有化学结合，只起溶剂作用，如煤油等）添加剂（可有可无，加入后或起协萃作用，或抑制三相生成）水相
无机盐（被萃取的物质及杂质等）
无机盐（或盐析剂）
萃取体系最重要的是有机相的选择，它包括萃取剂、稀释剂、添加剂及其浓度的选择，必须根据具体情况通过理论分析和试验加以确定。
②萃取分离金属的原理煤油及其他油类不溶于水的性质称为“疏水性”。
油类之所以有疏水性是因为它的分子极性很小，在强极性的水中难以溶解。
能溶于水溶液中的物质一般是离子化合物，它们在水中可电离并发生离子水化现象而具有“亲水性”，如半径小（如
Li+）或电荷多（Fe3+）的离子的水化程度大。
但物质的疏水性和亲水性并非绝对的，创造一定的条件可使亲水性物质变成疏水，反之亦然。
萃取技术的全过程可以说是使亲水性的金属离子转成疏水而进入有机相中，而反萃取时疏水性的萃合物中的金属离子转成亲水性而进入水相中。
萃取原则流程图如下所示：。
溶剂萃取法
溶剂萃取法
溶剂萃取法（一般称：萃取法），是指利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。
例如，用四氯化碳从碘水中萃取碘，就是采用萃取的方法。
萃取分离物质的操作步骤是：把用来萃取（提取）溶质的溶剂加入到盛有溶液的分液漏斗后，立即充分振荡，使溶质充分转溶到加入的溶剂中，然后静置分液漏斗。
待液体分层后，再进行分液．如要获得溶质，可把溶剂蒸馏除去，就能得到纯净的溶质。
萃取的机理既有物理的溶解作用，又有化学的配合作用，是一个复杂的物理溶解过程。
按照萃取机理的不同，可分为五种类型：简单分子萃取、中性配合萃取、酸性配合萃取、离子缔合萃取和协同萃取。
溶剂萃取
• 在生物产物中，可用于有机酸、氨基酸、抗生素、维 生素、激素和生物碱等生物小分子的分离和纯化。
2
Light phase
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
Heavy phase
3
萃取的基本概念
•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； •萃余液：被萃取出溶质的料液；。
20
4 乳化和去乳化
• 在萃取过程中，由于剧烈振荡等原因，可能出现 乳浊液现象，造成分层困难影响萃取效果。实际 发酵产物的萃取操作中常发生乳化现象。 • 乳化即一种液体以细小液滴 ( 分散相 ) 的形式分散 在另一不相溶的液体(连续相)中的现象。 • 产生乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种 夹带： ①发酵废液(萃余液)中夹带有机溶剂(萃取液)微滴， 使目标产物受到损失； ②有机溶剂(萃取相)中夹带发酵液(萃余液)，给后 处理操作带来闲难
• 料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取剂接触，再 进行萃取。
• 第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加入新 鲜萃取剂进行萃取；第二级的萃余液再作为第三 级的料液，以此类推。 • 此法特点在于每级中都加溶剂，故溶剂消耗量大， 而得到的萃取剂平均浓度较稀，但萃取较完全。
34
5.2多级错流萃取
• 萃取设备
43
5.3 多级逆流萃取 解析方法
• 第1级 Xi=K0Yi ；HYi+1+LXi-1=HYi+LXi • 对于第1级 X0=0可得：Y2=(1+E)Y1； • 对于第2级 Y3=(1+E)Y2-EY1＝(1+E+E2)Y1； • 类推，第n级 Yn+1=(1+E+E2+…+En)Y1； • 整理：Yn+1=[(En+1－1)/(E-1)]Y1 • 萃取分率P=LXn/HYn+1=EYn/Yn+1=(En+1-E)/(En+1-1) • 未被萃取分率 φ=(E-1)/(En+1-1)；
溶剂萃取的原理是什么
溶剂萃取的原理是什么
溶剂萃取是一种常见的分离和提取方法，主要基于溶解度的差异对混合物中的组分进行分离。
其原理可以简单描述如下：
1. 选择合适的溶剂：根据混合物的组成和特性，选择一个适合的溶剂或溶剂组合，使需要提取的成分在该溶剂中具有较高的溶解度。
2. 溶解过程：将混合物与溶剂混合，在适当的条件下（如温度、压力等），使溶质分子在溶剂中溶解。
3. 分相过程：由于混合物中的组分在不同溶剂中的溶解度差异，溶液中的组分会在不同溶剂相中分配。
常见的情况是混合物中的某些组分在有机溶剂中溶解度较高，而其他组分则相对较低。
4. 分离过程：通过分离两个相的方法（如液液分离、萃取等），将希望提取的组分从原始混合物中分离出来。
一般情况下，有机溶剂相中的成分被提取出来，而水相中的成分则留在原始混合物中。
5. 回收溶剂和提取物：经过分离后，有机溶剂中的提取物可以通过蒸馏、浓缩等方法得到纯净的目标物质。
溶剂则可以通过蒸馏、萃取等方法回收和循环使用。
总的来说，溶剂萃取利用溶质在不同溶剂中的溶解度差异实现对混合物中的组分进行分离。
其原理基于物质在不同溶剂中的
溶解度差异，充分利用了溶解度的规律，可应用于各种类型的溶质和混合物分离。
溶剂萃取法
10 溶剂萃取法在液体混合物溶液中加入某种溶剂，使溶液中的组分得到全部或部分分离的过程称为萃取。
溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。
广泛地应用于冶金和化工行业中。
在黄金行业中，用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究[1～3]，在国外，其成熟技术已经工业应用多年。
用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导[5～6]。
在我国，直到1997年才由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。
9.1 溶剂萃取法的基本原理溶剂萃取法也称液—液萃取法，简称萃取法。
萃取法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密度不同将两相分开。
有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释剂、溶剂。
有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂的性能更好。
从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类，如氯化三烷基甲胺（N 263）、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。
水相即是要处理的废水。
与吸收操作相似，萃取法以相际平衡为过程极限。
这与离子交换法和液膜法也是相近的。
但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质；而液膜法使用的是油包水（碱溶液用于吸收氰化氢）组成的吸收物质。
萃取法所用的吸收剂均由有机物组成，其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别，以使两相靠重力就能较容易地分离开，有机相还要有较高的沸点，以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。
萃取过程是一个传质过程，溶质从水相传递到有机相中，直到平衡。
因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中，而且要求有机相的粘度不要过大，以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。
萃取过程得到的富集了水相中某种物质或几种物质的有机相叫萃取相。
经过萃取分离出某种物质或几种物质的水相叫萃余液。
通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。
对于含铜氰络离子的萃取相，可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来，得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。
溶剂萃取法
1、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。
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分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取3、物理萃取和化学萃取：物理萃取的理论基础是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反应的平衡定律。
4、生物萃取与传统萃取相比的特殊性:①成分复杂②传质速率不同③相分离性能不同④产物的不稳定性5、溶剂萃取法的特点:萃取过程有选择性；能与其它步聚相配合；通过相转移减少产品水解；适用于不同规模；传质快；周期短，便于连续操作；毒性与安全环境问题6、分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。
7、在常温常压下Ｋ为常数；应用前提条件：①稀溶液②溶质对溶剂互溶没有影响③必须是同一分子类型，不发生缔合或离解8、分配系数中CL和CH 必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。
对于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才符合分配定律。
9、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？①根据表观分配系数公式可知，弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pH －pK )弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pK －pH )对于弱酸：pH< pK 时，分配系数大，对于弱碱：pH> pK 时，分配系数大；②不同pH条件影响弱电解质电离，从而影响分子的极性，根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中极性小的分子溶解度比水中大10、有机溶剂萃取的影响因素：①影响萃取操作的因素：pH、温度、盐析②有机溶剂的选择③带溶剂④乳化与去乳化11、T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑12、盐析：生化物质在水中溶解度↓；两相比重差↑两相互溶度↓13、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。
溶剂萃取法
萃取剂S：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。
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。
整理课件
5
Light phase 萃取剂
Heavy p整h理a课s件e
溶剂萃取概述
杂质 溶质 原溶剂
表面活性物质聚集在两相界面上，使表面张力降低。
表面活性剂分子 亲水基团
亲水
亲油基团 亲油
亲水基团伸向水中，亲油基团伸向油中。
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4.4 带溶剂的使用
带溶剂：是一类能和所提取的生物物质形成复 合物，而易溶于溶剂的物质，且此复合物在一定条 件下容易分解形成成原来的生物物质。
对于水溶性强的溶质比如链霉素，可利用脂溶 性萃取剂（如月桂酸）与溶质间的化学反应生成脂 溶性复合分子，使溶质向有机相转移，在酸性条件 下又分解成链霉素而转溶于水中。
在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产 物或便于下一步分离操作的实施，将目标 产物从有机相转入水相的操作就称为反萃 取（Back extraction)
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4
萃取的基本概念
溶剂萃取概述
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A：其中欲提取的物质，
萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素 （β）来表征。
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分离因素（β）
分离因数 ：A B 在同一萃取体系内，在同样条件 下两组分的分配比的比值。
(CLA/CLB)KA
AB (CRA/CRB) KB
什么是萃取
一、什么是萃取？溶剂萃取过程的机理是什么？选择萃取剂的原则是什么？萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。
即，是利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。
选择萃取剂的原则：1.和原溶液中的溶剂互不相溶2.对溶质的溶解度要远大于原溶剂,萃取剂与溶质相似，相似相溶3.萃取剂溶解极少量或完全不溶杂质4.容易与待萃取物质分离5.萃取剂不能与原溶液发生任何反应6.萃取剂最好是无毒的二、溶剂萃取分离和蒸馏分离过程中分别涉及的最主要的分子间的相互作用是什么？三、影响溶剂萃取的因素，简述当前萃取方法的新技术？萃取方法新技术：超临界流体萃取(supercritical fluid extraction，SFE)是近年来分离科学中发展很快的一个领域。
近年来研究较多的体系包括二氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇、氙、戊烷、乙烷、乙烯等，与常用的有机溶剂相比，超临界流体特别是二氧化碳、水还是一种环境友好的溶剂。
与一些传统的分离方法相比，超临界流体萃取具有许多独特的优点，如①超临界流体的萃取能力取决于流体密度，因而很容易通过调节温度和压力加以控制；②溶剂回收简单方便，节省能源。
通过等温降压或等压升温被萃取物就可与萃取剂分离；③由于超临界萃取工艺可在较低温度下操作，故特别适合于热敏组分；④可较快地达到平衡；⑤超临界流体萃取的另一特点是很容易与其它分析方法联用，如SFE-IR[11]、SFE-GC[12]、SFE-SFC[13]、SFE-GPC[14]、SFE-LC[15]、SFE—HPLC[16]、SFE-GCMS[17] 、SFE-LC-GC等，避免了样品转移的损失，减少了人为误差，提高了样品分析整体的精密度与灵敏度。
然而超临界流体萃取因需要较为庞大的仪器设备，限制了它在野外与现场的采样处理。
固相微萃取固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)是与固相萃取原理相似，但操作完全不同的一种样品制备与前处理技术与许多经典的样品制备与前处理方法相比，固相微萃取技术不但简便、省时、省力、无需溶剂，而且可以萃取挥发性样品，如顶空固相微萃取法；与吹气捕集法相比，它又可处理低挥发性的样品，而且设备小巧，不需额外面积与空间；特别重要的是固相微萃取容易自动化及与其它分析技术联用，而SPE虽也可自动化及与其它技术联用，但所需设备及投资远比SPME要高，因此SPME在环境监测、农药分析、生物分析、食品检验等领域都有着广泛的应用前景。
溶剂萃取
溶剂萃取一、概述溶剂萃取：是使互不相溶的两相接触，某些物质从一相转移到另一相的过程。
或者说利用有机溶剂从与其不相混溶的液相中把某些物质提取出来的方法。
用溶剂萃取分离提取富集物质，其过程包括萃取、洗涤、反萃三个阶段，工艺流程如下：萃取：将含有被萃物的水溶液与有机相接触，使萃取剂与被萃物作用，生成萃合物进入有机相的过程叫萃取。
萃取分层后的有机相叫萃取液（负载有机相）。
萃取分层后的水相叫萃余液。
洗涤：用水溶液或水与负载有机相充分接触，使进入有机相的杂质回到水相的过程叫洗涤。
只洗去负载有机相中的杂质，而不使被萃物进入水相。
反萃：用反萃剂与经过洗涤后的负载有机相充分接触，使被萃物重新由有机相进入水相的过程叫反萃。
相：体系中具有相同物理性质和化学组成的均匀部分，互不相溶的相与相之间有界面。
相比：是萃取过程中有机相体积与水相体积的比R ＝AO V V ＝水有机V V分配系数：有机相中被萃物的浓度与水相中被萃物的浓度的比值称为分配系数D ；D ＝水相有机相Me Me C C分配系数D 越大，被萃物的可萃性越好， 二、萃取剂萃取剂是一种能与被萃取物质发生作用生成一种不溶于水而易溶于有机相的化合物的有机试剂。
（一）、分类：（1）中性萃取剂：醇、醚、酯、酮等它们在水溶液中呈中性 （2）酸性萃取剂：一般为有机酸，在水溶液中能电离出H +，呈酸性，如羧酸、磺酸、有机磷酸。
（3）碱性萃取剂：一般为有机碱，在水溶液中能结合H+，呈碱性，如胺类化合物（4）螯合萃取剂：至少具有二个以上的功能团，如羟肟类（二）、萃取剂的结构由功能团、非极性基团组成。
功能团：直接与待萃取组分作用。
如－OH、－SH等非极性基团：烃基（三）、对萃取剂的要求（1）、化学稳定性好，毒性小（2）、容易制备，价格便宜，来源丰富（3）、有较大的萃取容量（4）、选择性好（5）、易反萃（6）、比重小，粘度小，沸点高，挥发性小，闪点高，在水中溶解度小。
闪点（Flash point）是指可燃性液体挥发出的蒸汽在与空气形成可燃性混合物之后，遇火源時能够閃烁起火的最低溫度。
第三章溶剂萃取法
在含Hg2+，Bi3+，Pb2+，Cd2+溶液中用二苯硫腙—CCl4萃取
• 萃取Hg2+，若控制溶液的pH等于1．则Bi3+，Pb2+，Cd2+不 被萃取 • 要萃取Pb2+，可先将溶液的pH调至4—5，将Hg2+，Bi3+先除 去，再将pH调至9—10，萃取出Pb2+
分离与富集方法介绍
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质， 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
分离与富集方法介绍
2．分配系数和分配比
（1）分配系数 （2）分配比 （3）分配系数与分配比 （4）萃取百分率 （5） E和D的关系：
分离与富集方法介绍
（1）分配系数
• 分配系数的含义：
[A]O KD = ——————— [A]W
称为分配定律
• 分配定律适用范围：只适用于浓度较低的稀溶液，而且溶 质在两相中以相同的单一形式存在,没有离解和缔合副反应
• 在HCl溶液中．Ti(III)与Cl-配合形成TiCl4-，加入以阳离 子形式存在于溶液中的甲基紫（或正辛胺），生成不带电 荷的疏水性离子缔合物，被苯或甲苯等惰性溶剂萃取。 • GaCl4-、InCl4-、SbCl4-、AuCl4-、PtCl62-、PdCl62-、 IrCl62-、UO2（SO4）32-、Re（NO3）4-等可以采用此法萃取 • 阳离子可以是含碳6个以上的伯、仲、叔胺或含 -NH2的碱 性染料 • 有机溶剂：苯、甲苯、一氯乙烷、二氯乙烷等惰性溶剂
溶剂萃取名词解释
溶剂萃取名词解释
溶剂萃取是一种分离和纯化化合物的方法，通过将化合物溶于适当的溶剂中，然后与另一种溶剂混合，从而可将化合物转移到新的溶剂中。
这种方法的基本原理是根据化合物在不同溶剂中的相对溶解度差异来实现分离纯化的目的。
溶剂萃取一般分为单级溶剂萃取和多级溶剂萃取两种。
单级溶剂萃取是指将化合物溶于一个适当的溶剂中，然后将另一个溶剂与该溶液混合，从而实现化合物的转移。
多级溶剂萃取是指采用多次萃取，通过多种不同的溶剂进行萃取，以达到更好的分离效果。
溶剂萃取常用于制备和分离天然产物、有机合成化学、环境监测和药物制剂等领域。
其优点是操作简单、灵活性高、成本低，但也存在一些缺点，如可能存在某些化合物不能被完全萃取和残留溶剂的问题。
总之，溶剂萃取是一种重要的分离纯化化合物的方法，具有广泛的应用前景。
溶剂萃取
10 − 0.10 E= × 100% = 99% 10
可见：当V总相等时，分多次，每次少量萃取，萃取率大 于全量一次萃取即“少量多次”原则，但过多增加萃取次 数，会增加工作量，降低工作效率，所以也不恰当。
23
3.3.4 分离因数β
为了达到分离目的，不但萃取效率要高，还 要考虑溶液中共存组分间的分离效果要好，一般 用分离因数β（separation factor）来表示分 离效果。β是两种不同组分分配比的比值，即：
溶 剂
萃
取
Solvent Extraction
1
1.前言 2.溶剂萃取的发展历史及最新进展 3.溶剂萃取的基本参数 4.溶剂萃取体系的分类 5.溶剂萃取条件的选择 6.萃取操作 7.溶剂萃取的应用 8.参考文献
2
1.前言
溶剂萃取又称液—液萃取 简单、快速,易于操作和自动化 既可萃取基体元素，又可分离富集痕量元素 可供选择的萃取剂类型不断增多，因此可供选择 的萃取体系亦多，容易达到高的选择性和萃取率 溶剂萃取可与光度法、原子吸收法、电化学方 法、X射线荧光光谱法，发射光谱法等结合， 提高分离和测定的选择性和灵敏度 工作量大（有时费时），溶剂易燃、易挥发、 有毒等
3.2.溶剂萃取的基本参数 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 分配系数KD与分配比D 萃取效率E 萃取效率与萃取次数的关系 分离因数β
10
3.2.1 分配系数KD与分配比D
当溶质A同时接触两种互不混溶的溶剂时，如 果一种是水，一种是有机溶剂，A就分配在这两 种溶剂中： A水→A有 当这个分配过程达到平衡时，溶质A在二种溶 剂中浓度的比值为一常数值，不因浓度而改 变，这个常数值称为分配系数（distribution coefficient）,以KD表示： KD= [A]有
溶剂萃取
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。
18 溶剂萃取
萃取 extraction
萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数 的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
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
18.1分配定律
分配定律(distribution law) 在恒温恒压下，溶质在互不相溶的两相 中达到分配平衡时，溶质在两相中的平衡浓 度之比为常数 适应条件：相同分子形态（相对分子质 量相同）存在于两相中的溶质浓度之比。不 适合于化学萃取，因溶质在各相中并非以同 一种分子形态存在。
乳化处理及破乳 1)在操作前，对发酵液进行过滤或絮凝沉淀处理， 可除去大部分蛋白质及固体微粒，防止乳化现象 的发生。 2)乳化产生后，采取适当的破乳手段。 如果乳化现象不严重，可采用过滤或离心沉降的 方法。 对于O/W型乳浊液，加入亲油性表面活性剂，可 使乳浊液从O/W型转变成W/O型，但由于溶液条件 不允许W/O型乳浊液的形成，即乳浊液不能存在， 从而达到破坏的目的。 相反，对于W/O型乳浊液，加入亲水性表面活性 剂，如SDS可达到破乳的目的。
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则
A
EA 1
E n1 A
1
2.5 1 2.510 1
1.57 10 4
B 1 EB 1 0.5 0.5
b B A
0.5 1.57 10 4
3.18 103
PB
b b 1
3180 3180 1
99.97%
YB B 0.5 50%
例2 例1中的纯度是满意的,但收率太低, 如收率 提高到70%, 问纯度能达到多少?
79.4
PB
b b 1
79.4 79.4 1
98.7%
例3 在上题条件下, 问增加级数，能否使收率达 到70%，纯度达到99.95%?
解：纯度为99.95%, 则要求纯化倍数b等于
b B1 / A1 99.95 / 0.05 2000 B
BF / AF 0.5 / 0.5
A
A
B
b
0.70 2000
Yn
1 R
( X n1
X1) Yo
……
Y3
1 R
(X4
X1)
Yo
Y2
1 R
(X3
X1)
Yo
Y1
1 R
(X2
X1)
Yo
操作线方程
(通常假设Yo=0)
B A
D
1Hale Waihona Puke RCMCGabe-Thiele图解
显而易见，进入第n级的水相组分浓度Xf与离开 第n级的有机相浓度Yn为在操作线上的A点（Xf、 Yn），而离开第n级的水相组份浓度Xn与离开第n 级的有机相组份浓度Yn处于平衡状态，故应为过 A点的水平线与平衡线的交点B(Xn，Yn)。从B点 作垂直线交操作线于C，其坐标（Xn， Yn－1）表 示进入第n－1级的水相组份浓度Xn与离开第n－1 级的有机相组份浓度Yn－1。从C点作水平线交平 衡线与D，其坐标（Xn－1、Yn－1）代表离开该级 的水相和有机相平衡浓度，如此继续下去，一直 作到水相出口浓度接近于X1为止，所得之阶梯数， 即为所求理论级数。上图所画的阶梯数为3，即所 求理论级数为3 。
逆流萃取公式的应用
例1 用P350分离La和Pr, 在有盐析剂存在的条件 下,分离系数可达5, 如选择适当的相比,不难使
EA = Epr= 2.5, EB = ELa= 0.5 若待分离的料液中La,Pr各占50%, 即
BF/AF=1 问经过10级逆流萃取后La的纯度和收率各等于多 少?
解:
假定箱式混合澄清槽的级效率为90%,则有效级数 n=10×90%=9.
n 2499 即需要2499理论级才能达到99.95%纯度和80%的收 率，由此可见，用逆流萃取法，难以同时达到高纯度
和高收率
§2.6.1.3 分馏萃取的计算方法
1. Alders公式
A
(EAn1
(EA 1)[(E'A)m 1] 1)(E'A 1)(E'A )m1 [(E'A)m1
1](EA
1)
B
(EBn1
(EB 1)[(E'B )m 1] 1)(E'B 1)(E'B )m1 [(E'B )m1
3.510 4
EA 1
E n1 A
1
1.50 1 (1.50)n1 1
(1.50)n1 1
0.5 3.510 4
1430
n 1 (log 1431) /(log1.50) 17.9
n 16.9
实际中还要考虑级效率，故实际级数为16.9/0.9=18.8，即19级
• 例4 如分离系数β=5，产品纯度要求99 .95%,
E n1 B
，1则
B 1 EB
纯化倍数b
b
水相出口中 B与A的浓度比 料液中B与A的浓度比
b
B 1 B F
/ A1 / AF
B 1 A1
/ B F / AF
B A
产品B的纯度PB等于
PB
B 1 B1 A1
B1 /A1 B1 /( A)1 1
bBF /AF bBF /( A)F 1
X
X 1 X f
• Va • Va
X 1 X f
E 1 E n1 1
如有A、B两组份，则对A组份:
A
A1 AF
A1 Af
EA 1
E n1 A
1
当EA=1时，根据罗彼塔法则:
lim A
lim
EA 1
E n1 A
1
1 n 1
即
A
1 n 1
而对B组份: B
B1 BF
B1 BF
EB 1
E
n1 B
1
通常EB＜1，
问收率最高能达到多少？
解：收率=φB=1-EB，要使收率大，必须使EB小。但在β 不变的条件下，EB小， EA也小， EA最小的极限不能 小于1，所以EB的最小极限不能小于1/ β=0.2, 即收率 φB不能大于1-0.2=0.8或80%，在此条件下， EA=1，
A
B
b
0.8 2000
4 104
1 n 1
错流萃取示意图 并流萃取示意图
逆流萃取示意图 分馏萃取示意图
回流萃取示意图
§2.6.1.2 逆流萃取的图解及计算
1. 图解法求萃取级数 像蒸馏过程一样，在多级逆流萃取过程中我们可
以利用McGabe-Thiele图解，即利用平衡线与操作 线作图，求理论萃取级数。
多级逆流萃取过程下图所示:
图2-42 逆流萃取示意图
解:
B 0.70 1 EB
EB 0.3
把EB从0.5降到0.3是容易做到的,只要减少相比即可, 但EA也相应降低, 设β不变, 则
EA EB 5 0.30 1.5
如有效级数n仍为9, 则
A
EA 1
E n1 A
1
1.50 1 1.5010 1
8.82
10 3
b
B A
0.70 8.82 10 3
g f • R e • D • R a(D • R)3
X f a aE aE2 aE3 如为n级,则 X f a aE aE2 aE3 aEn
按等比级数求和计算
X f
X1 E n1 1 E 1
引进一个函数、萃余分数φx，定义其为水相 出口组分X的质量流量与料液中组分X的质量流量 之比.
经n级逆流萃取后的总物料平衡：
Va • X f V s • Yo Va • X 1 V s • Yn
Va ( X f X 1 ) V s (Yn Yo )
Va Vs
(X f
X1) Yn Y o
Yn
Va Vs
(X
f
X1 ) Yo
1 R
(
X
f
X1 ) Yo
Yn
1 R
(X
f
X1) Yo
2. 用图解法推导逆流萃取的计算式
X1
分配比为常数的MCGabe-Thiele图 解
Xf =a+c+e+g ，
因为 tan 1/ R b / c
c b• R
同理 e d • R, g f • R
又 b/a=D
b aD
同理 d=cD, f=eD
故: c a • D • R, e c • D • R a(D • R)2