化工原理课堂讲稿（北京中医药大学）

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第七章固液萃取

概述

1．定义：萃取是利用溶质在不同溶剂中溶解度的不同，使混合物中的组分得到完全或部分分离的操作过程。

固液萃取：用溶剂萃取（提取）固体中某些成分。

分类

液液萃取：利用溶质在两种互溶性小的溶剂中溶解度不同来

分离液液混合物。

属于传质过程

2、液液萃取

定义：若用萃取法分离混合物A+B，即先选择一种适宜的溶剂，（称为萃取剂）用S表示，S对混合物中A有显著的溶解能力，而对B是不互溶或部分互溶，再利用分离器将混合物S+A与A+B 分离并通过蒸馏回收溶剂的操作称为液液萃取，

其中易溶组分A叫溶质，不溶组分B叫稀释剂或原溶剂，

“S+部分A”叫萃取相，用E表示，

“B+部分A”叫萃余相，用R表示。

如从醋酸水溶液中分离醋酸可用乙酸乙酯，

从中药提取液中分离黄酮、皂苷、生物碱等有效成分，

从青霉素水液中用乙酸戊酯萃取青霉素。

混合物若可较易用蒸馏法分离，则不选液液萃取，但下列情况可用液液萃取法分离后再蒸馏分离。

①液液混合物挥发度小，沸点高，需在真空下蒸馏分离，可考虑

用萃取法。

②液液混合物相对挥发度接近或形成共沸物，普通蒸馏无法分

离，考虑液液萃取。

③液液混合物热敏感性大，易发生热分解，化学化应等可考虑。

④要分离的混合物浓度很低，精馏法不经济可考虑。

对萃取要求

①对被萃取组分A有较大溶解度而对稀释剂溶解度较小。

②利于萃取相和萃余相较快分层。

③

萃取剂不易燃、易爆、毒性小、便于操作、运输、贮存。④

粘度低、凝固点低、易回收、价廉，易得。

应用：中药材固液提取及液液萃取有效成分。

工程上获得有用物质，物质纯化，防止污染，除杂等。

第一节：浸提过程及计算固液萃取也即固液提取，即用适当溶剂提取固体中某些成分的过

程，是中药制剂工艺中的重要环节。

中药成分复杂，提取过程复杂，提取原理复杂。

浸提方法主要有①冷提:冷浸、超声、渗漉②热提：回流提取、温浸、

煎煮③连续多级提取。

一、浸提原理：

1、费克定律――Fick 定律传质推动力为浓度差

中药材浸提过程：

中药材饮片－－粉碎――加溶剂――浸润、渗透药材并进入药材内

部――溶解可溶性成分―― 在药材内外部产生浓度差――形成传

质推动力―― 可溶性成分在药材内部扩散――可溶性成分扩散到

药材表面――可溶性成分从药材表面扩散到溶剂中――达到浓度

平衡。

可溶性成分由高浓度区向低浓度区扩散过程遵循费克定律。即dx dC )D D (J A e A +-= —适用于稳定扩散过程（Fick 第一定律）式中：J A ：组分A 的扩散速率：为单位时间内组分A 通过垂直于浓度梯度方向上的单位截面积扩散的摩尔量，表示物质扩散

过程的快慢，单位:kmol/m 2s

dx

dC A ：组分A 在x 方向上的浓度梯度 kmol/m 4 D ：质量扩散

系数：（也叫分子扩散系数）表示分子扩散能力

的物性常数；m 2/s 。可由实验测定、查手册及经验公式

计算得到，中药提取中D 多在10-8～10-10之间。

D e ：涡流扩散系数，与流动状态有关，表示组分A 靠涡流运

动由高浓度区向低浓度区扩散的常数，流体湍流时才产

生涡流扩散，单位：m 2/s

“—”表示扩散过程方向沿浓度下降的方向进行。

稳定扩散指物质的浓度不随时间变化而变化的扩散过程。

对于一维稳定的扩散过程，若忽略涡流扩散影响，中药材浸提扩散

过程可用下式表示：

即 dx

dC D Ad dM J A A -==τ 整理为：dx dC DA d dM A -=τ τ

d dM 叫物质扩散速度说明：物质扩散速度与固液相间接触面积成正比，与扩散物质浓

度成正比，与分子扩散系数成正比，与扩散距离成反比，

此即费克第一定律在中药提取中的应用。

式中：M ：扩散物质的量； kmol

A ：固液相间接触面积； m 2

τ：时间； s

对代入积分并将τ

Ad dM J dx dC D J A A A =-= 则 ??-=x C C A A DdC dx J 0终始

则 C D )C C (D x J A ??=-=?终始

τ

Ad dM C x D J A =?=

则C A k C A x

D d dM ??τ??=??=――此为费克第一定律另一表达式。若ΔC 不为常数：用对数平均值，即终始终始C C C C C -?=?ln 式中：ΔC ：浓度差 k ：传质系数

而分子扩散系数D 可通过实验由下式计算得到

r

N RT D πμ61?= 式中：R ：气体常数：8.314J/mol ·k

T ：热力学温度；K

N ：阿伏加德罗常数6.023×1023个/mol

μ：溶剂粘度P a ·s

r ：溶质粒子半径；m

由上可知，温度↑，μ↓，r ↓，D ↑，扩散速率↑

2.药材中可溶性成分的浸出机理

（1）溶剂在药材内部的渗透和润湿过程

a.渗透过程即药材中各种形状细胞内,细胞外等被溶剂充满的过

程；渗透过程借助于细胞间细小孔隙及细胞壁的壁孔和薄的细胞壁

等，其所用时间用下述经验公式计算:

r

h B 241037.1??=-τ )5.1246.14(2a a B -=

)

(0P P P a -= 式中：h ：小孔隙长度;m r ：小孔隙半径;m

P ：细胞的静压力;P a P 0：溶剂中压力;P a

此过程与小孔隙长度、半径、细胞内外压力有关，压差↑，利于

渗透.

药材种类，粉碎度，压差影响渗透时间。

τ的实际值要大于计算值

强化方法：减少渗透时间的方法为加压浸取（可赶出细胞内空气）和减压浸出.

b.湿润过程与渗透同时进行.

湿润与药材种类，溶剂种类，气液固间表面张力有关

当气液固间表面张力达平衡时

θδ+δ=δS C o 气液液固气固—杨氏方程则气液液固

气固－δδδ=θcos