第四章萃取分离法详解
溶剂萃取(精)
1． 螯合物萃取体系
螯合物萃取是分析化学中应用最广泛的萃 取体系，所用的萃取剂为螯合剂。可用做萃取 剂的螯合剂与试样中的被萃取金属离子生成四 元、五元或六元环状螯合物很稳定，因而萃取 灵敏度很高，可用于萃取浓度很低的金属离子， 在分离同时达到富集的效果。
萃取过程
① 萃取剂在两相中分配平衡 ② 水相中萃取剂电离平衡 ③ 萃取剂与萃取离子络合平衡 ④ 内络盐在两相中分配平衡
(CH3)2N
S
N(CH3)2 +
[BF4] -
N
主要萃取条件：配位阴离子、酸性溶液和惰性溶剂
高分子量胺萃取
高分子量胺（本身是液体，有时溶在稀释剂中）
与酸反应生成的盐难溶于水，但易溶于有机溶剂
而被萃取。
质子加成反应
R3 N有机 H A R3 NH A有 机
因此，高分子胺可用于水溶液中酸的萃取。
V（有机）
）2
DV（有机） V（水）
经n次萃取后水相中剩余溶质质量：
mn
m0
(
V(有机）
)n
DV（有机） V（水）
n次萃取后的萃取效率E为：
E
1
(
V(水） DV（有机）
）n V（水）
以CCl4萃取20mL水溶液中的I2，已知 碘在水与CCl4的分配比为85，试比较用 20mL CCl4 一次萃取及每次用 10mL CCl4 分两次萃取的萃取效率。
D cA总 (有机） cA总 (水）
3.萃取百分率
萃取百分率：被萃取物在有机相中的量占 它在两相中的A在两相中的总量
100%
4．萃取效率
设：萃取体系中水相的体积为V水， 有机相的体积为V有，则萃取效率可从下 式计算：
萃取法分离
萃取法分离
嘿，你有没有想过，怎么把两种混在一起的东西分开呢？今天咱们就来聊聊一种神奇的方法——萃取法分离。
咱就拿泡茶来说吧。
你把茶叶放进热水里，过一会儿，水就变成了有颜色有味道的茶水。
这里面啊，就有萃取法分离的原理在起作用呢。
茶叶里有很多不同的成分，有些成分能溶解在水里，有些则不能。
当我们用热水泡茶的时候，那些能溶解在水里的成分就会从茶叶里跑出来，进入到水中，这就像是把一种东西从另一种东西里“提取”出来一样。
那什么是萃取法分离呢？简单来说，就是利用两种物质在不同溶剂中的溶解性不同，把它们分开的方法。
比如，有两种物质A 和B，A 能溶解在溶剂C 里，而B 不能。
我们就可以把A 和B 的混合物放到溶剂 C 中，这样 A 就会溶解在 C 里，而 B 会留在原来的地方。
然后我们再把含有A 的溶剂C 分离出来，就实现了A 和B 的分离。
萃取法分离在很多地方都有应用哦。
比如在制药厂里，科学家们会用萃取法分离出药物中的有效成分。
在化工生产中，也会用这种方法来提纯各种物质。
而且，萃取法分离还可以反复进行，就像我们泡茶可以多泡几次一样，每次都能把更多的成分提取出来。
萃取法分离是一种很有用的方法。
下次当你泡茶或者看到其他分离物质的过程时，就可以想想这里面是不是用到了萃取法分离哦。
这样，你就能更好地理解这个神奇的世界啦。
第四章 溶剂萃取法分离稀土元素01
它们是弱酸，在分子中既含有一个酸性OH基，可按 阳离子交换萃取金属，同时含有 基于金属配位 P O 。 ⅲ .胺类萃取剂： 伯、仲、叔、胺及季胺盐。分子量应在250-600之 间。（分子量太低的胺易溶于水，∴不能做萃取剂。） 由于胺上N原子有孤对电子，呈弱碱性，与强酸形 成稳定的盐，与金属络阴离子结合而萃取。 ⅳ .含硫、氧萃取剂： 亚砜类， S=O 基团，与金属离子形成中性络合物 萃取。亚砜的三种共轭形式：
特点： ⅰ 萃取剂中性有机化合物（TBP,P350,DOSO,TOPO环辛基 磷酸）， 被萃物也是中性：（La（NO3 ）3,Ce(CNS)3等），结 合成中性络合物，而进入有机相。 ⅱ 中性络合萃取剂，也可看成不带电荷的萃取剂和 稀土化合物络合成溶剂合物。故此类萃取剂又成 为溶剂合萃取。
3
ⅲ
D：表示在一定的条件下萃取剂萃取金属离 子的能力，分配比→大， 萃取金属离子 能力越强。 b.萃取率: 萃取率是被萃取物（溶质）进入有机相 的量占被萃取物原始总量的百分率。 以q表示。
q
被萃物在有机相的量 100% 被萃取物原始总量 C有V有 100%(上下同除C水V有) C有V有 C水V水 D D V有 （通常： 称为相比R） C水V水 V水 V水 D D C水V有 V有 D 1 D R
同时TBP也萃取HNO3
HNO 3 TBP 有 TBP HNO 3有
因此TBP萃取酸的能力将影响金属离子萃取分配 比。 金属离子的分配比与萃取平衡常数的关系：
3 D K [ NO3 ] [TBP]3 有 LgD LgK 3 Lg[ NO3 ] 3Lg[TBP]有
分配比： 萃取体系达平衡时，被萃取物在有机相中的 总浓度与它在水相中总浓度比值，以D表示：
中药化学第四章中药化学成分的分离技术
K=CU/CL CU：上层浓度，CL：下层浓度。 若有两种成份时（A，B），则A，B各有其分
配系数KA，KB，则两者差别越大，分离效果越 好。
如，KA＝10说明振摇一次平衡后，A则有90 ％以上溶于上层溶液中。
而KB＝0.l时，振摇一次平衡后，B则有90％ 以上溶于下层中，过样A和B两成份就有较大程 度分离，连续分离萃取几次，就可能达到A，B 的全部分离。
仪器装置
该装置有3个部分组成。 输液部分。包括微型泵、移动相溶剂储槽和试样
液注射器。 萃取部分。由300～500根内径约2 mm、长度为
20～40 cm的萃取管连接而成。 收集检出部分。包括检出器及分步自动收集仪。
适用范围
目前DCCC法广泛用于皂苷、生物碱、酸性成分、蛋 白质、糖类等天然产物的分离和精制，特别是用于 皂苷类的分离，并取得良好效果。
三、铅盐沉淀法
原理 此法是利用中性醋酸铅和碱式醋酸铅在水和 稀醇溶液中能与许多天然药物化学成分生成 难溶性的铅盐或铅络合物沉淀的性质，使有 效成分和杂质分离。此法既可使杂质生成铅 盐沉淀除去，又可以使有效成分生成铅盐沉 淀。
铅盐沉淀法适用范围
中性醋酸盐(Pb(Ac)2)可用于沉淀天然药物成 分中的有机酸、蛋白质、氨基酸、黏液质、 鞣质、树脂、酸性皂苷、部分黄酮苷、蒽醌 苷、香豆素苷和某些色素等具有羧基、邻二 酚羟基的酸性或酚性物质。
氯仿：乙醚 由 某些苷类，如强心苷
乙酸乙酯
小 某些苷类，如黄酮苷
正丁醇
到 某些苷类，如皂苷，黄酮苷
丙酮、乙醇 大 极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生物
碱盐
水
蛋白质、黏液质、果胶、糖类、无机盐
（强亲水性）
二、适用范围
此法是早年研究天然药物有效成分的一种最重要的 方法，主要用于分离提纯含有极性不同的各种化 学成分的中药提取液。目前仍是最常用的方法，
萃取分离法
缔合物萃取条件选择 p59
四. 萃取分离技术 （一）萃取方式 （二）分层 （三）洗涤 （四）反萃取
4.4 萃取分离技术
在实验室中进行萃取分离主要有以下三种方式。
a．单级萃取 又称间歇萃取法。
通常用60一125mL的梨形分液漏斗进行萃取，萃取 一般在几分种内可达到平衡，分析多采用这种方式。
● Pb2+（痕量）在pH为9时与双硫腙生 成稳定的螯合物（红色），在氯仿—水 体系中分配比很大，故可用氯仿萃取富 集，然后以萃取分光光度法来测定铅的 含量。 ● 其它的二价金属离子也可与双硫腙反 应生成螯合物干扰测定，可通过加入氰 化物和亚硫酸作掩蔽剂减少干扰。
萃取应用
例：用双硫腙-CCl4法测定铅合金中的银。将试样 分解后，在适宜的酸度下加入双硫腙和EDTA。由于 Ag＋不与EDTA形成稳定的络合物，它与双硫腙络合 后被CCl4萃取，同时Pb2＋及其他金属离子因与EDTA 生成稳定而带电荷的络合物而留在水中。
（3）常用的螯合物萃取体系
8-羟基喹啉：萃取Pd2+、Fe3+、Al3+、Co2+、 Zn2+、Tl3+、Ga3+、In3+等金属离子 双硫腙：萃取Hg2+、Pb2+、Cd2+、Co2+、Cu2+ 、 Zn2+、Sn2+、等重金属离子 铜试剂：萃取Cu2+ 乙酰基丙酮： Al3+、 Cr3+、 Co2+、 Th4+、 Be2+、Sc3+等金属离子 丁二酮肟：萃取Ni2+
萃取剂： 萃取溶剂： 萃合物：
化工原理(天大版)---(下册)第四章 萃取
选择性系数与kA、kB有关。 kA越大， kB越小，就越大， 说明：
A、B的分离也就越容易 凡是影响kA、kB的因素都影响（温度、组成） 若 =1，则萃取相和萃余相在脱除溶剂S后将具有相同的 组成，并且等于原料液的组成，故没有分离能力 萃取剂的选择性越高，对A的溶解能力就大，则一定的分离 任务，可越少萃取剂用量，降低回收溶剂操作的能耗，并且 可获得高纯度的产品A 当组分B、S完全不互溶时，则选择性系数趋于无穷大，这 是最理想的情况。
MF FN F ( xF xM ) (4 7) SF F xM y S MS NB
R'
B
（b）
S
EM
M ( xM x R ) 其中yE、xM、xR 由相图读出 y E xR R) 把4-6、4-7代入4-9得： E F ( xF x 其中xF、x' 'R、y''E由相图读出 y E x R R F E
表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。 A值愈大，萃取分离的效果 愈好 A值与联结线的斜率有关 不同的物系具有不同的分配系数 A值 同一物系， A值随温度和组成而变。 一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时， A值才可视为常数 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——以质量比表示相组成时的分配系数
4.2.2 液-液相平衡关系
3、分配系数和分配曲线
分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到
表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线 ONP，称为分配曲线
曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成， 则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数 A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反 之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出 现交点，这种物系称为等溶度体系
第四章反相微胶团萃取技术
临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration CMC)
临界胶束浓度,是胶束形成时所需表面活性剂的最 低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活 性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。 CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变(如表 面张力、渗透压等)来确定。
表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团 两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表 面活性剂和非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。 常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表
第四章反相微胶团萃取技术
在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性 剂AOT(AerosolOT，丁二酸-2-乙基己基磺酸钠)。
第四章反相微胶团萃取技术
一、反胶束萃取原理和制备
• 1 基本原理 • 表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓
度(CMC) 时，便形成聚集体,称为正常胶束；表面 活性剂溶于有机溶剂，当浓度大于临界胶团浓度 时，会在有机相中形成聚集体,称为反胶束。反胶 束中极性头朝内，非极性尾朝外排列形成亲水内 核，称为“水池”。 • 萃取时，待萃取的原料液以水相形式与反胶束体 系接触，调节各种参数，使其中要提取的物质以 最大限度转入反胶束体系(前萃取) ，后将含该物 质的前萃液与另外一个水相接触。 再次调节pH、 离子强度等参数分出要提取物质。
• 反胶束中，酶的动力学与水中相似，只是由于酶与 表面活性剂作用，底物分配和交换，因而Km(米氏 常数) Kcat (转换数) 是复杂的多变量函数。
第四章反相微胶团萃取技术
• 4 制备方法 • 目前常用转移法、注入法、溶解法制备反
胶束体系。 • 相转移法：将含有生物大分子的水相与溶
第四章 萃取1
双水相萃取是近年来发展起来的一种 新萃取方法，主要用于酶和蛋白质的萃 取。其特点是用两种不互相溶的聚合物， 如聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（DX）进 行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取 剂。因为所获得的两相，均含有很高的 水含量，一般达70－90％，故称双水相 系统。
定义：双水相萃取法是指利用物质在不相容 的两水相间分配系数的差异进行萃取 的方法。 优点： (1):平衡时间短,含水量高,界面张力小, 特别适合于生物活性物质的分离纯化 (2):操作简单,容易实现连续操作 (3):易于放大
1、双水相系统
1.1 双水相系统的形成图
1.2 双水相系统的类型 双水相系统分为两大类： 1）高聚物／高聚物 如：PEG/DX,聚丙二醇/PEG,甲基纤维素/DX 2）高聚物／低分子 如：PEG/磷酸钾, PEG /磷酸铵, PEG/硫酸钠
2、双水相中的分配平衡和相平衡 溶质在双水相中的分配系数：
3、影响分配系数因素（操作条件）
的综合考察
影响双水相萃取的因素： 聚合物种类；聚合物的浓度；聚合 物的分子量；离子种类；离子强度； pＨ值和温度。
3.1 成相聚合物 1）分子量M： 若降低聚合物的M，则pro分配于富 含该聚合物的相中。如PEG/DX系统， 若降低DX的M，则m减小。这一规律 具有普遍意义
如果原料中有两种溶质，A(产品)与B （杂质），由于溶质A、B的分配系数不同， 这样经萃取后A和B得到了一定程度的分离， 产品的纯度提高。溶剂对溶质A、B分离能 力的大小用分离因数来表示。
mA y A / x A mB y B / x B
β为分离因数，或称选择性，β值的大小 反映了萃取分离的效果。
萃取过程
萃取剂S 原料液 A+B 1 图 11－ 1 萃 取 过 程 示 意 图 1－ 混 合 器 ； 2－ 分 层 器 2 萃余相R
分离与富集方法溶剂萃取分离法
• c.螯合物萃取体系广泛应用于金属阳离子的萃取 • d.主要适用于微量和痕量物质的分离，不适用于常量物质
的分离，常用于痕量组分的萃取光度法测量。
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 形成内络盐的萃取体系
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 形成离子缔合物的萃取体系 • 离子缔合物：阳离子和阴离子（通常为配离子通过静电吸
引力结合形成的电中性化合物，称为离子缔合物。 • 离子缔合物萃取体系的特点：
（1）适用于可以形成疏水性的离子缔合物的常量或微量 金属离子，而离子的体积越大，电荷越少，越容易形成疏 水性的离子缔合物 （2）萃取容量大，选择性差。
• 有机物的萃取分离
• 相似相溶原则 • 非极性有机化合物则不溶于水，但可溶于非极性有机溶剂 • 用苯或二甲苯非极性溶剂可从马来酸酐和马来酸的混合物
中萃取马来酸酐
下叶
Байду номын сангаас叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 有机物的萃取分离
• 相似相溶原则 • 调节pH改变有机物的性质进行萃取 • 溶液的 pH 较高时，酚以离子状态存在，可溶于水而不溶
• 如果 DA 与 DB 相差不多，两种物质就难以完全分离
下叶
上叶
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
• 萃取体系的分类和革取条件的选择
• 形成内络盐的萃取体系
• a。 螯合剂（应有较多的疏水基团）溶于有机相，难溶于 水相，有些也（微）溶于水相，但在水相中的溶解度依赖 于水相的组成特别是pH值（双硫腙溶于碱性水溶液）
分离与富集方法 /溶剂萃取分离法
《化工工艺学》教案第四章 产物的分离和提纯
第四章产物的分离和提纯产物是指从反应器中出来的物料。
大多数反应产物都是混合物，它包括未反应掉的原料和反应生成物。
气相反应器和气固相反应器的产物主要是气体产物和夹带的催化剂粉尘；液相反应器的产物主要是液体产物与液固混合物；气液相和气液固三相反应器的产物则有气体产物、液体产物和液固混合物。
产物的分离和提纯是化工生产中的重要环节，它不仅可以由产物中分离出所需要的产品，并进一步提纯至一定产品的规格，还可以使未反应的物料得以循环利用。
因此，产物的分离和提纯操作对保证产品质量和生产过程的经济效益起着重要作用。
一、分离方法概述第一节产物分离的原则在化工生产中，产物的分离方法可分成机械分离和传质分离两大类。
一般来讲，非均相混合物的分离主要采用机械分离法；均相混合物的分离采用传质分离法。
1．机械分离机械分离法用于分离非均相混合物。
非均相混合物分为气态非均一系和液相非均一系两大类。
在工业生产中，用于分离气态非均一系混合物的分离方法有重力沉降、惯性除尘、旋风分离、静电分离、湿法洗涤和纤维过滤等。
用于液相非均一系的分离方法，按照其原理，大致可分为两类。
第一类方法取决于分散相和连续相之间的密度差，属于这一类的有浮选法、重力沉降法和离心沉降法。
第二类分离方法对两相密度差没有要求，而以具有过滤介质为前提，利用过滤介质对分散相物制裁的截留作用而实现分离操作。
属于这类的方法有滤饼过滤、深层过滤、筛滤、滤芯式过滤等。
2．传质分离传质分离方法主要用于各种均相混合物的分离，其特点是在分离过程中有质量传递现象。
工业上常用的传质分离过程又分为两大类，即在相间进行质量传递的平衡分离过程和在相内进行质量传递的分离过程。
(1)平衡分离过程。
多数传质分离操作是通过相平衡时原料中各组分在两相中的不同分配来实现的，这类分离操作通称为平衡分离过程，例如蒸馏、吸收和萃取操作。
为了实现平衡分离过程，将混合物分离成均匀的单一相溶液(气体、液体或固体)，需要在混合物中添加分离剂来产生或移出一相。
第四章 液液萃取02
一、计算前提
1. 理论级
离开的两相Rm、Em呈相平衡关系，称为理论级
2. 物料衡算
Rm-1 + Em+1 = Rm + Em 总物料衡算： A衡算：Rm-1xm-1,A + Em+1ym+1,A = Rmxm,A + Emym,A S衡算：Rm-1xm-1,S + Em+1ym+1,S = Rmxm,S + Emym,S
1. 多级逆流萃取流程
（1）原料液从第1级进入流经各级，成为各级萃余相，从第 n级流出 （2）萃取剂从第n级进入，依次与各级萃余相逆向接触，从 第1级流出
2. B、S部分互溶多级逆流萃取计算
（1）图解法求级数n依据
总物料衡算： F + S = Rn +E1 第1级物料衡算：F + E2 = R1 +E1 第2级物料衡算：R1 + E3 = R2 +E2 第n级物料衡算：
二、单级萃取流程及计算
1. 单级萃取流程
2. 单级萃取计算
（1）各液相组成均用A的质量分数表示 （2）已知：相平衡条件、原料液用量F及xF、萃余相组成xR （3）计算：溶剂用量S、萃余相量R、萃余相量E及组成yE （4）计算方法：解析法、图解法
3. 图解法
S FM FM S F F SM SM R EM R, E E RM R E F S
yA、yB：萃取相中溶质A、原溶剂B的质量分数 xA、xB：萃余相中A、B的质量分数
2. 分层
萃取剂与原溶剂具有较大密度差、具有适中表面张力， 使萃取相与萃余相能较快分层
3. 回收性
分层后两相，常以蒸馏法分离、回收萃取剂 （1）萃取剂与其他组分的a大，浓度低组分为易挥发组分 （2）被萃物挥发度低时，萃取剂汽化热要小
生物制药工艺学复习总结全解
《生物制药工艺学》第四章萃取分离法（答案）一、填空题1、常用的萃取方法有：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。
2、影响溶剂萃取的因素：乳化和破乳化、PH的影响、温度和萃取时间的影响、盐析作用的影响、溶剂种类、用量及萃取方式的影响。
3、破乳方法有：加入表面活性剂、离心、加电解质、加热、吸附法破乳、高压电破乳、稀释法、超滤、反应萃取。
4、常用的破乳剂有：阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂。
二、名词解释1、液-液萃取：是指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法，根据所用溶剂的性质不同或萃取机制不同，可将液-液萃取分为多种类型。
2、萃取：在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中与提取的物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称为萃取剂。
料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。
3、反萃取（stripping）：是将萃取液与反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液，有时也可以是水）相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相，可把这种过程看作萃取的逆过程。
4、分配定律：即在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不能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。
5、萃取因素：也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比，通常以E表示。
6、萃取率（percentage extraction）：生产上常用萃取率来表示一种萃取剂对某种溶质的萃取能力，计算萃取效果，其公式为：7、分离因素：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。
三、问答1、简述溶剂萃取法的优点。
答：①操作可连续化，反应速度快，生产周期短；②对热敏物质破坏少；③采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。
2、简述选择萃取溶剂应遵守的原则。
答：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择与药物结构相近的溶剂；②选择分离因数大于1的溶剂；③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；④尽量选择毒性低的溶剂；⑤溶剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。
生物分离工程第四章萃取
的物理量）
编辑课件
12
二、分配定律与分配平衡
化学势是活度的函数：
编辑课件
13
二、分配定律与分配平衡
所以，分配定律只有在较低浓度范围内成立。A是一个重要
的特征参数，与溶质浓度和两相性质有关。
• 分配系数：在多数情况下，溶质在各相中并非以一种分子
形态存在，特别是在化学萃取中，通常用溶质在两相中的 总浓度之比表示溶质的分配平衡，该比值称为分配系数。
到平衡时料液相和萃取相中溶质编的辑课浓件度。
17
三、液液萃取设备及其设计的理论基础
• 萃取因子或萃取因素E
溶质在萃取相和萃余相中数量（质量或物质的量）的比值
• 萃余分率（ ）：萃余相中溶质的数量与料液相中溶质的
初始数量之比。
• 收率或萃取分率：萃取相中溶质的数量与料液相中溶质
的初始数量之比。
编辑课件
或
编辑课件
14
二、分配定律与分配平衡
• 相比：指一个萃取体系中，一个液相和另一个液相的体积之
比。用R表示：
R = V1
V2
• 分离系数β（分离因子）
生物工程中料液一般含多种溶质，我们为了表示萃取剂对两 种溶质A和B的分离能力的大小，引入了分离系数：一定条件 下进行萃取分离时，被分离的两种组分的分配系数的比值。 是目标产物分离纯化程度的指标。
编辑课件
3
一、基本概念
②萃取依据：萃取原理
a.物理萃取 b.化学萃取 • 物理萃取：溶质根据相似相容原理在两相间达到分配平 衡，萃取剂与溶质不发生化学反应（物理因素）。
• 化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质之间发生化学反应 （如离子交换和络合反应）生成脂溶性复合分子实现溶 质向有机相的分配。
生物工业下游技术第四章溶剂萃取法解析
2019/8/26
31
DMF
DMF是多种高聚物如聚乙烯 、聚氯乙烯、 聚丙烯腈、聚酰胺等的优良溶剂，广泛用 于塑料制膜、油漆、纤维等工业；也可作 除去油漆的脱漆剂。
它能溶解某些低溶解度的颜料，使颜料带 有染料的特点。 DMF还可作从石蜡中分离 非烃成分的有效试剂。它对对苯二甲酸和 间苯二甲酸的溶解性有良好的选择性，可 在DMF中将它们分离。
2019/8/26
3
浸取
• 用有机溶剂把有用物质从固体原材料中提取到溶 液中的过程。
• 热水浸取茶叶；药酒；有机溶剂提取大豆、花生 等中的食用油。
• 浸出油：是用化学制油方法使油脂从油料中分离 出来而形成的油品。采用“六号”溶剂油将食用 油原料充分“浸泡”然后高温提取，经脱脂、脱 胶、脱水、脱色、脱臭、脱酸加工而成。油品色 浅味淡易形成溶剂油的残留。
• 乙醇具有一般伯醇的化学性质，比较活泼，是有 机合成的重要原料及溶剂。医药上常用做消毒剂 和防腐剂。乙醇还广泛用做饮料和燃料。过去， 工业乙醇中常加入少量毒性物质如甲醇等（称变 性酒精）以防止饮用。
乙醇
• 普通酒精是含95.6％乙醇和4.4％水的恒沸混合物， 沸点为78.15℃，其中的少量水分无法用蒸馏法除 去。实验室中常在普通酒精中加入生石灰回流， 再进行蒸馏，可得99.5％的乙醇。再加入金属镁 和少量碘（催化剂）回流后蒸馏，可得无水乙醇 （又叫绝对乙醇）。
2019/8/26
34
常用语
• 将供提取的溶液称为——料液（F） • 从料液中提取出来的物质 ——溶质 • 用来萃取产物的溶剂——萃取剂（S） • 溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶
液——萃取液（L或E’） • 被萃取出溶质后的料液——萃余液（R）
第四章 萃取综合
第四章萃取一、名词解释萃取：是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作。
反萃取：通过调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作成为反萃取。
分配系数：在恒温恒压条件下，溶质在互不相容的两相中达到分配平衡时，其在两相中的浓度之比为一常数，该常数称为分配系数。
即K=溶质在萃取相中的浓度/溶质在萃余相中的浓度=C2/C1。
分离因子：萃取剂对溶质A和B的选择或分离能力可以用分离因子表示。
即α=(C2A/CIA)/(C2B/C1B)=KA/KB(C:浓度；下标1,2分别表示萃余相和萃取相；A、B：溶质；α越大，A和B越容易分离，分离效果越好)超临界流体：物质均具有其固有的临界温度和临界压强，在P-T相图上称为临界点，在临界点以上物质处于即非液体也非气体的超临界状态，这时的物质称为超临界流体。
化学萃取：化学萃取是指利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合因子实现水溶性溶质向有机相的分配，主要用于一些氨基酸和极性较大的抗生素的萃取。
双水相体系：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，并且在两相水分均占有很大比例，即形成双水相系统。
萃取因子：即萃取平衡后萃取相和萃余相中质量之比。
用E表示。
盐效应：由于同一双水相系统中添加不同的盐产生的相间电位不同，故分配系数与静电荷数的关系因无机盐而异，这称为盐效应。
二、选择1.萃取利用的是物质在两相之间的___B___不同来实现分离或纯化。
A.溶解度比B.分配系数C.分离系数D.稳定常数2.下列搭配中不适合双水相萃取的是____C__。
A.聚乙二醇/磷酸盐B.葡聚糖/甲基纤维素C.聚乙二醇/丙三醇D. 聚乙二醇/葡聚糖3.荷电溶质分配系数的对数与溶质的净电荷数成___A___关系，称为______。
A.正比/盐效应B.指数/塞曼效应C.非线性/道南效应D.反比/法拉第效应4.对于超临界流体萃取，溶解萃取物时通常__C____；分离萃取物时通常______。
第四章 萃取
六、萃取过程的类型
1. 单级萃取
2. 多级萃取
•
•
错流多级萃取
逆流多级萃取
七、萃取过程的设备
1. 混合设备
• 搅拌罐
• 管式混合器
• 喷嘴式混合器
2、分离设备
• 重力分离设备——沉降式
• 离心力分离设备——碟式、管式、倾析式
思考题
1. 2. 3. 何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？ 在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？ 何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？
第四章 萃取分离法
一、 概述
1. 定义——利用物质在互不相溶的水相与有机相间的
分配系数不同而达到分离的过程，也称溶媒萃取。
2. 特点——浓缩倍数和纯化倍数较高，可连续、多级
操作，溶剂耗量大，对设备、安全要求高
3. 应用——生物小分子物质：抗生素、有机酸、氨基
酸等
4、萃取的原理——分配定律
1)
•
分配定律公式推导
– – – 盐析效果 去乳化 增大水相密度
c) 温度
– T↑，K↑，互溶性↑，效率↓
–
T↓，K↓，稳定性↑，传质速率↓
d) 带溶剂
– 酸性物质+脂肪碱（十二烷胺、四丁胺等）
– 碱性物质+脂肪酸（月桂酸等）
7、乳化现象和去乳化
1) 乳化现象
有机相
乳化层 水 相
2）乳状液及其类型
• • 乳状液——一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的 液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。 类型——油包水（W/O ）型和水包油（O/W ）型两大类
K 有机相（萃取相、轻相）
AH
A- + H+
第四章萃取分离法详解
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
理论收率：
111 10 % 0E 10 %0
E1
E1
例如：
洁霉素在20℃和pH10.0时表观分配系数〔丁 醇/水〕为18。用等量的丁醇萃取料液中的 洁霉素，计算可得理论收率
1 1810% 09.4 7%
第四章萃取分离法详解
根底知识
• 萃取又称溶剂萃取，亦称抽提〔通用于石 油炼制工业〕，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，实 现组分别离的传质别离过程，是一种广泛 应用的单元操作。
• 将溴水和苯在分液漏斗里混合后振荡、静 置〔静置后液体分层，Br2被溶解到苯里 ，苯与水互不相溶，苯比水轻在上层，因 溶有Br2呈橙红色，水在下层为无色〕、 分液即完成萃取
1 81
假理设论改收用率1：1/3体 积丁6醇1 萃0 取% 0 ，E8 1.57% 811/3 6
61
注：当分配系数一样而萃取剂用量减少时， 其萃取率下降。
〔二〕多级错流萃取
萃余率：
nE11E2 11 En110 % 0
理论收率
n
1
E1n
10% 0
1 n 1E 11 n 1% 0 0 E E 1 1 n n1 1% 00
• ①多级错流萃取。料液和各级萃余液都与新颖的萃 取剂接触，可达较高萃取率。但萃取剂用量大，萃 取液平均浓度低。
• ②多级逆流萃取。料液与萃取剂分别从级联〔或板 式塔〕的两端参加，在级间作逆向流动，最后成为 萃余液和萃取液，各自从另一端离去。料液和萃取 剂各自经过屡次萃取，因此萃取率较高，萃取液中 被萃组分的浓度也较高，这是工业萃取常用的流程 。