第四章 萃取
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K 有机相(萃取相,轻相) 有机相(萃取相,轻相)
AH
A- + H+
KP 水相(萃余相,重相) 水相(萃余相,重相)
[AH] K 得出: K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pH-pKp) [AH] K 碱性电解质,同理得出:K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pKp - pH)
1 = 2 (= 0 + RT lna )
02—01 ln( a1 / a2) = —————— RT C1/C2=K
a1 / a2 = K
2)
分配定律的适用条件
稀溶液 溶质对溶剂的互溶性没有影响 溶质在两相中同为一种分子类型
5,弱电解质的分配平衡
1)分配定律公式推导(以酸性电解质为例) AH
2)分离因素(β)
1 KA C(L,A) / C(L,B) β= —————— = KA×—— = —— C(R,A) / C(R,B) KB KB
其中: C(L,A) , C(L,B) —分别为萃取相中溶质A,B的浓度 C(R,A) ,C(R,B) —分别为萃余相中溶质A,B的浓度
6,萃取工艺条件的选择
表面活性剂
定义:由亲水憎油的极性基团(亲水基)和亲油憎水
的非极性基团(疏水基)两部分组成的分子.
疏水基
亲水基
种类:离子型(阴离子,阳离子),非离子型
HLB值(hydrophile-lipophile balance): 0—20
亲水基团的分子量 HLB值=——————————×20 疏水基团的分子量 HLB越大→O/W HLB越小→W/O
4)生物类料液引起的乳化现象
原因——蛋白质是一种天然乳化剂
种类——大多形成W/O型
5)去乳化方法
加热 稀释 离心 过滤 静电 电解质 顶替法 转型法
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
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
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
3)乳状液稳定条件=乳化剂=表面活性剂
表面活性剂在界面 上的定向排列
水包油(O/W)型
油包水(W/O)型
降低界面张力,降低表面自由能 界面电荷 界面膜 增大介质黏度
–
稳定性
b) 离子浓度
– – – 盐析效果 去乳化 增大水相密度
c) 温度
– – T↑,K↑,互溶பைடு நூலகம்↑,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
吉布斯(Gibbs)吸附公式
c dσ Γ= - —— —— RT d c
�
1)萃取剂的选择
1) 分配系数 K 2) 互不相溶性 3) 毒性低,黏度低,安全性好,价格低,易回收等
☆ 常用的萃取剂有:
乙酸乙酯,乙酸丁酯,丁醇等
2)水相条件的选择
a) pH值
– – 分配系数 K 分离因素β
[AH] K
K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pH-pKP)
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. 4. 5. 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? 在发酵工业中,去乳化有何实际意义? 某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取. 已知平衡常数K=57.0,料液流量450升/时,有机相流量20升/时. 为达到此抗生素收率为98%的要求,需要多少级的萃取过程?分 别用解析法和图解法计算.
AH
A- + H+
KP 水相(萃余相,重相) 水相(萃余相,重相)
[AH] K 得出: K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pH-pKp) [AH] K 碱性电解质,同理得出:K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pKp - pH)
1 = 2 (= 0 + RT lna )
02—01 ln( a1 / a2) = —————— RT C1/C2=K
a1 / a2 = K
2)
分配定律的适用条件
稀溶液 溶质对溶剂的互溶性没有影响 溶质在两相中同为一种分子类型
5,弱电解质的分配平衡
1)分配定律公式推导(以酸性电解质为例) AH
2)分离因素(β)
1 KA C(L,A) / C(L,B) β= —————— = KA×—— = —— C(R,A) / C(R,B) KB KB
其中: C(L,A) , C(L,B) —分别为萃取相中溶质A,B的浓度 C(R,A) ,C(R,B) —分别为萃余相中溶质A,B的浓度
6,萃取工艺条件的选择
表面活性剂
定义:由亲水憎油的极性基团(亲水基)和亲油憎水
的非极性基团(疏水基)两部分组成的分子.
疏水基
亲水基
种类:离子型(阴离子,阳离子),非离子型
HLB值(hydrophile-lipophile balance): 0—20
亲水基团的分子量 HLB值=——————————×20 疏水基团的分子量 HLB越大→O/W HLB越小→W/O
4)生物类料液引起的乳化现象
原因——蛋白质是一种天然乳化剂
种类——大多形成W/O型
5)去乳化方法
加热 稀释 离心 过滤 静电 电解质 顶替法 转型法
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
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
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
3)乳状液稳定条件=乳化剂=表面活性剂
表面活性剂在界面 上的定向排列
水包油(O/W)型
油包水(W/O)型
降低界面张力,降低表面自由能 界面电荷 界面膜 增大介质黏度
–
稳定性
b) 离子浓度
– – – 盐析效果 去乳化 增大水相密度
c) 温度
– – T↑,K↑,互溶பைடு நூலகம்↑,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
吉布斯(Gibbs)吸附公式
c dσ Γ= - —— —— RT d c
�
1)萃取剂的选择
1) 分配系数 K 2) 互不相溶性 3) 毒性低,黏度低,安全性好,价格低,易回收等
☆ 常用的萃取剂有:
乙酸乙酯,乙酸丁酯,丁醇等
2)水相条件的选择
a) pH值
– – 分配系数 K 分离因素β
[AH] K
K表= ———— = ———— [AH]+[A-] 1+10(pH-pKP)
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. 4. 5. 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? 在发酵工业中,去乳化有何实际意义? 某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取. 已知平衡常数K=57.0,料液流量450升/时,有机相流量20升/时. 为达到此抗生素收率为98%的要求,需要多少级的萃取过程?分 别用解析法和图解法计算.