萃取原理

液液萃取原理

液液萃取是指两个完全不互溶或局部互溶的液相接触后，一个液相中的溶质经过物理或化学作用另一个液相，或在两相中重新分配的过程。如下图。

萃取操作示意图

几个概念：

1 原溶液：欲别离的原料溶液，原溶液中欲萃取组份称为溶质

A，其余称稀释剂B

2 溶剂S：为萃取A而参加的溶剂，也称萃取剂

3 萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S较多

的一相；

4 萃余相：主含稀释剂的一相

5 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液

6 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液

萃取过程的条件：

1．两个接触的液相完全不互溶或局部互溶；

2．溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同；

3．两相接触混合和分相；

4． 溶剂S 对A 和B 的溶解能力不一样，溶剂具有选择性，即

B A B A

x x y y

其中：y 表示萃取相内组分浓度；x 表示萃余相内组分浓度。

上式说明：萃取相中A ／B 的浓度比值应大于萃余相中A ／B 的浓度比值。

典型工业萃取过程

1以醋酸乙酯为溶剂萃取稀醋酸水溶液中的醋酸，制取无水醋酸。

由于萃取相中含有水，萃余相中含有醋酸乙酯，所以萃取后产品和溶剂均须通过精馏别离实现。

2．以醋酸丁酯为溶剂萃取青霉素产品。

3．以环砜为溶剂从石油轻馏分中提取环烃；

4．以轻油为溶剂从废水中脱酚；

5．以丙烷为溶剂从植物油中提取维生素。

萃取过程的经济性

1 混合物的相对挥发度下或形成恒沸物，用一般精馏方法不能别离或很不经济；

2．混合物浓度很稀，采用精馏方法必须将大量稀释剂B 气化，能耗国道； 3 混合液含热敏性物质〔如药物等〕，采用萃取方法精制可防止物料受热破坏。

萃取过程对萃取剂要求：

① 选择性好；

② 萃取容量大；

③化学稳定性好；

④分相好；

⑤易于反萃取或精馏别离；

⑥操作平安、经济、毒性小

常用的工业萃取剂

醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇

醚类：二异丙醚；乙基己基醚

酮类：甲基异丁基酮；环己酮

酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯

磷酸酯类：己基磷酸二〔2－乙基己基〕酯、二辛基磷酸辛指、磷酸三丁酯

亚砜类：二辛基亚砜、二苯基亚砜、烃基亚砜

羧酸类：肉桂酸、脂肪酸、月桂酸、环烷酸

磺酸类：十二烷基苯磺酸、三壬基萘磺酸

有机胺类：三烷基甲胺、二癸胺、三辛胺、三壬胺

等等

典型的萃取过程及设备

1．单级萃取：混合沉清槽如图

2．多级混合—澄清槽

多级错流萃取

多级逆流萃取

3塔式接触设备：喷淋塔；板式塔；填料塔；脉动塔；转盘塔

萃取原理

萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来别离混合物的单元操作，利用相似相溶原理，萃取有两种方式：

液-液萃取，用选定的溶剂别离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。如用苯别离煤焦油中的酚；用有机溶剂别离石油馏分中的烯烃；用CCl4萃取水中的Br2.

固-液萃取，也叫浸取，用溶剂别离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥〞或“浸沥〞。

虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变〔或说化学反响〕，所以萃取操作是一个物理过程。

萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。这里介绍常用的液－液萃取。

根本原理

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。经过反复屡次萃取，将绝大局部的化合物提取出来。

分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，参加某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不管所加物质的量是多少，都是如此。属于物理变化。用公式表示。

CA/CB=K

CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数，称为“分配系数〞。

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取的典型实例。在萃取时，假设在水溶液中参加一定量的电解质〔如氯化钠〕，利用“盐析效应〞以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。

要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。

设：V为原溶液的体积

w0为萃取前化合物的总量

w1为萃取一次后化合物的剩余量

w2为萃取二次后化合物的剩余量

w3为萃取n次后化合物的剩余量

S为萃取溶液的体积

经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即：

w1/V =K w1=w0 KV

(w0-w1)/S KV+S

同理，经二次萃取后，那么有

w2/V =K 即

(w1-w2)/S

w2=w1 KV =w0 KV

KV+S KV+S

因此，经n次提取后: