第四章萃取法精讲

多级逆流萃取
n级萃取后，萃余率为：
EEn11110% 0
理论收率为
1 1E E n 1 1 1 10 % 0 E E n n 1 1 E 1 10 % 0
青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数（醋酸 丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁 酯进行二级逆流萃取， 则： E351/48.75
第四章 萃取法
第一节 溶剂萃取法
• 广义的溶剂萃取法(solvent extraction) 包括液-固萃取和液-液萃取：
• 液-固萃取又称浸取、浸提
❖ 液-液萃取指用一种溶剂将 物质从另一种溶剂（如发酵 液）中提取出来的方法。
溶剂萃取法优点：
①操作可连续化，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。
缺点：
由于有机溶剂使用量大，对设备和安全要 求高，需要各项防火防爆等措施。
一、基本概念
（一）萃取与反萃取
被提取的溶液称为料液，其中欲提取的 物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称 为萃取剂(extractant) 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。
每一种表面活性剂都有亲水和疏水基团， 两种基团的强度的相对关系称为HLB值 （hydrophile-lipophile balance）。完全 不亲水（HLB=0）和完全亲水 （HLB=20）的两种极限乳化剂作为标 准，其它表面活性剂的HLB值就处于这 两种极限值之间。
AH
有机相
Ko
AH Kp A-+H+ 水相
K表 K0 1[H KP]
11K 0p0HpKP
三、萃取方法和理论收率的计 算
（一）单级萃取
萃取因素E为
E萃 萃取 余相 相 质 总 中 中量 溶 溶 C C2 1V V质 S FK 总 V VF S 量 Km 1
式中 VF——料液体积；Vs——萃取剂的体 积；C1——溶质在萃取液的浓度； C2— —溶质在萃余相的浓度；K——表观分配 系数； m——浓缩倍数
萃取一般指用有机溶剂将物质从水相转移 到有机相的过程。
反萃取(stripping或back extraction)是将萃 取液与反萃取剂（一般为水溶液）相接触， 使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过 程，可看作是萃取的逆过程。
（二）、分配定律
能斯特分配定律：在一定温度、一定压
力下，某一溶质在互不相溶的两种溶剂
（四）、分离因素
• 料液中的溶质并非是单一的组分，除了 所需产物（A）外，还存在有杂质（B）。 分离因素(separation factor)，常用表示， 其定义为：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
βCA1/CB1 KA CA2/CB2 KB
二、溶剂萃取法的基本原理
• 抗生素在不同的pH条件下，可以有不同 的化学状态，其分配系数亦有差别，若 适度改变pH，可将抗生素自水相转入有 机相，或从有机相再转入水相，这样反 复萃取，可以达到浓缩和提纯的目的
（三）、萃取因素
• 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。若以Vl和 V2分别表示萃取相和萃余相的体积，M1 和M2分别表示溶质在萃取相和萃余相中 的平衡浓度。萃取因素（E）为：
E萃 萃余 取相 相中 中溶 溶 M M 质 质 21V V12总 总 K量 量 表V V12
水）为44.5，若用1/2体积的醋酸丁酯进行
单级萃取，则： E44.51/222.25
理论收率
1
112.2 25 10 % 09.7 5 %
2.2 2 5 1
若用1/2体积的醋酸丁酯进行二级错流萃取，
则
E1E24.451/41.1125
1
理论收率 1 1.1 1 1.1 2 1 1 2 1 5 1 .2 1 5 1 1 2 1 5 1% 0 0 9.3 9 % 2
间分配时，达到平衡后，在两相中的活
度之比为一常数。如果是稀溶液，可以
用浓度代替活度，即：
CL CR
萃取相浓度 萃余相浓度K
K 称为分配系数
应用分配定律时，须符合下列条件：
①必须是稀溶液，即适用于接近理想溶 液的萃取体系； ②溶质对溶剂的互溶度没有影响； ③溶质在两相中必须是同一分子形式， 即不发生缔合或解离。
1
n2，理论收率
18.8 7.7 2 5 1 2 5 1 8.1 7 5 10 % 09.8 8% 4
若改为二级错流萃取，第一级用1/4体积
的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁
酯，则
E1351/48.75 E2351/103.5
1
1
1 1 8 .7 5 1 1 3 .5 1 1% 0 0 9.7 7% 2
第二节 影响溶剂萃取的因素
一、乳化和破乳化
（一）乳状液的形成和稳定条件
乳化剂多为表面活性剂。分子结构特点： 一般是由亲油基和亲水基两部分组成的， 即一端为亲水基团或极性部分 ，另一端 为疏水性基团或非极性部分（烃链） 。
亲油基 (a)
亲水基
乳化剂使乳状液稳定与以下因素有关： （1）界面膜形成 （2）界面电荷的影响 （3）介质黏度
在萃取过程中，溶质在两相的分子形式常 常并不相同，仍然采用类似分配定律的公 式作为基本公式。这时候溶质在萃取相和 萃余相中的浓度，实际上是以各种化学形 式进行分配的溶质总浓度，它们的比值以 分配比(distribution ratio)表示：
D C LC L 1C L 2C L 3 C L nK 表 C R C R 1 C R 2 C R 3 C Rn
1 81
若改用1/3体积丁醇萃取， 理论收率：
E181/3 6 1
1 6 10% 08.57%
61
（二）多级错流萃取
萃余率：
nE11E2 11En110 % 0
理论收率
n
1
E1n
10% 0
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1 n 1E 11 n 1% 0 0 E E 1 1 n n1 1% 00
红霉素在pH 9.8时的分配系数（醋酸丁酯/
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%