15§231萃取分离原理及设备
萃取分离原理及设备
双水相萃取
双水相萃取原理：基于物质在双水相体系中的选 择性分配。
双水相体系：某些有机物之间或有机物与无机盐 之间，在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶 的两相或多相水相体系。
常用生物分离的双水相体系：PEG－Dextran系列 和PEG－无机盐系列。
15-轻相送料管 16-重相送料管 17-向心泵
A-干燥段 B-澄清段 C-分离段 D-入口 E-排渣口 F-调节盘 G-调节管 H-重液出口 K-轻液出口
超临界流体萃取的基本原理
相
气体(G) 超临界流
(SCF) 液体(L)
密度(g/ml)
10-3 0.3～0.9
1
扩散系数 (cm2/s)
10-1 10-3～10-4
萃取分离原理及设备
报告小组:第一小组
萃取法比化学沉淀法分离程度高；比离 子交换法选择性好，传质快；比蒸馏法能耗 低且生产能力大；周期短，便于连续操作和 自动控制。
分为：1、溶剂萃取（小分子） 2、双相萃取（大分子）
• 萃取原理 • 溶剂萃取 • 双水相萃取 • 萃取操作过程及设备 • 超临界流体萃取
双水相萃取方法
两 级 双 水 相 萃 取 酶 的 流 程
1-细胞悬浮液 4-PEG-盐贮罐 7-废渣相贮罐 10-酶液贮罐
2-细胞破碎机 5-混合器 8-暂贮罐
3-冷却机 6-离心机 9-盐贮罐
萃取操作过程及设备
• 液-液萃取设备应包括三部分：混合部分、分离部 分和溶剂回收设备。
（一）混合设备
混合罐
萃取分离的实质是利用欲分离组分在溶剂中与 原料液中溶解度的差异来实现。
欲提取物—溶质 萃取溶剂—萃取剂 溶质转移到萃取剂中—萃取液 剩余料液—萃余液
萃取设备的原理
萃取设备的原理
萃取设备的原理是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。
以下是几种常见的萃取设备及其工作原理：
1.微波萃取设备：该设备利用微波加热将原料中的有效成分进行分解、裂解、挥发等反应后，使水分子产生共振效应，从而使水分子被活化。
然后通过离心装置将水分子从水中分离出来，再经过过滤装置除去杂质后得到高浓度的萃取液。
2.超声波萃取设备：其利用超声波在液体中传播时产生的空穴效应和邻近效应来提取物质的一种方法。
3.逆流色谱法设备：其采用一种特殊结构的固定相来分离混合物中各组分的方法。
4.固相微萃取设备：其利用固体颗粒的表面官能团与溶剂之间的相互作用力来进行溶质的选择性提取的技术。
不同的萃取设备适用于不同的物料和环境，选择合适的萃取设备可以提高萃取效率、降低成本、减少对环境的污染等。
萃取过程及设备
萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分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，用选定的溶剂分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。
如用苯分离煤焦油中的酚；用有机溶剂分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，用溶剂分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（或说化学反应），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。
用溶剂从液体混合物中提取其中某种组分的操作称为液/液萃取。
萃取是利用溶液中各组分在所选用的溶剂中溶解度的差异，使溶质进行液液传质，以达到分离均相液体混合物的操作。
萃取操作全过程可包括：1．原料液与萃取剂充分混合接触，完成溶质传质过程；2．萃取相和萃余相的分离过程；3．从萃取相和萃余相中回收萃取剂的过程。
通常用蒸馏方法回收。
现以提取含有A、B两组分的混合液中的A组分为例说明萃取操作过程。
选用一种适宜的溶剂S，这种溶剂对欲提取的组分A应有显著的溶解能力，而对其它组分B应是完全不溶或部分互溶（互溶度越小越好）。
所选用的溶剂S称为萃取剂。
待分离的混合液（含A+B）称为原料液，其中被提取的组分A称为溶质，另一组分B（原溶剂）称为稀释剂。
萃取过程的三个步骤：（1）首先将原料液（A+B）与适量的萃取剂S在混合器中充分混合。
由于B与S不互溶，混合器中存在S与（A+B）两个液相。
进行搅拌，造成很大的相界面，使两相充分接触，溶质A由原料液（稀释剂B）中经过相界面向萃取剂S中扩散。
直观演示7大萃取设备的结构和原理
直观演示7大萃取设备的结构和原理萃取（Extraction）是分离液体混合物的一种单元操作，依据液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，俗称抽提。
萃取设备——离心萃取机————混合·沉降萃取器————脉冲筛板萃取塔————筛板萃取塔————填料萃取塔————往复筛板萃取塔————转盘筛板萃取塔——萃取设备简介萃取设备又称萃取器，其作用是实现两液相之间的质量传递。
对萃取设备的基本要求是使萃取系统的两液相之间能够充分混合、紧密接触并伴有较高程度的湍动；同时使传质后的萃取相与萃余相能够较完善的分开。
萃取设备的种类很多，按两相接触方式，可分为逐级接触式和连续接触式；按形成分散相的动力，可分为无外加能量与有外加能量两类，前者只依靠液体送入设备时的压力和两相密度差在重力作用下使液体分散，后者则依靠外加能量用不同的方式使液体分散；此外，根据两相逆流的动力不同，可分为重力作用和离心力作用两类。
常用的萃取塔型①转盘塔在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室，每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。
这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。
转盘塔结构简单，处理能力大，有相当高的分离效能，广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。
②脉动塔在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。
由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体作往复脉动。
脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流，促使液滴细碎和均布。
脉动塔能达到更高的分离效能，但处理量较小，常用于核燃料及稀有元素工厂。
③振动板塔将筛板连成串，由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向作往复运动，借此搅动液流，起着类似于脉动塔中的搅拌作用。
萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。
先从液体流量除以操作速度，得出塔截面，算出塔径。
然后根据塔的特性以及物系性质和分离要求，确定传质单元高度和传质单元数，最后两者相乘即得塔的工作段高度。
萃取分离原理及设备介绍
萃取分离原理及设备介绍1. 萃取分离原理萃取分离是一种常用的化学分离技术，它利用两种互不相溶的溶剂将混合物中的成分分离出来。
其原理基于成分在不同溶剂相中的溶解度差异，实现了混合物的分离。
在萃取分离过程中，通常使用两种溶剂：萃取剂和被萃取物。
萃取剂是选择性地溶解其中一种或几种成分，而被萃取物是需要被分离的混合物。
萃取剂和被萃取物相接触后，它们会通过扩散作用逐渐分离，并在两相界面上达到平衡分配。
最终，我们可以通过分离两相，将萃取物和被萃取物分别提取出来。
2. 萃取分离设备萃取分离设备是实现萃取分离过程的关键工具。
根据不同的需求，有多种不同类型的设备可供选择。
2.1 液液萃取设备液液萃取设备是最常见的一类设备，它主要用于两相体系的分离。
常见的液液萃取设备包括：•液液萃取漏斗：它是最简单的分离设备之一，通常用于小规模实验室萃取。
液液混合物被注入漏斗中，通过分离液液两相的重力作用，实现分离。
•回流萃取器：回流萃取器是一种连续操作的设备，可以用于大规模的工业生产。
它通常由萃取塔和回流装置组成，具有较高的分离效率和生产能力。
2.2 固液萃取设备固液萃取设备主要用于将溶质从固态物质中萃取出来。
常见的固液萃取设备包括：•过滤装置：过滤装置通过滤网或滤纸将混合物中的固体颗粒分离出来。
这种设备适用于溶液中含有较多固体颗粒的情况。
•离心机：离心机利用离心力将溶质从固体基质中分离出来。
这种设备适用于溶液中含有微小颗粒的情况。
2.3 气相萃取设备气相萃取设备主要用于将挥发性物质从液体或固体基质中萃取出来。
常见的气相萃取设备包括：•萃取头：萃取头是一种装有吸附材料的小型装置，用于从气体中吸附目标物质。
它常用于分析实验室中进行样品前处理。
•挥发性物质萃取器：这种设备通过加热产生蒸汽，将挥发性物质从基质中蒸馏出来。
蒸馏后的气体再通过冷凝器冷却并收集。
3. 萃取分离的应用萃取分离技术在化工、制药、环境保护等领域有着广泛的应用。
在化工领域，萃取分离常用于提纯化学品、回收溶剂和分离相互溶解的成分等。
萃取过程与设备
2. 化学萃取
化学萃取是伴有化学反应的传质过程。可分为五类 ➢ 络合反应萃取
在此萃取反应中，溶质和萃取剂皆是中性分子，两者 通过络合反应结合成为中性溶剂络合物后进入有机相。 进行络合反应的萃取剂主要是中性含磷萃取剂、中性 含硫和含氧萃取剂。 ➢ 阳离子交换反应萃取 此类萃取反应中萃取剂为一弱酸性有机化合物，溶质 在水相中以络离子形式存在，萃取时，水相中溶质的 阳离子取代出萃取剂中的氢离子，故称为阳离子交换 反应萃取。
12 3 4 5
68
A
BC
17 16 D 15
9 10
11 H K14
图9-12 Westfalia 生产的三相倾析式离心机 1-三角皮带 2-差速变动装置 3-转鼓皮带轮 4-轴承 5-外壳 6-分离盘 7-螺旋输送器
8-轻相分布器 9-排渣口 10-转鼓 11-调节环 12-重液出口 13-轻注出口 14-转鼓主轴承 15-轻相送料管 16-重相送料管 17-向心泵
➢ 加合反应萃取（协同萃取）
萃取体系中含有两种或两种以上萃取剂，如被萃取组 分的分配系数显著大于每一萃取剂（浓度及其它条件 皆相同）单独使用时的分配系数之和，即为加合反应 萃取。
➢ 带同萃取反应Βιβλιοθήκη 某一溶质不被萃取或很少被萃取，但当其与另一溶质 同时被萃取时，它却能被萃取或者分配系数显著增大， 这种现象称为带同萃取。
工作机理：转鼓与螺旋输送器在摆线针形行星宙轮 的带动下，以一定的差转速同时高速旋转，形成一 个大于重力场数千倍的离心力场。料液从重相进料 管进入转鼓的逆流萃取区后受到离心场的作用，在 此与中心管进入的轻相相接触，迅速完成相之间的 物质转移和液－液固分离，固体渣子沉积于转鼓内 壁，借助于螺旋转子缓慢推向转鼓锥端，并连续地 排出转鼓。而萃取液则由转鼓柱端经调节环进入向 心泵室，借助向心泵的压力排出。
萃取分离原理及设备介绍
萃取分离原理及设备介绍萃取分离的原理是根据组分在两种相中的分配系数不同，从而在两种相中达到不同的浓度，实现分离。
通常情况下，一种相中的萃取剂可以选择性地与某一种组分发生化学反应或形成物理吸附，从而改变组分在不同相中的分配系数，以实现分离。
萃取分离设备通常由萃取塔、萃取槽、萃取柱等组成。
其中，萃取塔是常用的设备之一，它通常由填料层和进出口管道组成。
填料层可以提供大量的接触面积，以促进两相间的质量传递和反应。
进料在萃取塔内与另一相接触，通过连续的传质和反应过程，实现组分的萃取分离。
萃取柱则是一种用于实验室规模的设备，通常用于小规模样品的分离和纯化。
除了萃取分离设备外，还有常用的分离装置如离心机、萃取漏斗等。
这些装置可以根据需要进行选择和配置，以实现不同规模和精度的分离操作。
总之，萃取分离技术是一种重要的化学分离方法，通过两种相之间的分配差异实现组分的分离。
萃取分离设备是实现该技术的关键设备，其种类和结构根据具体应用需求可进行选择和配置。
萃取分离技术是一种在化学生产、制药、环保、食品加工等领域广泛应用的重要分离技术。
它可以实现对混合物中成分的高效提取和分离，从而得到高纯度的目标组分。
萃取分离技术具有较高的选择性和适用性，可以用于处理不同性质和复杂程度的混合物。
在萃取分离过程中，通常会选择适当的溶剂或萃取剂，使混合物中的目标组分与其亲和性较大，能够在两相之间达到更高的分配系数。
通过反复的萃取操作，可以得到目标组分的富集，同时将其他组分移除，从而实现分离。
因此，萃取分离技术通常被用于制备高纯度的化学品、萃取有机物、提取药物、除去废水中的有机物等方面。
萃取分离技术的应用还涵盖了很多领域。
在化工生产过程中，萃取分离被广泛应用于有机合成、重金属离子分离、废水处理等工艺中。
在制药领域，萃取分离用于从天然产品中提取药物活性成分，或对合成药物进行纯化。
在食品加工行业，萃取分离也可以用于食品中有害成分的去除，以及各种食品添加剂的提取与纯化。
15§231萃取分离原理及设备
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机盐系列。 双水相体系在生物分离的应用：用于蛋白质、酶、核酸、
菌体、细胞、细胞器以及氨基酸、抗生素等生物小分子物质的分 离、纯化。
萃取分离原理及设备
▪ 双水相萃取(ATPP)
✓ 双水相萃取
▪ 萃取操作过程及设备
液-液萃取设备应包括三部分：混合部分、分离部分和溶剂
萃取分离原理及设备
萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取
✓ 溶剂萃取方法和理论收率的计算
单级萃取
S
混 合 器
F
L
分 离 器
R
分配系数K和萃取因数E：
K c1 ; E c1VS K VS K 1
c2
c2 VF
VF
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萃取分离原理及设备
▪ 双水相萃取(aqueous two-phase partitioning，ATPP)
✓ 双水相萃取原理 双水相萃取原理：基于物质在双水相体系中的选择性分配。 双水相体系：某些有机物之间或有机物与无机盐之间，在水
中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多相水相体系。 常用生物分离的双水相体系：PEG－Dextran系列和PEG－无
回收设备
• 喷射式混合器
✓ 混合设备
• 混合罐
• 混合管
交错喷嘴混合
同向射流混合
混合孔板
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
✓ 分离设备 • 管式离心机
• 碟式离心机
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
✓ 离心萃取机
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
✓ 离心萃取机 • 多级离心萃取机
12、故人江海别，几度隔山川。。07:12:2007:12:2007:12Thursday, March 04, 2021
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17、空山新雨后，天气晚来秋。。上午7时12分20秒上午7时12分07:12:2021.3.4
12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。07:12:2007:12:2007:12Thursday, March 04, 2021
13、不知香积寺，数里入云峰。。21.3.421.3.407:12:2007:12:20March 4, 2021
14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2021年3月4日星期四上午7时12分20秒07:12:2021.3.4
萃取分离原理及设备
萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取
✓ 溶剂萃取方法和理论收率的计算
单级萃取
S
混 合 器
F
L
分 离 器
R
分配系数K和萃取因数E：
K c1 ; E c1VS K VS K 1
c2
c2 VF
VF
m
所以单级萃取的理论收率：
未被萃取的分率＝
溶质在萃余液中的量 溶质总量
＝ c2VF
▪ 溶剂萃取 ▪ 双水相萃取 ▪ 萃取操作过程及设备
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。21.3.421.3.4Thursday, March 04, 2021
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。07:12:2007:12:2007:123/4/2021 7:12:20 AM
11、以我独沈久，愧君相见频。。21.3.407:12:2007:12Mar-214-Mar-21
9、杨柳散和风，青山澹吾虑。。21.3.421.3.4Thursday, March 04, 2021
10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。07:12:2007:12:2007:123/4/2021 7:12:20 AM
感 谢 您 的 11、越是没有本领的就越加自命不凡。21.3.407:12:2007:12Mar-214-Mar-21
15、比不了得就不比，得不到的就不要。。。2021年3月上午7时12分21.3.407:12March 4, 2021
16、行动出成果，工作出财富。。2021年3月4日星期四7时12分20秒07:12:204 March 2021
17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。上午7时12分20秒上午7时12分07:12:2021.3.4
Luwesta三级离心萃取机
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
✓ 离心萃取机 • 立式连续逆流离心萃取机
α-Laval ABE-216离心萃取机
ABE-216离心萃取机轻重液走向示意图
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
✓ 离心萃取机 • 倾析式离心萃取机
三相倾析式离心机结构
小结
➢ 萃取分离原理及设备
1
c2VF c1VS E 1
1 ＝ E K
E 1 K m
萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取
✓ 溶剂萃取方法和理论收率的计算 多级错流萃取
S1
S2
离
合
器
器
器
S3 L2
分
混
离
合
器
器
L3
分 离 器
R3
F
R1
R2
第一级
第二级
第三级
多级错流萃取的理论收率：
1
n＝
(
E (E
1)n 1)n
机盐系列。 双水相体系在生物分离的应用：用于蛋白质、酶、核酸、
菌体、细胞、细胞器以及氨基酸、抗生素等生物小分子物质的分 离、纯化。
萃取分离原理及设备
▪ 双水相萃取(ATPP)
✓ 双水相萃取方法
两级双水相萃取酶的流程
萃取分离原理及设备
▪ 萃取操作过程及设备
液-液萃取设备应包括三部分：混合部分、分离部分和溶剂
1
或
1 n＝1
( E1
1)(E2
1 1)(En
1)
萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取
✓ 溶剂萃取方法 多级逆流萃取
多级逆流萃取的理论收率:
1
n＝
E(En E n1
1) 1
萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取
✓ 影响萃取操作的因素 1. 萃取剂的选择 2. pH的范围 3. 温度的确定 4. 盐析、带溶剂、去乳化的作用
9、没有失败，只有暂时停止成功！。21.3.421.3.4Thursday, March 04, 2021
10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。07:12:2007:12:2007:123/4/2021 7:12:20 AM
11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。21.3.407:12:2007:12Mar-214-Mar-21
萃取与色谱分离设备
➢ 萃取分离原理及设备
▪ 溶剂萃取 ▪ 双水相萃取 ▪ 萃取操作过程及设备
➢ 离子交换分离原理及设备
▪ 离子交换树脂及其分离原理 ▪ 离子交换设备及计算
➢ 吸附分离原理及设备
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➢ 色谱分离原理及设备
▪ 色谱分离原理 ▪ 色谱分离操作条件及设备 ▪ 色谱分离过程的放大