萃取和反萃取概念
反萃取原理和操作方法
反萃取原理和操作方法1. 反萃取原理是指将已被萃取的物质重新从溶剂中分离出来的过程。
这是一种常用的化学分离和提取技术。
- 反萃取的目的是将溶液中的目标物质从溶剂中分离出来，以得到纯净的目标物质。
- 反萃取的过程可以分为三个基本步骤：吸附、洗脱和回收。
2. 反萃取的操作方法通常涉及以下步骤：- 准备溶液：将已被萃取的物质溶解在适当的溶剂中，形成初始溶液。
- 加入反萃取剂：将反萃取剂加入初始溶液中，使目标物质与反萃取剂发生反应。
- 分离反萃取物：通过合适的方法（如离心、滤液或萃取等）将反萃取物与溶剂分离。
- 洗脱目标物质：通过洗脱剂的作用，使目标物质从反萃取物中脱离。
- 回收目标物质：将洗脱得到的溶液进行适当处理，以获得纯净的目标物质。
3. 反萃取原理常用于从溶液中提取金属离子、有机物和生物活性分子等目标物质。
- 对于金属离子的反萃取，通常使用配体溶液作为反萃取剂，通过配位反应将金属离子与配体络合，从而将其从溶液中分离出来。
- 对于有机物的反萃取，通常使用有机溶剂作为反萃取剂，并通过调整溶剂的极性、酸碱性等参数，使目标有机物从溶液中分离出来。
- 对于生物活性分子的反萃取，常常借助亲和层析、吸附柱等技术，用特定的固相材料作为反萃取剂，从溶液中选择性地吸附和洗脱目标分子。
4. 反萃取过程中，反萃取剂的选择非常重要。
反萃取剂应具有和目标物质发生选择性反应的能力。
- 反萃取剂的化学性质和溶剂性质是选择的关键因素。
它们应受到目标物质的化学性质、极性和溶解性等因素的影响。
- 反萃取剂的浓度和用量、反应温度和反应时间等因素也会影响反萃取效果。
5. 反萃取过程中还需要注意反应的平衡性。
根据化学反应平衡原理，溶液中存在的化学物质浓度越高，达到平衡所需的反应时间就越短。
- 为了减少反萃取过程中的浓度差，可以进行多次反萃取循环，或者通过改变反萃取剂的浓度、温度等条件，进一步促进反应的平衡。
6. 在反萃取过程中，溶剂的选择和使用非常重要。
萃取课件专题知识课件
=K0 /(1 ＋10 pH － pK )
对于弱碱性电解质
K
K0
Kp
Kp H
=K0 /(1 ＋10 pK － pH )
K0－只与T、P有关； K－与T、P和pH有关 K可经过试验求出，而K0不能，可由公式求出。
有机溶剂旳选择
根据相同相溶旳原理，选择与目旳产物极性相近 旳有机溶剂为萃取剂，能够得到较大旳分配系数 （根据介电常数判断极性）；
溶剂萃取概述
分液漏斗
有机相 水相
一般工业液液萃取过程
料液 （待分离物
质＋杂质 萃 取
萃取液 （待分离物 质＋少量杂质
洗 涤 剂
洗 涤
萃取剂 ＋稀释剂
杂质+少量 萃残液 待萃物质 （杂质）
反
萃 萃取剂＋稀释剂
剂
（待返回使用）
待反 萃萃 物取 质
产物（待萃物质）
生物萃取与老式萃取相比旳特殊性
生物工程不同于化工生产，主要体现在生物 分离往往需要从浓度很稀旳水溶液中除去大 部分旳水，而且反应液中存在多种副产物和 杂质，使生物萃取具有特殊性。
青霉素旳分配平衡
弱电解质旳分配系数：
热力学分配系数K0 ：萃取平衡时，单分子化 合物溶质在两相中浓度之比。
Kp=
弱酸性电解质K0＝ [AH]/[AH] 弱碱性电解质K0 ＝ [B]/[B]
弱电解质旳表观分配系数K：
分配达平衡时，溶质在两相旳总浓度之比
对于弱酸性电解质
H K K0 K p H
亲水
亲油基团 亲油
亲水基团伸向水中，亲油基团伸向油中。
乳浊液类型
当将有机溶剂（通称为油）和水混在一起搅拌时，可
能产生两种形式的乳浊液。
有机物分离和提纯的常用方法
有机物分离和提纯的常用方法1.蒸馏：蒸馏是一种经典的分离和提纯方法，适用于具有不同沸点的有机物混合物。
通过加热混合物，使其中沸点较低的有机物蒸发为气体，然后在冷凝器中冷凝为液体，从而实现分离。
常用的蒸馏方法包括简单蒸馏、真空蒸馏和分馏等。
2.萃取：萃取是利用不同有机物在不同溶剂中的溶解度不同，从而实现分离和提纯的方法。
常见的萃取方法包括常压萃取和反萃取。
常压萃取是将待分离的混合物与适合的溶剂接触，使其中一个或多个有机物溶解到溶剂中，从而实现分离。
反萃取是从溶剂中将之前溶解的有机物重新提取出来。
3.结晶：结晶是通过控制溶液中溶质在溶剂中的浓度，使溶质逐渐从溶液中析出晶体的过程。
通过结晶可以实现有机物的纯化和提纯。
常见的结晶方法包括普通结晶、溶剂结晶和慢性结晶等。
4.纯化：纯化是指通过对有机物进行一系列的加工和处理，去除其中的杂质，使有机物达到较高纯度的过程。
常用的纯化方法包括重结晶、冻结干燥、溶剂萃取和分离纯化等。
5.凝固：凝固是指通过控制温度使有机物从液态转变为固态的过程。
通过凝固可以实现有机物的分离和提纯。
常见的凝固方法包括冷却和冷冻等。
6.过滤：过滤是将固体颗粒从液体中分离的方法。
常见的过滤方法包括重力过滤、压力过滤和吸滤等。
过滤可以用于分离具有不同粒径和不溶性的固体颗粒。
7.分液：分液是利用具有不同密度的有机物在溶剂中的分层现象进行分离的方法。
常见的分液方法包括漏斗分液和离心分液等。
除了上述常用的分离和提纯方法，还有许多其他的方法，如层析、电离、扩馏和萃取桶等。
这些方法在不同的实验和工业环境中都有广泛的应用。
选择适合的方法取决于具体的有机物性质、分子量、溶解度等因素。
(二)制药分离工程(二)萃取
由分配系数的计算可知，无论是物理萃取还是 化学萃取，水相pH值对弱电解质分配系数有显 著影响。
物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH 降低而增大，而弱碱性电解质则正相反，而分 配系数又直接影响萃取收率；另外，溶液的pH 也影响药物的稳定性。
应用： 1）红霉素萃取 红霉素是碱性电解质，在乙酸戊酯和pH 9.8的水相之间 分配系数为44.7，而水相pH 降至5.5时，分配系数降至
多数情况下，溶质在各相中并非以同一种分子 形态存在，特别是化学萃取中，这时分配系数 常用溶质在两相中的总浓度之比来表示，
适应条件：
当生成物浓度很低时，可表示成Henry型 平衡关系：y=mx；
当溶质浓度很高时，用Langmuir型平衡关 系.
• 萃取因子E：萃取平衡后萃取相与萃余相中
目标产物质量之比，是衡量萃取效率的指标 之一。
中，相分散和相分离容易； 毒性低，腐蚀性小，使用安全； 容易回收和再利用；
不与目标产物发生反应。 举例：常用于抗生素萃取的有机溶剂有醇类、 乙酸酯类及甲基异丁基甲酮等。
水相pH pH in the aqueous phase
– 对弱电解质萃取，水相pH影响分配系数（如
青霉素）
– in the case of extraction of weak electrolyte pH of the aqueous phase influence m (for example the extraction of penicillin).
– 应用：广泛应用于抗生素及天然植物中 有效成分的提取。如利用乙酸丁酯萃取 青霉素。
化学萃取 Chemical extraction (reactive extraction)
定义：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分子实现溶质 向有机相的分配。
萃取反萃取方程式
萃取反萃取方程式嘿，朋友们！今天咱们来聊聊化学里超级有趣的萃取和反萃取，这就像是一场化学物质的“搬家”游戏呢。
首先来说说萃取。
想象一下，溶液里的各种溶质就像是住在集体宿舍里的小伙伴们，有的时候我们想要把其中一部分小伙伴单独拉出来玩。
比如说碘（I₂）在水溶液里，就像一个小透明混在一群小伙伴中。
这时候我们加入四氯化碳（CCl₄），这就好比开来了一辆超级酷炫的专车。
碘在四氯化碳里的溶解度比在水里大多啦，于是就发生了这样神奇的反应：I₂（aq）+ CCl₄（l）⇌ I₂（CCl₄）。
这就像碘看到了豪车（四氯化碳），毫不犹豫地跳上去，从水溶液这个“大杂院”跑到了四氯化碳这个“豪华单间”里。
然后呢，反萃取登场啦。
这就像是玩腻了的碘又想回到水溶液这个大家庭。
我们可以加入一些还原剂，比如亚硫酸钠（Na₂SO₃）。
这就像是一个神奇的召回使者。
反应方程式是：I₂（CCl₄）+ 2Na₂SO₃（aq）+ H₂O （l） = 2NaI（aq）+ Na₂SO₄（aq）+ 2HCl（aq）。
这时候的碘啊，就像被召回的小宠物，从四氯化碳这个“小天地”又回到了水溶液这个“大怀抱”。
再比如铜离子（Cu²⁺）在水溶液里，我们加入有机萃取剂，像磷酸三丁酯（TBP），反应就像Cu²⁺（aq）+ 2TBP（l）⇌ Cu(TBP)₂²⁺（有机相）。
铜离子像是被有机萃取剂这个“大磁铁”给吸走了，从水相跑到了有机相。
要是想把铜离子再弄回来进行反萃取呢，我们可以加入酸，比如硫酸（H₂SO₄）。
反应方程式是Cu(TBP)₂²⁺（有机相）+ H₂SO₄（aq）= Cu²⁺（aq）+ 2TBP（l）+ SO₄²⁻（aq）。
这就像铜离子被酸这个“大力士”又给拽回了水溶液里，整个过程就像一场化学物质的奇幻之旅。
你看，萃取和反萃取就这么有趣。
就像是溶质们在不同的化学“住所”之间来回穿梭，一会儿在这个房子里，一会儿又被召唤到那个房子里。
第二章液液萃取
2021/4/4
第二章液液萃取
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• 几种特殊溶剂：醋酸丁酯、丁醇、戊醇、丁酮、甲 基叔丁基醚、这些溶剂在水中或酸性水中溶解度不 大。适用于萃取在酸性水中溶解度大的物质。
• 普通含氧原子的溶剂在酸性溶液中，易与氢离子形 成氢键而易溶于水，而这些含氧的大分子溶剂由于 位阻大，阻碍了氢键的形成，故在水中溶解度小。
③ 溶质质点进入溶剂形成的空穴：溶质分子与溶剂分子相互作 用放出能量，顺序为：均为非极性分子<一为非极性分子、 一为极性分子<均为极性分子<溶质被溶剂溶剂化。
➢ 溶剂化是指一定数目的溶剂分子较牢固的结合在溶质质点上，
有溶剂化能力的溶剂称为溶剂化溶剂，水、醇、丙酮等【溶
2021剂/4/4化溶剂的结构特点？】第。二章液液萃取
kA
yA xA
kB
yB xB
分配系数反映了被萃组分在两个平衡液相中的分配关系，
分配系数的值越大，被萃物越容易进入萃取相，萃取分离
效果越好。k与溶剂的性质和温度有关，在一定的条件下
为常数，应根据实验来测定；k=0，表示待萃取物不被萃
取，k=∞，表示完全被萃取。
2021/4/4
第二章液液萃取
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2. 选择性系数（分离系数）
➢如果原料液中含有组分A与B，萃取剂对溶质A和B分离能力 的大小，可用选择性系数β表示。 ➢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。 ➢β值的大小反映了被萃相中两种物质可被某种萃取剂所分离 的难易程度。
yA KA yB
Kb xA xB
➢与精馏中的相对挥发度一样，选择性系数值越远离1，两种 物质越容易分离；反之则不容易。
基本概念基本概念利用组分在两个互不相溶或部分互溶的液相中的溶解度利用组分在两个互不相溶或部分互溶的液相中的溶解度差异而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为液差异而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为液液萃取也叫溶剂萃取液萃取也叫溶剂萃取
药品生物技术《1溶剂萃取的基本概念》
• 萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物 质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的 生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中 所混有的其它杂质〔如中间代谢产物、杂蛋白等〕分配在另一相中， 这样就能到达某种程度的提纯和浓缩。
• 萃取在化工上是别离液体混合物常用的单元操作，在发酵 和其它生物工程生产上的应用也相当广泛，
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内容总结
一、溶剂萃取。萃取的根本概念。①萃取 : 溶质从料液转移到萃取剂的过程。②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。在完成萃 取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步别离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取〔Bac etraction。③物 理萃取和化学萃取：物理萃取的理论根底是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反响的平衡定律。萃取剂：用以进行萃取的溶剂，
• 萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化， 所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物 的 提取上。
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萃取过程
｝ 溶质Ａ 料液 稀释剂Ｂ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
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Light phase
萃取剂
Heavy phase
第三页，共六页。
第四页，共六页。
萃取的根本概念
萃取法是利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的 溶解度的差异而实现别离的。
料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液， 溶质：其中欲提取的物质， 萃取剂：用以进行萃取的溶剂， 萃取液：经接触别离后，大局部溶质转移到萃取剂中， 得到的溶液，
萃余液：被萃取出溶质的料液。
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食品分离技术(3)萃取技术1
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萃取百分率
E
溶质溶 在质 有的 机总 相量 中的量
mo mo mw
coVo coVo cwVw
co
co cw cw Vw
Vo
D DR
其中
R
Vw Vo
称为相比
当 R = 1 时，
E
D D 1
D
1 10 100 1000
E % 50 91 99 99.9
在实际工作中，人们所关注的是被萃物分配在两 相中的实际总浓度各为多少，而不是它们的具体存 在的型体。
分配比
D CA(有机 ) C（A 水）
即，在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物 质在有机相和在水相的总浓度之比。
9
分配系数和分配比的比较
●概念不同，关注的对象有差别 ●两者有一定的联系
KD表示在特定的平衡条件下，被萃物在两相中的 有效浓度（即分子形式一样）的比值；而D表示实际 平衡条件下被萃物在两相中总浓度（即不管分子以 什么形式存在）的比值。分配比随着萃取条件变化 而改变。
丁酯逆流萃取
萃取液
乳酸沉淀
分解转碱
红霉素乳酸盐 调 pH9.8, 溶于丙酮 红霉素碱
加水
红霉素碱成品
结晶
18
2. 温度T
◆ T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ ◆ T影响分配系数
例：pen ― T↑ 水中的溶解度↑ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑ 红霉素、螺旋霉素― T↑ 水中的溶解度↓ ∴ 萃取时 T ↑使K ↑ ；反萃时 T ↓使K反↓
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举例：
青霉素 ( pK2.75 ) 工业钾盐 ：
预处理及过滤
发酵液
滤洗液
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萃取和反萃取概念
萃取
溶剂萃取简称萃取，它是利用溶质在两种不相混的液体之间的不同分配来达到分离和富集的目的。
比如：采用Acorga M5640(美国CYTEC公司生产)萃取剂从含铜的水溶液中回收铜。
萃取剂和料液是不相混溶的两种液体，在一定的条件下萃取剂可以将铜离子从水溶液中提取出来，这个过程可简单地用化学方程式表示：
上式中，RH代表萃取剂。
这个化学反应式是可逆的，萃取剂RH可以与溶液中的铜离子Cu2+作用生成
R2Cu,这是正反应,称为萃取过程；当用硫酸与R2Cu作用又可以将铜离子释放出来，萃取剂获得再生，可以复用，这是逆反应，称为反萃取过程。
有机相和水相
有机相通常是由萃取剂和稀释剂组成的，萃取剂能够选择性地与被萃的金属离子相结合。
稀释剂一般都用煤油，比重较小，属于惰性溶剂与金属离子不发生化学作用，其目的只是用来调节萃取剂的浓度，降低有机相的黏度和比重，这样有利于分相。
此处说明一下，一般萃取剂工厂用的煤油不是普通灯用煤油，而是磺化煤油。
磺化是用硫酸除掉煤油中的芳烃或不饱和烃的化合物。
因为这些不饱和烃的化合物在萃取时容易氧化，破坏萃取平衡及分相。
目前这种煤油是在石油裂化分馏时截取一定馏份而产生出的，如上海炼油厂所产的260#煤油含的芳烃小于10％，闪点70℃。
水相即为含金属离子的水溶液，比如含铜的矿坑废水或含铜的各类浸出液，当水相与有机相在一定条件下混合时，水相中的铜离子即被萃入有机相中。
当水相和有机相混合一定的时间后，静置、分相，此时的水相称为萃余液．
含硫酸的水溶液与含铜的负载有机相混合一定时间后，静置分相，此时的水溶液称作反萃液。
相比与流比
在萃取过程或反萃取过程中，有机相体积与水相体积之比例称为相比，通常用O／A表示。
Ｏ代表有机相的体积，Ａ代表水相体积．在生产中有机相和水相都是连续给入的，此时有机相的流量与水相的流量（或反萃液）的比例称为流比，流量的单位是m3/h或L/min。
分配系数与分离系数
在萃取或反萃取的过程中，在某一条件下达到“平衡”之后，金属在有机相和水相中有一定的分配比例，我们把某种被萃取的物质在有机相中的浓度与在水相中的浓度之比称作该物质的分配系数，严格来说应叫分配比，通常用Ｄ表示．简言之，分配比表示一个萃取体系达到平衡后，被萃取物质在两相中的分配情况。
如用M5640萃取铜，达到平衡后铜的分配比为：
ＤCu=有机相中铜的浓度／水相中铜的浓度
分离系数则是表示两种金属分离的难易程度，通常用β表示，它等于两种金属在同样萃取条件下分配比的比值，如铜和铁的分离系数：
βCu ／Fe = ＤCu／DFe
β值越大(或越小)说明这两种金属越容易分离，当β=1时两种金属就分不开了。
分配比和分离系数都不是一个定值，当温度、萃取剂的组成和浓度、水相的成份和酸度、相比等条件发生变化时，分配比和分离系数都将随之变化。
在萃取工艺中希望有较大的分配比和分离系数．分配比高意味着有较高的萃取率；分离系数大，意味着两种金属分离彻底．
饱和容量与操作容量
一定浓度的有机相萃取某种金属有一个限度，达到这个限度就不能再萃取，这时的有机相的金属浓度称为饱和容量，也叫最大负荷量。
如10%的M5640对铜的饱和容量为5.3% g/l，10%Ne对铜的饱和容量为4.8 g/l。
在生产中有机相的实际能力不会达到饱和，通常只有饱和容量的60～80%，此时有机相金属浓度称为操作容量。
萃取率
萃取率表示在萃取过程中金属被萃取到有机相中的总量占原液中金属总量的百分数，通常用η表示。
如铜的萃取率：
η=（被萃到有机相中的铜金属总量／料液中铜的总量）×100%
萃取率与分配比的关系是:
η=×100%
此处，1/R即为相比O/A的倒数，计算出一个体系的萃取率就可以看出萃取的完全程度。