萃取分离技术
现代分离方法与技术第5章萃取分离法
现代分离方法与技术第5章萃取分离法萃取分离法是一种重要的化学分离技术，广泛应用于化学工业、石油化工、制药等领域。
本文将介绍现代萃取分离法的原理、分类、应用以及新的研究进展。
萃取分离法基于物质在两个不相溶的相之间的分配行为，利用两个相之间分配系数的差异实现物质的分离。
其中，两个相分别称为萃取剂相和被萃取物相。
应用于萃取分离法的萃取剂种类繁多，包括有机溶剂、水、离子性表面活性剂等。
根据被萃取物的性质，可以选择合适的萃取剂。
根据萃取过程中溶液的物理性质的变化，可以将萃取分离法分为平衡态萃取和非平衡态萃取。
平衡态萃取是指分离过程达到化学平衡，主要用于溶质的常规萃取。
非平衡态萃取是指溶质在两相中的分配过程不达到平衡，主要用于扩大分配系数以实现高效率分离。
萃取分离法有多种分类方法，包括萃取剂的化学性质、操作条件、设备类型等。
根据萃取剂的化学性质，可以将萃取分离法分为有机物萃取、无机物萃取、离子萃取等。
有机物萃取常用于天然产物的提纯和有机合成反应的副产物回收。
无机物萃取常用于金属离子的提纯和废水处理。
离子萃取常用于矿石中金属元素的分离和纯化。
根据操作条件，可以将萃取分离法分为溶剂萃取、超临界流体萃取、微生物萃取等。
溶剂萃取是最常见的一种萃取分离法，利用溶剂对被萃取物的选择性提取实现分离。
超临界流体萃取利用超临界流体对被萃取物的选择性提取实现分离。
微生物萃取是近年来兴起的一种分离技术，利用微生物对被萃取物的选择性提取实现分离。
根据设备类型，可以将萃取分离法分为离心萃取、萃取塔、膜萃取等。
离心萃取是将混合物在离心机中进行分离，常用于小规模的分离操作。
萃取塔是一种连续式分离设备，可用于大规模的分离操作。
膜萃取是利用特殊膜对物质进行选择性分离，具有较高的分离效率和能耗较低的优点。
萃取分离法广泛应用于各个领域。
在化学工业中，萃取分离法常用于有机合成反应的副产物回收、天然产物的提纯等。
在石油化工中，萃取分离法常用于石油加工中的石脑油分馏、芳香烃的提纯等。
萃取技术的名词解释
萃取技术的名词解释萃取技术是一种常用的化学分离技术，通过溶剂的选择性提取，将所需物质从混合物中分离出来。
这项技术被广泛应用于化学、制药、环保等领域，起到了重要的作用。
一、萃取技术的基本原理萃取技术基于物质在不同溶剂中的溶解度差异，利用溶剂提取物质。
在萃取过程中，需要选择合适的溶剂，使所需物质在该溶剂中具有较高的溶解度。
溶剂的选择要考虑到目标物质的特性以及目标溶剂的易得性和成本。
二、常见的萃取方法1. 液液萃取：该方法是将所需物质从混合液中通过溶剂的萃取分离出来。
常见的液液萃取方法有分散溶解法、结晶溶解法以及萃取柱等。
2. 固相萃取：该方法是利用固定相吸附剂或强吸附性树脂对目标物质进行吸附分离的过程。
随着科技的不断进步，固相萃取技术也得到了广泛的应用。
3. 膜分离技术：该技术是利用薄膜的渗透性来实现物质的分离。
常见的膜分离技术有纳滤、反渗透、超滤等。
三、萃取技术的应用领域1. 化学领域：在化学合成中，萃取技术是一种常用的分离技术。
例如，有机合成中利用溶剂的选择性萃取可以从反应混合物中提取所需产物。
2. 制药领域：制药工业中，萃取技术可用于纯化药物、去除杂质，提高产品的纯度和效能。
例如，从天然植物中提取药物成分，或者从药物合成中分离纯化所需的中间体或API（Active Pharmaceutical Ingredient）。
3. 环保领域：萃取技术在环保领域发挥着重要作用。
例如，处理废水中的有机污染物、去除大气中的有害气体等，通过萃取技术可以高效地将目标物质从废水或大气中分离出来，减少对环境的污染。
四、萃取技术的挑战与发展萃取技术的发展面临着一些挑战。
首先，溶剂的选择和回收是一个重要的问题。
一方面，溶剂的选择要考虑到溶质的性质，另一方面，对溶剂的回收和再利用也是一个节能环保的问题。
其次，萃取技术在产业化方面还存在一些问题。
例如，部分萃取分离过程需要高投入的设备和设施，增加了生产成本。
因此，在未来的发展中，需要进一步优化萃取过程，减少成本，并且推动其在工业化应用中的发展。
萃取分离技术
如中药大黄中的大黄酸、大黄素和大黄酚的分离
OH O OH
OH O OH
OH O OH
COOH HO
CH3
O
O
大黄酸
大黄素
酸性最强
酸性其次
溶于NaHCO3
溶于Na2CO3
CH3 O
大黄酚
酸性最弱
溶于NaOH
2.萃取溶剂的选择原则 萃取溶剂与溶液的溶剂互溶性差，两 溶剂的密度差异明显 “相似相溶”，萃取剂对目标物的选 择性高 化学性质稳定（洗涤例外） 沸点较低，易回收 价格低，毒性小，不易着火。
液—液萃取和液—固萃取
常用溶剂
• 非极性～弱极性溶剂 • 石油醚: 低碳烷烃混合物，市售3种类型（按沸程
30～60℃、60～90℃、90～120℃），无毒、易燃， 反复使用后性质略有变化。
• 乙醚: 弱极性，低沸点，易爆，一般不用作工业生 产。
• 苯: 非极性，致癌物质，谨慎使用。 • 正己烷: 与石油醚性质似，工业价格贵，不用作工
某些甙类
某些甙类（黄酮甙）
石油醚、己烷
乙醚、氯仿 氯仿：乙醇 （2：1）
乙酸乙酯
大 某些甙类（皂甙、蒽醌甙）
正丁醇
亲水性 强亲水性
极性很大的甙、糖类、氨基酸、某些生 物碱盐
蛋白质、粘液质、果胶、糖类、氨基酸、 无机盐类
丙酮、乙醇、 甲醇
水
萃取分离 目的: 将目标物选择性地溶集于某
一溶剂中，常用于粗分。
密度
1.00 0.79 0.79 0.79 0.71
0.68—0.72
0.78 0.88 0.87
溶剂名称
乙酸乙酯 二氧六环 二氯甲烷 二氯乙烷 三氯甲烷 四氯甲烷 硝基甲烷
萃取方法及原理范文
萃取方法及原理范文萃取（Extraction）是一种常见的化学分离技术，用于从混合物中将目标物质分离出来。
萃取方法因其在实际应用中的重要性而得到了广泛的关注和研究。
本文将介绍几种常见的萃取方法及其原理。
1. 蒸馏萃取（Distillation Extraction）：蒸馏萃取是一种将挥发性组分从非挥发性物质中分离出来的方法。
其原理基于不同物质的沸点差异。
在蒸馏萃取中，混合物首先被加热至沸腾点，然后通过冷凝器冷却回至液态，从而分离出挥发性组分。
该方法可以用来提纯有机化合物、分离酒精等。
2. 溶剂萃取（Solvent Extraction）：溶剂萃取，也称为液液萃取，是利用两种不相溶的溶液之间的分配系数差异来分离物质的方法。
其原理基于不同物质在不同溶剂中的溶解度差异。
在溶剂萃取中，混合物首先与一个适用的溶剂混合，目标物质会向较适宜其溶解的溶剂分配，待两个溶液分离后，目标物质便被提取到另一相中。
该方法常用于分离、提取含有有机化合物的样品。
3. 固相萃取（Solid Phase Extraction）：固相萃取是通过将混合物与固相吸附剂接触，然后再将吸附的目标物质从固相上脱附出来的方法。
其原理基于固相吸附剂与目标物质之间的相互作用力。
固相萃取常用于提取环境样品、食品样品中的污染物以及药物代谢产物等。
4. 胶体萃取（Colloidal Extraction）：胶体萃取是一种利用胶体或凝胶介质从溶液中吸附分离目标物质的方法。
该方法利用目标物质与固相介质之间的物理或化学吸附作用分离物质。
胶体萃取可以用来分离染料、蛋白质、维生素等。
5. 超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction）：超临界流体萃取是利用超临界流体对混合物进行萃取的方法。
超临界流体是一种介于气体与液体之间的物质状态，在超临界状态下具有介于气相与液相之间的溶解度和扩散性。
超临界流体萃取常用的超临界流体有二氧化碳。
该方法广泛应用于食品、医药、环境等领域，具有较高的选择性和效率。
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。
萃取的方法
萃取的方法
萃取是一种常用的化学分离方法，其基本原理是利用物质在两种不互溶的溶剂中的溶解度或分配比的不同，从而实现物质的分离。
以下是一些常见的萃取方法：
1. 液-液萃取：这是最常见的萃取方法，涉及两种不互溶的液体（通常是水和有机溶剂）之间的分离。
例如，油和水可以通过在油水混合物中加入有机溶剂来分离。
2. 液-固萃取：也称为浸提，这种方法用于从固体物质中提取某些成分。
通常是将固体物质浸泡在溶剂中，然后通过加热或其他方式使溶剂蒸发，从而提取出所需的成分。
3. 固-液萃取：也称为升华，这种方法通常用于从固体物质中提取某些挥发性成分。
通过加热固体物质，使所需的成分从固体中升华出来，然后将其冷凝并收集。
4. 微型萃取技术：微型萃取技术是在实验室规模上应用的微小型化
萃取技术，通过这种方法可以在微小的体积上完成样品的处理和分离。
这种技术可以提高效率并减少试剂的使用量。
5. 超临界流体萃取：超临界流体萃取是一种使用超临界流体作为萃取剂的萃取方法。
超临界流体是一种介于气体和液体之间的状态，具有高密度和低粘度。
这种方法可以用于从固体或液体中提取某些成分。
萃取技术名词解释
萃取技术名词解释
萃取技术，也被称为提取技术，是一种广泛应用在化学、生物、环保等领域的分离技术。
该技术的主要运作原理是利用不同物质在两个不相溶溶剂中的溶解度不同，通过将含有目标成分的物质与另一种溶剂混合，使目标成分从原始溶剂转移到新溶剂中，达到分离目标成分的目的。
萃取技术可以细分为许多类型，包括固液萃取、液液萃取、超临界流体萃取等。
其中，固液萃取常用于从固体物料中提取有用成分；液液萃取常用于从液体混合
物中分离出一种或几种具有特定性质的溶质；超临界流体萃取则是利用超临界流体的溶解性能，从固体或液体物料中将有用的组成成分溶解提取出来。
萃取技术具有分离效果好、操作条件温和、能耗低、不易造成二次污染等优点，因此在许多领域中得到了广泛应用。
例如在生物制药中，萃取技术被用于提取药物的有效成分；在环保领域中，萃取技术被用于处理各种废水，以去除其中的有害
物质；在化工产品生产中，萃取技术也是分离和提纯关键组分的重要手段。
需要注意的是，萃取技术的应用需要考虑多种因素，包括原料性质、萃取剂的选择、操作条件的设置等。
只有将这些因素都考虑到位，才能达到最优的萃取效果。
例如在生物制药中的应用，就需要考虑目标成分的性质、溶解度特性、可能的副作用等，以选择最适合的萃取方法和萃取剂。
而在环保领域中，除了考虑萃取效果，还需要考虑萃取剂和处理后废水的环境影响等。
总的来说，萃取技术是一种重要的分离技术，其广泛性、有效性和环保性使其在许多领域中具有广泛的应用前景。
在未来的研究和应用中，如何进一步优化萃取技术，提高其效率和环保性，将是一个重要的研究方向。
第五章萃取分离技术
酶的固定化
6、反胶束萃取技术研究新进展
¾
酶通过一定方法固定在反胶束中,酶系统可以反复使用,而且反胶 束对酶形成保护作用,使其与有机溶剂分隔而保持活性。 目前反胶束酶系统的应用主要有以下几方面: 油脂的水解和合成 脂酶仅能催化油水界面上的脂肪分子,对纯样脂肪体系无能为 力,利用反胶束就可以解决这个问题,反胶束中的脂酶可催化脂 肪的合成或分解。 肽和氨基酸的合成 反胶束酶催化合成肽的优点是能够溶解非极性和极性的底物 有害物质的降解 Crecchio等将这种酶成功固定于反胶束中,用于水中的芳香族 化合物的解毒,反应产物是水不溶性的,易于分离。
③疏水性相互作用 aa的疏水性各不相同 , 研究表明 , aa或肽的 m随 aa疏水性的增大而增大 。 蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式 , 因而影响其分配系数 . 疏水性较大的 pro可能以 “半岛 式 ”形式溶解。
¾ B. 在各pro的pI处(排除了静电相互作用的影响)，反胶团萃
取实验研究表明: 随着M增大 , pro的分配系数 (m, 溶解率 )下 降。表明随M增大 , 空间排阻作用增大 , pro的溶解率降低 . 所以可以根据pro间M的差别选择性对 pro进行萃取分离
W0 - 有 机 相 中 水 与 S 的 摩 尔 比 ， 又 称 为 含 水 率 (water content) ； M-水的相对分子质量； asurf- 界面处一个 S的面积； N-阿弗加德罗常数。
2、反胶束萃取蛋白质的基本原理
内水的性质： 当 W0较低 (如 S = AOT, W0 = 6~8)时 , 微水相的水分子受 S亲水基团的强烈束缚 , 表观粘度上升 50倍 , 疏水性也极高。随 W0的增大 , 这些现象逐渐减弱 , 当 W0>16时 , 微水相的水与正 常的水接近 , 反胶团内可形成双电层。但即使当 W0值很大 , 水 池内水的理化性质也不能与正常的水完全相同 , 特别是在接近 S亲水头的区域内。 改变水相条件 (如 pH值、离 子种类或离子强度 ) ,又可使蛋 白质从有机相中返回到水相中， 实现反萃取过程。
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萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶 解度
4
Light phase 萃取剂 Heavy phase
杂质 溶质 原溶剂
5
分配系数 衡量萃取体系是否合理的重要参数：
k y/x
y-----平衡时溶质在轻相中的浓度 X-----平衡时溶质在重相中的浓度
原料 前处理
生物反应 工程
生物分离 工程
产品
固
分
纯
精
液 分
离 提
化
制
离取
2
第一节 萃取分离的基本原理
利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目 的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 物理萃取 化学萃取
3
物理萃取
利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离 过程纯属物理过程
萃取体系的构成
单级萃取或并流接触萃取 多级错流萃取 多级逆流萃取 连续逆流萃取 微分萃取 分馏萃取
双组分萃取（回流萃取）
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对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以分离， 主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。 一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若 采用蒸馏方法 须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3）原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发 生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取， 治理环境污染 等。
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常用萃取设备
混合－沉降器 旋转圆筒萃取塔 离心萃取器 填充塔 喷雾塔 旋转圆盘塔
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离心萃取器
20
萃取罐
21
22
萃取分离的特点： （1）简便快速。有分液漏斗即可。 （2）有较高的灵敏度、选择性。 （3）应用广泛 （4）手工操作，工作量大。 （5）所用有机溶剂易挥发、易燃和有毒。
机控制
9
萃取的分类:
1 按组分数目分： 多组元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种
不互溶的溶剂 三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂
2 按有无化学反应分： 物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组
分不发生化学反应 化学萃取
本章主要讨论三元分萃取 萃取
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单级萃取 使含溶质的溶液（h） 和萃取剂（L）解出混 合，静止后分成两层。
13
连续逆流萃取装置
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多级萃取
是工业生产最常用的萃取流程
分离效率高 产品回收率高 溶剂用量少
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物理萃取 化学萃取
三元萃取 多元萃取
连续接触式 分级接触式
原料液
萃取剂 S
S
S
连续接触式
R1
R2
R3
E1
E2
分级接触式
E3
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操作流程:
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步骤:
①萃取剂(S)和含有组分的料液混合接触,进行萃 取,溶质(A)从料液转移到萃取剂中
②分离互不相溶的两相并回收溶剂 ③萃余液脱溶剂
其中离开液-液萃取器的萃取剂相称为萃取液,用E表示;经萃取剂相接触后离开的料液 相称为萃余液,用R表示.
选用的溶剂称为萃取剂，以S表示； 原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示； 难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示。
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萃取过程的本质:
是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。
任务：选择适当的萃取剂，在适当的条件下，促 使物质由亲水性向疏水性转化。
物质亲水性与疏水性强弱的规律：
（1）凡是离子都有亲水性。 （2）物质含亲水性基团越多，其亲水性越强。
常见的亲水基团：-OH，-SO3H，-NH2，=NH等。 （3）物质含疏水性基团越多，其疏水性越强。
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分配系数为:
k y exp[ (h) (l)]
x
RT
分配系数的对数值与标准状态下的化学势的 差值有关
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因此，要提高溶质的分配系数，必须提高 标准状态下，其在重相与轻相的化学势之 差
可以采取的方法：
改变溶剂 改变溶质的特性
生成有用离子对－－可溶于萃取剂的离子对 将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐
通过改变原溶剂中的pH值
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优点:
★萃取过程具有选择性 ★能与其他需要的纯化步骤(如结晶,蒸馏)相配合 ★通过转移到具有不同物理或化学特性的第二相中,来减
少由于降解(水解)引起的产品损失 ★可从潜伏的降解过程中(如代谢或微生物过程)分离产
物 ★适用于各种不同的规模 ★传质速度快,生产周期短,便于连续操作,容易实现计算
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常见溶剂极性表
化合物 i-pentane (异戊烷) n-pentane (正戊烷) Petroleum ether (石油醚) Hexane (己烷) Cyclohexane (环己烷) Isooctane (异辛烷) Trifluoroacetic acid (三氟乙酸) Trimethylpentane (三甲基戊烷) Cyclopentane (环戊烷) n-heptane (庚烷) Butyl chloride (丁基氯; 丁酰氯) Trichloroethylene (三氯乙烯; 乙炔化三氯) Carbon tetrachloride (四氯化碳) Trichlorotrifluoroethane (三氯三氟代乙烷) i-propyl ether (丙基醚; 丙醚) Toluene (甲苯) p-xylene (对二甲苯) Chlorobenzene (氯苯) o-dichlorobenzene (邻二氯苯) Ethyl ether (二乙醚; 醚)
常见的疏水基团：烷基、芳香基等。
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萃取溶剂的选择
1. 选择一种对被分离物质溶解度大而对杂质溶解度小的溶剂， 使被分离物质从混合组分中有选择性地分离；
2. 选择一对被分离物质溶解度小而对杂质溶解度大的溶剂，使 杂质分离；
3. 溶剂的选择原则：“相似相溶”；
常见溶剂的极性大小顺序： 饱和烃类<全氯代烃类<不饱和烃类<醚类<未全氯代烃类< 酯类<芳胺类<酚类<酮类<醇类<水
通过本章学习应掌握以下内容：
萃取的概念 液－液萃取从机理上分析可分为哪些？ 常见物理萃取体系由那些构成要素？ 何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？ 何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理。
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萃取是生物分离中常用的单元操作