第四章_萃取剖析
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化工原理(下)第4章液液萃取
组成在等腰直角三角形坐标图上的表示方法
二、各组分量之间的关系－杠杆规则
M = MA + MB
M A OB M B OA
MA
M
O 和点
MB
A
差点
B
差点
M A OB M AB M B OA M AB
杠杆规则
A
xS zS
液相 R r kg xA、xS、xB
液相 E e kg yA、yS、yB
用质量比 计算方便
YA K A X A
分 配 系 数
萃余相中溶 质的质量比
萃取相中溶 质的质量比
三、分配曲线
以xA为横坐标，yA为纵坐标，在直角坐标图上， 每一对共轭相可得一个点，将这些点联结起来，得 到曲线称为分配曲线。
溶解度曲线 分配曲线
y yx
P P
x
分配曲线的作法
第4章 液－液萃取
一、以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 液液平衡方程
萃取相中 溶质分数
yA k A xA yA k A xA
分配 系数 萃余相中 溶质分数
yA kA xA
yB kB xB
二、以质量比表示的平衡方程
若 S与 B完全不互溶
萃取相中不含 B，S 的量不变
萃余相中不含 S ，B 的量不变 液液平衡方程
三角形坐标图
组成的表示方法
液－液萃取过程也是以相际的平衡为极限 三元体系难以用直角坐标系来表示 三元体系的相平衡关系用三角坐标图来表示 在三角形坐标图中常用质量百分率或质量分 率表示混合物的组成 少数采用体积分率或摩尔分率表示的 本教程中均采用质量百分率或质量分率
第四章 溶剂萃取法分离稀土元素01
它们是弱酸，在分子中既含有一个酸性OH基，可按 阳离子交换萃取金属，同时含有 基于金属配位 P O 。 ⅲ .胺类萃取剂： 伯、仲、叔、胺及季胺盐。分子量应在250-600之 间。（分子量太低的胺易溶于水，∴不能做萃取剂。） 由于胺上N原子有孤对电子，呈弱碱性，与强酸形 成稳定的盐，与金属络阴离子结合而萃取。 ⅳ .含硫、氧萃取剂： 亚砜类， S=O 基团，与金属离子形成中性络合物 萃取。亚砜的三种共轭形式：
特点： ⅰ 萃取剂中性有机化合物（TBP,P350,DOSO,TOPO环辛基 磷酸）， 被萃物也是中性：（La（NO3 ）3,Ce(CNS)3等），结 合成中性络合物，而进入有机相。 ⅱ 中性络合萃取剂，也可看成不带电荷的萃取剂和 稀土化合物络合成溶剂合物。故此类萃取剂又成 为溶剂合萃取。
3
ⅲ
D：表示在一定的条件下萃取剂萃取金属离 子的能力，分配比→大， 萃取金属离子 能力越强。 b.萃取率: 萃取率是被萃取物（溶质）进入有机相 的量占被萃取物原始总量的百分率。 以q表示。
q
被萃物在有机相的量 100% 被萃取物原始总量 C有V有 100%(上下同除C水V有) C有V有 C水V水 D D V有 （通常： 称为相比R） C水V水 V水 V水 D D C水V有 V有 D 1 D R
同时TBP也萃取HNO3
HNO 3 TBP 有 TBP HNO 3有
因此TBP萃取酸的能力将影响金属离子萃取分配 比。 金属离子的分配比与萃取平衡常数的关系：
3 D K [ NO3 ] [TBP]3 有 LgD LgK 3 Lg[ NO3 ] 3Lg[TBP]有
分配比： 萃取体系达平衡时，被萃取物在有机相中的 总浓度与它在水相中总浓度比值，以D表示：
化工原理第四章-萃取
4.1.3 分配系数和分配曲线
（2）分配曲线
由相律可知，温度、压力一定时，三组分体系两液相呈平
衡时，自由度为1。故只要已知任一平衡液相中的任一组分的组
成，则其它组分的组成及其共轭相的组成就为确定值。换言之，
温度、压力一定时，溶质在两平衡液相间的平衡关系可表示为
yA f (xA)
（4-5）
x A ——萃取相E中组分A的质量分数；
y A——萃余相R中组分A的质量分数。
此即分配曲线的数学表达式。
4.1.3 分配系数和分配曲线
图4-7 有一对组分部分互溶时的分配曲线
4.1.3 分配系数和分配曲线
如图4-7所示，若以为 x横A 坐标，以 y为A 纵坐标，则可
在 x ~ y直角坐标图上得到表示这一对共轭相组成的点N。每一对 共轭相可得一个点，将这些点联结起来即可得到曲线ONP，称为 分配曲线。曲线上的P点即为临界混溶点。分配曲线表达了溶质A 在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成，则可 由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分
图4-6 辅助曲线
4.1.2 三角形相图
辅助曲线与溶解度曲线的交点为P，显然通过P点的联结线无 限短，即该点所代表的平衡液相无共轭相，相当于该系统的临界 状态，故称点P为临界混溶点。P点将溶解度曲线分为两部分：靠 原溶剂B一侧为萃余相部分，靠溶剂S一侧为萃取相部分。由于联 结线通常都有一定的斜率，因而临界混溶点一般并不在溶解度曲 线的顶点。临界混溶点由实验测得，但仅当已知的联结线很短即 共轭相接近临界混溶点时，才可用外延辅助曲线的方法确定临界 混溶点。
成的增大而降低。一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时，kA 值才 可视为常数。对于萃取剂S与原溶剂B互不相溶的物系，溶质在两液相中
萃取分离讲解
问题： DA 和DB相差不太大，如何处理？
分配比可以衡量被萃物在一定条件下进入有机相的
难易程度，但它不能直接表示出被萃物有多少量已 被萃取出来。那么，如何表示萃取完全程度 呢？
萃取率 （Extractability / Percent Extration)）
被萃物在有机相中的量 E (%) 被萃物在两相中的总量 100
许多非极性有机化合物，如烷烃、油脂、萘、 蒽等难溶于水，而易溶于有机溶剂，物质的这 种性质称为疏水性（亲油性）。
萃取过程
萃取过程可以看作是被萃物M在水相和 有机相中两个溶解过程之间的竞争。萃取 过程为：
S-S + 2(M-Aq) —→ Aq-Aq + 2(M-S)
★ 有机物（包括一些在水中不离解的非极性 的共价化合物）的萃取原理适用于“相似相 溶原理”。 ★ 从水溶液中将某些离子萃取到有机相，必 须设法将离子的亲水性转化为疏水性。
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) 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。
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
分配比随着萃取条件变化而改变。 因而改变萃取条件，可使分配比按照 所需的方向改变，从而使萃取分离更 加完全。
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。
②分离系数： A/B = DA / DB “表示两种分离组分分离的可能性和效果”
分配比可以衡量被萃物在一定条件下进入有机相的
难易程度，但它不能直接表示出被萃物有多少量已 被萃取出来。那么，如何表示萃取完全程度 呢？
萃取率 （Extractability / Percent Extration)）
被萃物在有机相中的量 E (%) 被萃物在两相中的总量 100
许多非极性有机化合物，如烷烃、油脂、萘、 蒽等难溶于水，而易溶于有机溶剂，物质的这 种性质称为疏水性（亲油性）。
萃取过程
萃取过程可以看作是被萃物M在水相和 有机相中两个溶解过程之间的竞争。萃取 过程为：
S-S + 2(M-Aq) —→ Aq-Aq + 2(M-S)
★ 有机物（包括一些在水中不离解的非极性 的共价化合物）的萃取原理适用于“相似相 溶原理”。 ★ 从水溶液中将某些离子萃取到有机相，必 须设法将离子的亲水性转化为疏水性。
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) 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。
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
分配比随着萃取条件变化而改变。 因而改变萃取条件，可使分配比按照 所需的方向改变，从而使萃取分离更 加完全。
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。
②分离系数： A/B = DA / DB “表示两种分离组分分离的可能性和效果”
化工原理(天大版)---(下册)第四章 萃取
选择性系数与kA、kB有关。 kA越大， kB越小，就越大， 说明：
A、B的分离也就越容易 凡是影响kA、kB的因素都影响（温度、组成） 若 =1，则萃取相和萃余相在脱除溶剂S后将具有相同的 组成，并且等于原料液的组成，故没有分离能力 萃取剂的选择性越高，对A的溶解能力就大，则一定的分离 任务，可越少萃取剂用量，降低回收溶剂操作的能耗，并且 可获得高纯度的产品A 当组分B、S完全不互溶时，则选择性系数趋于无穷大，这 是最理想的情况。
MF FN F ( xF xM ) (4 7) SF F xM y S MS NB
R'
B
（b）
S
EM
M ( xM x R ) 其中yE、xM、xR 由相图读出 y E xR R) 把4-6、4-7代入4-9得： E F ( xF x 其中xF、x' 'R、y''E由相图读出 y E x R R F E
表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。 A值愈大，萃取分离的效果 愈好 A值与联结线的斜率有关 不同的物系具有不同的分配系数 A值 同一物系， A值随温度和组成而变。 一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时， A值才可视为常数 Y KX 式中：Y——萃取相E中溶质A的质量比组成；
X ——萃余相R中溶质A的质量比组成； K——以质量比表示相组成时的分配系数
4.2.2 液-液相平衡关系
3、分配系数和分配曲线
分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到
表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线 ONP，称为分配曲线
曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成， 则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数 A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反 之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出 现交点，这种物系称为等溶度体系
第四章反相微胶团萃取技术
第四章反相微胶团萃取技术
临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration CMC)
临界胶束浓度,是胶束形成时所需表面活性剂的最 低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活 性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。 CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变(如表 面张力、渗透压等)来确定。
表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团 两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表 面活性剂和非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。 常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表
第四章反相微胶团萃取技术
在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性 剂AOT(AerosolOT，丁二酸-2-乙基己基磺酸钠)。
第四章反相微胶团萃取技术
一、反胶束萃取原理和制备
• 1 基本原理 • 表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓
度(CMC) 时，便形成聚集体,称为正常胶束；表面 活性剂溶于有机溶剂，当浓度大于临界胶团浓度 时，会在有机相中形成聚集体,称为反胶束。反胶 束中极性头朝内，非极性尾朝外排列形成亲水内 核，称为“水池”。 • 萃取时，待萃取的原料液以水相形式与反胶束体 系接触，调节各种参数，使其中要提取的物质以 最大限度转入反胶束体系(前萃取) ，后将含该物 质的前萃液与另外一个水相接触。 再次调节pH、 离子强度等参数分出要提取物质。
• 反胶束中，酶的动力学与水中相似，只是由于酶与 表面活性剂作用，底物分配和交换，因而Km(米氏 常数) Kcat (转换数) 是复杂的多变量函数。
第四章反相微胶团萃取技术
• 4 制备方法 • 目前常用转移法、注入法、溶解法制备反
胶束体系。 • 相转移法：将含有生物大分子的水相与溶
临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration CMC)
临界胶束浓度,是胶束形成时所需表面活性剂的最 低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活 性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。 CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变(如表 面张力、渗透压等)来确定。
表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团 两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表 面活性剂和非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。 常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表
第四章反相微胶团萃取技术
在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性 剂AOT(AerosolOT，丁二酸-2-乙基己基磺酸钠)。
第四章反相微胶团萃取技术
一、反胶束萃取原理和制备
• 1 基本原理 • 表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓
度(CMC) 时，便形成聚集体,称为正常胶束；表面 活性剂溶于有机溶剂，当浓度大于临界胶团浓度 时，会在有机相中形成聚集体,称为反胶束。反胶 束中极性头朝内，非极性尾朝外排列形成亲水内 核，称为“水池”。 • 萃取时，待萃取的原料液以水相形式与反胶束体 系接触，调节各种参数，使其中要提取的物质以 最大限度转入反胶束体系(前萃取) ，后将含该物 质的前萃液与另外一个水相接触。 再次调节pH、 离子强度等参数分出要提取物质。
• 反胶束中，酶的动力学与水中相似，只是由于酶与 表面活性剂作用，底物分配和交换，因而Km(米氏 常数) Kcat (转换数) 是复杂的多变量函数。
第四章反相微胶团萃取技术
• 4 制备方法 • 目前常用转移法、注入法、溶解法制备反
胶束体系。 • 相转移法：将含有生物大分子的水相与溶
化工原理萃取PPT课件
M
0.6
0.8
B
0.8 0.6 0.4 0.2
S
三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。
三条边上的任一点代表某二元混合物的组成，不含 第三组分。E 点： xA =0.4， xB =0.6
组成表示法
A
A
0.8
0.2
0.8
0.2
0.6
0.4
E
0.4
M
0.6
0.2
0.8
0.6 E 0.4
0.2
0.4
D 1 CM 1
C
DM
D C CM DM
C
DM
M CD
4-1
C DM
D MC M CD
4-1a
二、三角形相图 (三元体系的液-液平衡关系)
按组分间互溶度的不同，可将三元混合液分为： (1) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S不互溶； (2) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S只能部分 互溶； (3) 溶质A与B完全互溶，B与S和A与S为二对部分 互溶组分。 通常，将（1）（2）中只有一对部分互溶组分的三 元溶合物体系称为第I类物质。 如丙酮（A）-水（B）-甲基异丁基酮（S） 醋酸（A）-水（B）-苯（C） 萃取中(I)类物系较普遍，故主要讨论该类物系的液 -液相平衡。
(1) M点为C与D点的和点，C点
为M点与D点的差点，D点
A
为M点与C点的差点。分点
与合点在同一条直线上，分
点位于合点的两边；
xAC
C
(2) 分量与合量的质量与直线上 相应线段的长度成比例，即：
xAM xAD
M D
B xSD xSM xSC
S
C / D DM CM
电子教案与课件：《化工原理下册》 第4章萃取
❖ 萃取剂的选择是萃取操作的关键
第4章 液—液萃取
❖ 萃取的基本流程
第4章 液—液萃取
❖ 下列情况下采用萃取比蒸馏更经济合理
1、组分间相对挥发度接近“1“或者形成恒沸物的混合液 2、溶质在混合液中的含量很低且为难挥发组分 。 3、有热敏性组分的混合液
第4章 液—液萃取
❖ 萃取相 萃余相
1、萃取相（E）含萃取剂（S）多；萃余相（R）含 原溶剂（B）多。
第4章 液—液萃取
4.2.2多级错流接触萃取的计算 若单级萃取所得的萃余相溶质含量较高，
未低于规定值，则需采用多级萃取。
多级错流接触萃取流程
（1）每级都加入新鲜溶剂 （2）前级的萃余相为后级的原料
第4章 液—液萃取
4.2.2多级错流接触萃取的计算
已知条件:相平衡数据、原料液F的量、组成 xF及其各级S的用量，同时规定最终萃余相要 达到的组成为xn
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
1、溶解度曲线和联结线
•实验获取溶解度曲线
•联结线的意义
●★
★ ★●
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
2、临界混溶点和辅助曲线
•临界混溶点 •临界混溶点是萃取相 与萃余相的分界点。
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
2、临界混溶点和辅助曲线
最小用量
➢ 原料一定，萃取剂S用量越
小，混合点M越靠近F点，但
不能超过溶解度线上的RC点
RC
对应RC点的萃取剂用量为 其最小用量Smin
第4章 液—液萃取
4.2.1.4单级萃取的最大萃取液组成及相应的萃取剂 用量
➢ 从S点作溶解度曲线的切线 与AB边相交，交点是单级 萃取所能得到的最大萃取 液组成。
第4章 液—液萃取
❖ 萃取的基本流程
第4章 液—液萃取
❖ 下列情况下采用萃取比蒸馏更经济合理
1、组分间相对挥发度接近“1“或者形成恒沸物的混合液 2、溶质在混合液中的含量很低且为难挥发组分 。 3、有热敏性组分的混合液
第4章 液—液萃取
❖ 萃取相 萃余相
1、萃取相（E）含萃取剂（S）多；萃余相（R）含 原溶剂（B）多。
第4章 液—液萃取
4.2.2多级错流接触萃取的计算 若单级萃取所得的萃余相溶质含量较高，
未低于规定值，则需采用多级萃取。
多级错流接触萃取流程
（1）每级都加入新鲜溶剂 （2）前级的萃余相为后级的原料
第4章 液—液萃取
4.2.2多级错流接触萃取的计算
已知条件:相平衡数据、原料液F的量、组成 xF及其各级S的用量，同时规定最终萃余相要 达到的组成为xn
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
1、溶解度曲线和联结线
•实验获取溶解度曲线
•联结线的意义
●★
★ ★●
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
2、临界混溶点和辅助曲线
•临界混溶点 •临界混溶点是萃取相 与萃余相的分界点。
第4章 液—液萃取
➢ 三角形相图上的相平衡关系
2、临界混溶点和辅助曲线
最小用量
➢ 原料一定，萃取剂S用量越
小，混合点M越靠近F点，但
不能超过溶解度线上的RC点
RC
对应RC点的萃取剂用量为 其最小用量Smin
第4章 液—液萃取
4.2.1.4单级萃取的最大萃取液组成及相应的萃取剂 用量
➢ 从S点作溶解度曲线的切线 与AB边相交，交点是单级 萃取所能得到的最大萃取 液组成。
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萃取剂与被分离混合物应有较大于分层；界面张力过大，难以使两 相混合良好；界面张力较小时，两相难以分离。
首要考虑的还是满足分层的要求。 一般不选界面张力过小的萃取剂。
2018/9/16
16
3）粘度
粘度小对萃取剂有利
5、一般工业要求
化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性，
萃余相中分配达到平衡时，其浓度比为一常数，
通常称为分配系数KA：
组分A在E相中的组成 y A KA 组分A在R相中的组成 x A
2018/9/16
11
组分B在E相中的组成 y B KB 组分B在R相中的组成 x B
在常温常压下特定体系Ｋ为常数；应用前提 条件 （1） 稀溶液 （2） 溶质对溶剂互溶没有影响 （3） 必须是同一分子类型，不发生缔合或 离解，若解离分配系数还与pH有关
（2）用溶剂洗取固体中的少量杂质，以 提高固体产品或中间体的纯度。
2018/9/16
44
一、中药材中所含成分—— （按作用可分类） ①有效成分，能起主要药效的物质，如生 物碱、甙类、挥发油等； ②辅助成分，本身没有特殊疗效，但能增 强或缓和有效成分作用的物质，如皂甙、 有机酸或蛋白质等； ③无效成分，本身无效甚至有害成分，如 脂肪、糖类、淀粉、酶、蛋白质、树脂、 粘液质、果胶等；
38
（五）、离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，
提供较多理论级，结构紧凑，
驱动槽轮
占地面积小，应用广泛。
轻相进
机械密封
重相进
缺点：能耗大，结构复杂， 设备及维修费用高。
轻相出 重相出
应用：适用于处理两相密度 差很小或易发生乳化以及贵 重、易变质的物料。
转鼓清洗通道栓塞
波式离心萃取器示意图
2018/9/16 39
溶质Ａ
料液 ｝ 稀释剂Ｂ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
2018/9/16
5
Light phase
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
2018/9/16
Heavy phase
6
实验室液液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
2018/9/16
7
液-液萃取步骤
Gas
振荡几次
打开活塞
溶剂体积为样品溶液的30 ％～35％。
55
有些苷类成分的酶解 有些脂溶性成分溶解不完全 水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难
2018/9/16
56
亲水性有机溶剂
（和水可任意混溶） 溶解范围广 水溶性杂质溶出少 乙醇 可抑制酶的活性 提取液不易发霉、变质 大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧 除多糖、 蛋白质外 大多数 化学成分 均可溶解 渗滤法 浸渍法 回流法 连续回流法
2018/9/16 51
扩散方程
溶质在边界层内扩散速度， Fick’s方程来描述：
dM dc DF dt dx
Cs C x
扩散系数：
D RT 1 N 6r
粘度小，物质的分子量小，提高系统温度， 则扩散系数D大，扩散速度就快。
2018/9/16 52
根据Fick’s方程，提高溶质的浓度梯度是提高扩 散速率的有效方法之一。 在浸出过程中，用新鲜溶剂或低浓度浸出液随时 置换药材周围的浸出液以降低浸出溶剂的浓度 是保持溶质的最大浓度梯度，提高浸出效果与 浸出速度的有效措施。
4．置换浸出阶段
△C ↓
2018/9/16
△C ↑ △C ↓
△C↑
53
四、常用提取剂与提取辅助剂
2018/9/16
54
1、常用提取溶剂性能特点
提取溶剂 性能特点 强极性溶剂 溶解范围广 穿透能力强 易得、安全 适宜提取成分
生物碱盐 苷类 糅质 糖类 氨基酸 蛋白质
提取方法
水
煎煮法
渗漉法
2018/9/16
3
2018/9/16
原料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液。 溶质（A）：其中欲提取的物质。 原溶剂（B）：料液中不溶或难溶的组分。 萃取剂（S）：萃取操作中所用的液态溶剂。 萃取相（E）：经接触分离后，大部分溶质转移到 萃取剂中，得到的溶液。 萃余相（R）：被萃取出溶质的料液。
2018/9/16
4
萃取过程
2018/9/16
48
1.浸润、渗透阶段
当浸出溶剂加入到药材中时，首先溶剂附着于 药材表面使之润湿，然后通过毛细管或细胞 间隙渗入细胞内。
溶剂对药材的润湿——浸出的首要条件。
溶剂的界面张力或接触角越小，药材易被润 湿，反之亦然。
故溶剂中加入表面活性剂以降低界面张力， 是提高药材润湿性的有效方法之一。 2018/9/16 49
特点：填料萃取塔结构简单，造价 低廉，操作方便，处理量较大，比
填料 轻液
较适合于腐蚀性料液的萃取。
重液
填料萃取塔
2018/9/16 33
2018/9/16
34
（三）、筛板萃取塔
轻液
重液
分散相聚 集界面
筛板 轻液分散 在重液内 的混合液 重液
溢流管
特点：分离效率较高；结 构简单、操作方便、处理 量大； 缺点：不能处理含混悬颗 粒的料液。
2018/9/16 45
④组织物：指构成药材细胞的不溶性物 质，如：纤维素、栓皮等。
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46
二、中药提取的类型
单体成分提取 单味药提取 中药复方提取
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47
三、药材有效成分的提取过程及机理
概括起来是固 — 液相间的萃取问题， 即可溶性物质从药材固相转移到液相 中的传质过程，系以扩散原理为基础。
2018/9/16
物系界面张力较小，或两相密度差较大— 重力流动式。
41
（4）生产能力
生产处理量小 — 填料塔或脉冲塔；
生产处理量大 — 筛板塔，转盘塔，混合-澄清槽等。 （5）防腐蚀及防污染要求 具有腐蚀性 — 结构简单的填料塔； 具有污染性 — 屏蔽性能良好的脉冲塔。 （6）建筑物场地要求 空间高度有限 — 混合-澄清槽；
第四章 萃取
萃取是分离液体或固体混合物的一种常用单元操 作，原理是利用混合物各组分在溶剂中的溶解度 的差异而将目标组分从混合物中分离。
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1
第一节液液萃取
2018/9/16
2
液-液萃取原理
利用样品中不同组分
分配在两种不混溶的溶
剂中溶解度或分配比的
水相 有机相
不同来达到分离、提取
或纯化的目的。
22
3、多级逆流萃取的流程
特点：原料液与萃取剂在各级萃取器的流向相反；优 点：传质推动力较大，分离程度较高，萃取剂的用量 较小；缺点：若原料液中溶质含量较低，则不可能获 得高浓度的最终萃取相。
原料液
萃取剂
2018/9/16 23
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24
4、有回流的多级逆流萃取流程
萃余相 萃取剂
原料液
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13
选择性系数表示有效成分A与杂质B的分离程度。
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
yA xA yB xB
yA yB
xA k A kB xB
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
β=1 KA = KB 分离效果不好； β>1 KA > KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
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25
四、液液萃取设备
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分类：
（1）按两相接触方式划分
逐级接触式——浓度呈阶跃式变化， 连续接触式——浓度连续变化。
（2） 按外界是否输入机械能划分
重力流动设备、离心萃取设备。 （3）按设备结构特点和形状划分
组件式——由单级萃取设备组合；
塔式——板式塔、喷洒塔、填料塔。
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（一）、 混合 — 澄清槽
（1）结构
重相 轻相
轻相
重相
混合－澄清器
2018/9/16 28
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29
2018/9/16
30
（2）优点
① 处理量大，级效率高； ② 结构简单，容易放大和操作； ③ 两相流量比范围大，运转稳定可靠，易于开、停工；
对物系的适应性好，对含有少量悬浮固体的物料也能 处理；
2．解吸、溶解阶段
有效成分-溶剂间的亲和力＞有效成分-植物组 织间的亲和力——解吸
选用溶剂——应具有解吸作用，如乙醇。 适量的碱、甘油或表面活性剂可助解吸。 溶剂不同，可溶解的对象也不同。 水——浸出液中多含胶体物质而呈胶体型溶液 乙醇——浸出液中则含有较少的胶质。 非极性溶剂——浸出液中不含胶质。
抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，
价格便宜等
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17
三、液液萃取流程
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18
1、单级萃取的流程
优点：设备简单，操作容易。
单级萃取的工艺流程 缺点：溶剂消耗量较大，且 溶质在萃余相中的残存量较 多，故分离效率不高。 萃余相R
萃取器
原料液F
xF
萃取剂S
xR
轻液
2018/9/16 萃取过程中的筛板塔
35
2018/9/16
36
（四）、转盘萃取塔
轻液 界面 重液 格栅
特点：结构简单，分离效率较 高，造价低廉，维修方便，操 作弹性和生产能力较大，常应
定环 转盘 轻液
用于含混悬颗粒及易乳化料液
的萃取。
重液
转盘萃取塔
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首要考虑的还是满足分层的要求。 一般不选界面张力过小的萃取剂。
2018/9/16
16
3）粘度
粘度小对萃取剂有利
5、一般工业要求
化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性，
萃余相中分配达到平衡时，其浓度比为一常数，
通常称为分配系数KA：
组分A在E相中的组成 y A KA 组分A在R相中的组成 x A
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11
组分B在E相中的组成 y B KB 组分B在R相中的组成 x B
在常温常压下特定体系Ｋ为常数；应用前提 条件 （1） 稀溶液 （2） 溶质对溶剂互溶没有影响 （3） 必须是同一分子类型，不发生缔合或 离解，若解离分配系数还与pH有关
（2）用溶剂洗取固体中的少量杂质，以 提高固体产品或中间体的纯度。
2018/9/16
44
一、中药材中所含成分—— （按作用可分类） ①有效成分，能起主要药效的物质，如生 物碱、甙类、挥发油等； ②辅助成分，本身没有特殊疗效，但能增 强或缓和有效成分作用的物质，如皂甙、 有机酸或蛋白质等； ③无效成分，本身无效甚至有害成分，如 脂肪、糖类、淀粉、酶、蛋白质、树脂、 粘液质、果胶等；
38
（五）、离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，
提供较多理论级，结构紧凑，
驱动槽轮
占地面积小，应用广泛。
轻相进
机械密封
重相进
缺点：能耗大，结构复杂， 设备及维修费用高。
轻相出 重相出
应用：适用于处理两相密度 差很小或易发生乳化以及贵 重、易变质的物料。
转鼓清洗通道栓塞
波式离心萃取器示意图
2018/9/16 39
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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5
Light phase
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
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Heavy phase
6
实验室液液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
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7
液-液萃取步骤
Gas
振荡几次
打开活塞
溶剂体积为样品溶液的30 ％～35％。
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有些苷类成分的酶解 有些脂溶性成分溶解不完全 水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难
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56
亲水性有机溶剂
（和水可任意混溶） 溶解范围广 水溶性杂质溶出少 乙醇 可抑制酶的活性 提取液不易发霉、变质 大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧 除多糖、 蛋白质外 大多数 化学成分 均可溶解 渗滤法 浸渍法 回流法 连续回流法
2018/9/16 51
扩散方程
溶质在边界层内扩散速度， Fick’s方程来描述：
dM dc DF dt dx
Cs C x
扩散系数：
D RT 1 N 6r
粘度小，物质的分子量小，提高系统温度， 则扩散系数D大，扩散速度就快。
2018/9/16 52
根据Fick’s方程，提高溶质的浓度梯度是提高扩 散速率的有效方法之一。 在浸出过程中，用新鲜溶剂或低浓度浸出液随时 置换药材周围的浸出液以降低浸出溶剂的浓度 是保持溶质的最大浓度梯度，提高浸出效果与 浸出速度的有效措施。
4．置换浸出阶段
△C ↓
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△C ↑ △C ↓
△C↑
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四、常用提取剂与提取辅助剂
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1、常用提取溶剂性能特点
提取溶剂 性能特点 强极性溶剂 溶解范围广 穿透能力强 易得、安全 适宜提取成分
生物碱盐 苷类 糅质 糖类 氨基酸 蛋白质
提取方法
水
煎煮法
渗漉法
2018/9/16
3
2018/9/16
原料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液。 溶质（A）：其中欲提取的物质。 原溶剂（B）：料液中不溶或难溶的组分。 萃取剂（S）：萃取操作中所用的液态溶剂。 萃取相（E）：经接触分离后，大部分溶质转移到 萃取剂中，得到的溶液。 萃余相（R）：被萃取出溶质的料液。
2018/9/16
4
萃取过程
2018/9/16
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1.浸润、渗透阶段
当浸出溶剂加入到药材中时，首先溶剂附着于 药材表面使之润湿，然后通过毛细管或细胞 间隙渗入细胞内。
溶剂对药材的润湿——浸出的首要条件。
溶剂的界面张力或接触角越小，药材易被润 湿，反之亦然。
故溶剂中加入表面活性剂以降低界面张力， 是提高药材润湿性的有效方法之一。 2018/9/16 49
特点：填料萃取塔结构简单，造价 低廉，操作方便，处理量较大，比
填料 轻液
较适合于腐蚀性料液的萃取。
重液
填料萃取塔
2018/9/16 33
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（三）、筛板萃取塔
轻液
重液
分散相聚 集界面
筛板 轻液分散 在重液内 的混合液 重液
溢流管
特点：分离效率较高；结 构简单、操作方便、处理 量大； 缺点：不能处理含混悬颗 粒的料液。
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④组织物：指构成药材细胞的不溶性物 质，如：纤维素、栓皮等。
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二、中药提取的类型
单体成分提取 单味药提取 中药复方提取
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三、药材有效成分的提取过程及机理
概括起来是固 — 液相间的萃取问题， 即可溶性物质从药材固相转移到液相 中的传质过程，系以扩散原理为基础。
2018/9/16
物系界面张力较小，或两相密度差较大— 重力流动式。
41
（4）生产能力
生产处理量小 — 填料塔或脉冲塔；
生产处理量大 — 筛板塔，转盘塔，混合-澄清槽等。 （5）防腐蚀及防污染要求 具有腐蚀性 — 结构简单的填料塔； 具有污染性 — 屏蔽性能良好的脉冲塔。 （6）建筑物场地要求 空间高度有限 — 混合-澄清槽；
第四章 萃取
萃取是分离液体或固体混合物的一种常用单元操 作，原理是利用混合物各组分在溶剂中的溶解度 的差异而将目标组分从混合物中分离。
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1
第一节液液萃取
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液-液萃取原理
利用样品中不同组分
分配在两种不混溶的溶
剂中溶解度或分配比的
水相 有机相
不同来达到分离、提取
或纯化的目的。
22
3、多级逆流萃取的流程
特点：原料液与萃取剂在各级萃取器的流向相反；优 点：传质推动力较大，分离程度较高，萃取剂的用量 较小；缺点：若原料液中溶质含量较低，则不可能获 得高浓度的最终萃取相。
原料液
萃取剂
2018/9/16 23
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4、有回流的多级逆流萃取流程
萃余相 萃取剂
原料液
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选择性系数表示有效成分A与杂质B的分离程度。
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
yA xA yB xB
yA yB
xA k A kB xB
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
β=1 KA = KB 分离效果不好； β>1 KA > KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
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四、液液萃取设备
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分类：
（1）按两相接触方式划分
逐级接触式——浓度呈阶跃式变化， 连续接触式——浓度连续变化。
（2） 按外界是否输入机械能划分
重力流动设备、离心萃取设备。 （3）按设备结构特点和形状划分
组件式——由单级萃取设备组合；
塔式——板式塔、喷洒塔、填料塔。
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（一）、 混合 — 澄清槽
（1）结构
重相 轻相
轻相
重相
混合－澄清器
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30
（2）优点
① 处理量大，级效率高； ② 结构简单，容易放大和操作； ③ 两相流量比范围大，运转稳定可靠，易于开、停工；
对物系的适应性好，对含有少量悬浮固体的物料也能 处理；
2．解吸、溶解阶段
有效成分-溶剂间的亲和力＞有效成分-植物组 织间的亲和力——解吸
选用溶剂——应具有解吸作用，如乙醇。 适量的碱、甘油或表面活性剂可助解吸。 溶剂不同，可溶解的对象也不同。 水——浸出液中多含胶体物质而呈胶体型溶液 乙醇——浸出液中则含有较少的胶质。 非极性溶剂——浸出液中不含胶质。
抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，
价格便宜等
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三、液液萃取流程
2018/9/16
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1、单级萃取的流程
优点：设备简单，操作容易。
单级萃取的工艺流程 缺点：溶剂消耗量较大，且 溶质在萃余相中的残存量较 多，故分离效率不高。 萃余相R
萃取器
原料液F
xF
萃取剂S
xR
轻液
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（四）、转盘萃取塔
轻液 界面 重液 格栅
特点：结构简单，分离效率较 高，造价低廉，维修方便，操 作弹性和生产能力较大，常应
定环 转盘 轻液
用于含混悬颗粒及易乳化料液
的萃取。
重液
转盘萃取塔
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