双水相萃取技术解答
双水相萃取技术
双⽔相萃取技术双⽔相萃取技术（two-aqueous phase extraction）⼀、前⾔近年来，随着基因⼯程、蛋⽩质⼯程、细胞培养⼯程、代谢⼯程等⾼新⽣物技术研究⼯作的⼴泛展开，各种⾼附加值的⽣化新产品不断涌现，对⽣化分离技术也提出了越来越⾼的要求。
与上游过程相⽐，⽬前作为下游过程的⽣化分离纯化技术往往存在步骤多，收得率低，处理时间长，重复性差等缺点，这样便严重阻碍了⽣物技术的⼯业化发展。
因此，就迫切需要⼀种分离步骤少，收得率⾼，处理时间短，并且易于放⼤的⽣化分离纯化技术，双⽔相萃取技术就满⾜了这⼀需要。
特别是基因⼯程技术的发展，需要从细胞中提取⾼质量的遗传物质，由于细胞破碎后，在溶液中存在⼤量的轻质细胞碎⽚，给遗传物质的提取形成了很⼤的⼲扰，通常通过离⼼分离和溶剂萃取难以得到⾼纯度⾼活性的遗传物质，⽽通过双⽔相初步提取，可以使⽬标物和轻质碎⽚得到很好的分离，且⽬标物的活性⼏乎没有损失。
因此双⽔相萃取技术得到了很⼤的重视，并且在近20年⾥取得了较⼤的发展。
⼆、发展史双⽔相萃取技术⼜称之为⽔溶液两相分配技术（Partition of two aqueous phase system）1、1896年，Beijernek 在琼脂和可溶性淀粉或明胶混合时，发现这种混合溶液能较快地分为两层，他把这种现象称之为聚合物的“不相容性”（incompatibility）――――体系的发现2、1956年瑞典伦得（Luhd）⼤学的Albertson发现双⽔相萃取技术可⽤于蛋⽩质的选择分离，但⽬标蛋⽩同成相⾼聚物的分离是影响了其⼤规模⼯业应⽤。
――――――――――发现可以⽤于分离提纯3、20世纪70年代中期西德的Kula和Kroner等⼈⾸先将双⽔相技术应⽤于从细胞匀浆液中提取酶和蛋⽩质，从⽽⼤⼤改善了胞内酶的提取过程，提⾼了酶的收得率。
―――――――利⽤于活性物质的提取4、1989年，Diamond等⼈以Flory－Huggins理论为基础，推导出⽣物分⼦在双⽔相体系中的分配模型，但有局限性，仍需继续探索，不断完善。
双水相萃取的原理及应用 (2)
双水相萃取的原理及应用1. 引言双水相萃取是一种常用的分离和提取技术，它利用两种不相溶的溶剂，即水相和有机相，在液-液界面上进行分相和萃取。
该技术具有高效、简便、环保等特点，被广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本文将介绍双水相萃取的原理和一些常见的应用。
2. 双水相萃取的原理双水相萃取的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，以及化合物在两种溶剂中的分配系数。
在水相和有机相的界面上，亲水性较强的化合物会向水相转移，而亲水性较弱的化合物则会向有机相转移。
这样，在两相之间可实现化合物的分离和富集。
3. 双水相萃取的步骤双水相萃取通常包括以下几个步骤：•第一步：选择合适的水相和有机相溶剂。
一般情况下，水相为水，有机相为有机溶剂如乙醚、丙酮等；•第二步：将待提取物溶解在适量的水相溶液中，并加入适量的有机相溶液；•第三步：进行充分摇匀和混合，使两相形成均匀混合体；•第四步：静置一段时间，使两相分离，从而形成上下两层液相；•第五步：将两相分离，分别收集上下相中的物质。
4. 双水相萃取的应用4.1. 生物化学•蛋白质分离纯化：双水相萃取可用于蛋白质的富集和纯化，对于分子量较大的蛋白质特别有效；•酶的富集：通过双水相萃取，可以有效地从复杂的酶混合物中富集目标酶，提高其活性和纯度；•生物活性物质的提取：双水相萃取可用于提取天然产物中的生物活性物质，如草药提取液中的有效成分。
4.2. 环境科学•水样前处理：对于含有大量有机物的水样，双水相萃取能够有效地去除有机物，净化水质；•环境污染物的富集：通过双水相萃取，可以将水中微量的有机污染物富集到有机相中，方便进一步分析和检测。
4.3. 化学合成•有机合成中的分离提取：在化学合成过程中，双水相萃取可用于分离和富集目标化合物，提高产率和纯度。
5. 结论双水相萃取是一种高效、简便、环保的分离和提取技术，适用于多个领域。
它的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，通过分配系数的差异实现化合物的分离和富集。
双水相萃取原理
双水相萃取原理双水相萃取是一种常用的分离和提取技术，广泛应用于化工、生物制药、环境保护等领域。
它是利用两种不相溶的溶剂（通常是水和有机溶剂）之间的相互作用，将目标物质从一种相中转移到另一种相中的过程。
在这个过程中，萃取剂的选择、相互作用机理、萃取条件等因素都对萃取效果有着重要的影响。
首先，我们来谈谈双水相萃取的基本原理。
在双水相系统中，两种相的界面上存在着大量的界面活性剂，这些界面活性剂能够形成胶束结构，使得两种相之间形成了一定的亲和力。
当目标物质存在于其中一种相中时，由于界面活性剂的存在，目标物质会在两种相的界面上分配，从而实现了目标物质的转移和分离。
其次，双水相萃取的原理还涉及到了萃取剂的选择。
通常情况下，我们会选择一种水相和一种有机相作为双水相系统的溶剂。
这两种溶剂的选择应该考虑到目标物质的亲和性，以及两种相之间的亲和性。
另外，萃取剂的选择还应该考虑到工艺操作的便捷性、回收利用的可行性等因素。
另外，双水相萃取的原理还受到了萃取条件的影响。
萃取条件包括温度、pH 值、搅拌速度等因素，这些条件会直接影响到目标物质在两种相中的分配情况。
通过合理地控制萃取条件，我们可以实现目标物质的高效分离和提取。
最后，双水相萃取的原理还涉及到了相互作用机理。
在双水相系统中，两种相之间的相互作用是通过界面活性剂来实现的。
界面活性剂的存在使得两种相之间形成了一定的亲和力，从而实现了目标物质的转移和分离。
同时，界面活性剂的种类和用量也会直接影响到双水相萃取的效果。
综上所述，双水相萃取是一种重要的分离和提取技术，其原理涉及到了萃取剂的选择、萃取条件的控制、相互作用机理等多个方面。
通过对这些因素的合理把握，我们可以实现对目标物质的高效分离和提取，为化工、生物制药、环境保护等领域的生产实践提供了重要的技术支持。
希望通过本文的介绍，读者能够对双水相萃取的原理有一个更加深入的了解。
双水相萃取解析
➢ 一般采用室温操作： 成相系统聚合物PEG对蛋白质有稳定作用，常温下蛋 白质不会发生变性； 常温下溶液粘度较低， 容易相分离； 常温操作节省冷却费用。
4.双水相萃取技术的发展
（1）历史：
➢ 早在1896年，Beijerinck发现，当明胶与琼脂或明胶与 可溶性淀粉溶液相混时，得到一个混浊不透明的溶液，随 之分为两相，上相富含明胶，下相富含琼脂（或淀粉）， 这种现象被称为聚合物的不相溶性（incompatibility）； ➢ 20世纪60年代，瑞典Lund大学的Albertsson P A及同事 最先提出了双水相萃取技术； ➢ 1979年，西德的Kula M R等人首次将ATPE应用于生物产 品分离；
➢大量研究表明：生物分子的分配系数取决于溶质与双水相系统 间的各种相互作用，主要有静电作用、疏水作用和亲和作用等， 其分配系数可为各种相互作用之和。
ln m ln me ln mh ln ml
①静电作用：两相系统中若有带电溶质存在，会ห้องสมุดไป่ตู้大分子在两 相间的分配系数产生影响。（图5-15） Donnan Potential:当大分子或粒子带有静电荷时，在带有电荷 分配不相等时，就会在两相间产生电位差，称为道南电位。 ②疏水作用：某些大分子物质表面具有疏水区，溶质的表面疏 水性会对其在两相间的分配系数产生影响。
3.影响双水相分配的主要因素
高聚物的相对分子质量 高聚物的浓度 盐的种类和浓度 PH值 温度
（1）高聚物的相对分子质量：
➢在高聚物浓度保持不变的前提下，降低该高聚物的相对分子质 量，被分配的可溶性生物大分子如蛋白质或核酸，或颗粒如细 胞或细胞碎片和细胞器，将更多地分配于该相。
以PEG-Dextran体系为例，↓Dextran→K↓ ↓PEG→K↑（表5-4）
双水相萃取全解
1、双水相体系的组成
双水相体系的主要成因——聚合物的 不相溶性
双水相现象是当两种聚合物或一种聚 合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合 物之间或聚合物与盐之间的分子空间阻碍 作用，无法相互渗透，当聚合物或无机盐 浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两 相，因为使用的溶剂是水，所以称为双水 相。
① 聚合物∕聚合物双水相
影响双水相萃取平衡的主要因素有： 组成双水相体系的高聚物类型、高聚物 的平均分子量和分子量分布、高聚物的 浓度、成相盐和非成相盐的种类、盐的 离子浓度、pH值、温度等。
1）聚合物的类型
不同聚合物的水相系统显示出不同的疏水 性，聚合物的疏水性按下列次序递增：葡萄 糖硫酸盐糖＜葡萄糖＜羟丙基葡聚糖＜甲基 纤维素＜聚乙二醇＜聚丙三醇，这种疏水性 的差异对目的产物的作用是重要的。
双水相萃取全解
主要内容：
一、双水相萃取的基本理论 二、双水相萃取工艺流程操作 三、影响双水相的因素 四、双水相萃取的应用 五、双水相萃取技术的发展
前言
• 双水相萃取现象最早是1896年由Bei jerinck 在琼脂与可溶性淀粉或明胶混合时发现的， 这种现象被称为聚合物的“不相溶性” (incompatibility)。
但一般来说，当双水相系统离双节线足够远 时，温度的影响很小，1-2度的温度改变不影 响目标产物的萃取分离。
大规模双水相萃取操作一般在室温下进行， 不需冷却。这是基于以下原因：
(l)常温下，溶液的粘度较低，容易分相 (2)成相聚合物PEG对某些具有生物活性溶质 如蛋白质有稳定的作用，常温下蛋白质一般不 会发生失活、变性。 (3)常温操作节省冷却费用。
6）无机盐的浓度
盐的正、负离子在两相间分配系数不 同，两相间形成电位差，从而影响带电 生物大分子的分配。无机盐浓度的不同 能改变两相间的电位差。
双水相萃取全解
聚乙二醇
非离子型聚合物/ 非离子型聚 合物
聚丙二醇
聚乙烯醇 聚乙二醇 聚乙烯吡咯烷酮
高分子电解质/非离子型聚合物
羧甲基纤维素钠
聚乙二醇
高分子电解质/高分子电解质
聚合物/ 低分子量化合物
葡聚糖硫酸钠
葡聚糖
羧甲基纤维素钠
丙醇
磷酸钾
聚合物/ 无机盐 聚乙二醇 硫酸铵
双水相的形成
在聚合物∕盐或聚合物∕聚合物系统混合时， 会出现两个不相混溶的水相
②聚合物∕无机盐双水相
某些聚合物溶液和一些无机盐溶液 相混时，在一定浓度下，由于盐析作 用，也会形成两相，即聚合物/ 无机 盐双水相体系，常用的无机盐有磷酸 盐和硫酸盐。除高聚物、无机盐外， 能形成双水相体系的物质还有高分子 电解质、低分子量化合物。
各种类型的双水相体系
类 型 形成上相的聚合物 形成下相的聚合物 葡聚糖
影响双水相萃取平衡的主要因素有： 组成双水相体系的高聚物类型、高聚物 的平均分子量和分子量分布、高聚物的 浓度、成相盐和非成相盐的种类、盐的 离子浓度、pH值、温度等。
1）聚合物的类型
不同聚合物的水相系统显示出不同的疏水 性，聚合物的疏水性按下列次序递增：葡萄 糖硫酸盐糖＜葡萄糖＜羟丙基葡聚糖＜甲基 纤维素＜聚乙二醇＜聚丙三醇，这种疏水性 的差异对目的产物的作用是重要的。
缺点：
• 成相聚合物的成本较高， 且高聚物回收困难。 • 水溶性高聚物大多数粘度 较大，不易定量控制。 • 易乳化，相分离时间较长。 • 影响因素复杂。
3、双水相萃取原理
(1) 分配系数
双水相萃取与一般的水-有机物萃取的 原理相似, 都是依据物质在两相间的选择 性分配。当萃取体系的性质不同, 物质进 入双水相体系后, 由于分子间的范德华力、 疏水作用、分子间的氢键、分子与分子之 间电荷的作用, 目标物质在上、下相中的 浓度不同, 从而达到分离的目的。
双水相的萃取原理及应用
双水相的萃取原理及应用双水相萃取是一种常用的分离纯化技术，其原理是将两种互不相溶的溶剂（一般是水和有机溶剂）在适当的条件下混合形成两个相，通过溶质在两相间的分配系数差异，使溶质转移到另一相中来实现分离纯化。
双水相萃取技术在生物医药、食品工业、环境监测等领域有广泛的应用。
双水相萃取的原理可以通过亲水基团和疏水基团之间的相互作用来解释。
当有机溶剂向水中注入时，溶剂分子中的疏水基团与水中的活泼基团（如羟基和胺基）发生作用，形成一层水合包裹层。
这种水合包裹层使有机溶剂和水发生互溶性差异，从而使两种溶剂形成不相容的两个相。
双水相萃取的应用可以归纳为以下几个方面：1. 生物活性物质分离纯化：双水相萃取广泛应用于生物活性物质分离纯化领域，例如从植物提取出天然产物（如植物提取物中的生物碱、黄酮、甾醇等）；从微生物培养液中提取酶、蛋白质等生物活性物质；海洋生物样品的提取等。
双水相萃取可以有效地分离目标物质并去除一些干扰性物质，提高目标物质的纯度和产率。
2. 蛋白质的分离纯化：双水相萃取可以用于蛋白质的分离纯化。
由于蛋白质在不同的条件下会有不同的溶解度，通过调节溶剂的性质和条件，可以使目标蛋白质在双水相中的分配系数大于1，从而实现蛋白质的富集和分离纯化。
3. DNA/RNA的提取：双水相萃取也可用于DNA/RNA的提取。
DNA/RNA在某些条件下与有机溶剂形成复合物，可以通过双水相萃取的方法将DNA/RNA 从混合物中分离出来。
这是分子生物学研究中常用的一种DNA/RNA提取方法。
4. 药物研发：双水相萃取在药物研发中有着重要的应用。
药物研发中常常需要提取、分离纯化目标化合物，双水相萃取可以通过调节溶剂体系的性质和条件，实现对复杂混合物中目标化合物的分离纯化，从而提高化合物的纯度和产率，为药物研发提供了有效的手段。
除了上述应用外，双水相萃取还可以用于环境监测、食品工业等领域。
例如，在环境监测中，可以利用双水相萃取将有机污染物和水样分离，进而进行有机污染物的检测与分析。
第五章 双水相萃取
多项选择题
4.双水相系统的性质主要取决于下列物理化学多 数中的（ ABCDE ） A.密度 B.两相间的密度差 C.黏度 D.两相间的黏 度差 E.表面张力 5.大规模双水相萃取操作一般在室温下进行，不 需冷却。这是基于以下原因：（ ABC ） A.成相聚合物PEG对蛋白质有稳定作用，常温下 蛋白质一般不会发生失活或变性 B.常温下溶液黏度较低，容易相分离 C.常温操作节省冷却费用 D.常温下溶液的表面张力比较小，反应易于进行
单项选择题
4.下列盐析效应强弱次序正确的是（ A ） A. Al3+＞Mg2+ B. Mg2+＞Al3+ C. Na+＞Mg2+ D. K+＞Na+ 5.不同有机溶剂分相效果不同，下列正确的是（ B ） A.异丙醇＞乙醇＞丙酮 B. 异丙醇＞丙酮＞乙醇 C. 乙醇＞异丙醇＞丙酮 D. 丙酮＞异丙醇＞乙醇 6.下列双水相体系中那种的分相能力强（ B ） A. 异丙醇/硫酸铵 B. 异丙醇/磷酸氢二钾 C. 乙醇/硫酸铵 D. 乙醇/磷酸氢二钾
论述题
1．PEG双水相萃取的工艺流程。
答： PEG双水相的工艺流程主要有三部分：目 双水相的工艺流程主要有三部分： 双水相的工艺流程主要有三部分 标产物的萃取； 的循环； 标产物的萃取；PEG的循环；无机盐的循环。 的循环 无机盐的循环。 （1）目标产物的萃取 细胞悬浮液经球磨机 ） 破碎细胞后， 破碎细胞后，与PEG和无机盐或葡聚糖在萃取 和无机盐或葡聚糖在萃取 器中混合，然后进入离心机分相。 器中混合，然后进入离心机分相。通过选择合适 的双水相组成， 的双水相组成，一般使目标蛋白质分配到上相 而细胞碎片、 （PEG相），而细胞碎片、核酸、多糖和杂蛋 相），而细胞碎片 核酸、 白质分配到下相（富盐相）。 白质分配到下相（富盐相）。
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4.1在生物大分子分离纯化方面的应用
蛋白质、酶、多糖、核酸等大分子物质可以利用双 水相进行分离、纯化，双水相体系由于其温和的特性， 能够保持酶本身应有的活性，所以利用双水相萃取技术 分离纯化酶得到广泛的应用。 如： ①利用表面活性剂/盐双水相体系纯化鹊肾树叶中的丝 氨酸蛋白酶。 ②用 PEG6000/Na2HPO4双水相提取脂肪酶。 ③利用PEG /K3PO4双水相室温下纯化α -淀粉酶。
筛板萃取塔内由于塔板的限制，减小了轴向返混，同时由 分散相的多次分散和聚结，液滴表面不断更新，使筛板萃 取塔的效率比填料塔有所提高，再加上筛板塔结构简单， 价格低廉，可处理腐蚀性料液，因而在许多萃取过程中得 到广泛应用。
3.5.4 转盘萃取塔
在塔体内壁上按一定距离装 置若干个环形挡板，固定环使塔 内形成许多分开的空间。在中心 轴上按同样间距安装若干个转盘， 每个转盘处于分割空间的中间。 转盘的直径小于固定环的内径， 以便于装卸。固定环和转盘均有 薄平板制成。转盘随中心轴做高 速旋转时，对液体产生强烈的搅 拌作用，增加了相际接触面积和 液体的湍动。固定环在一定程度 上抑制了轴向返混，因而转盘塔 的效率较高。
3.3进行两水相生物转化反应需满足以下条件
● 催化剂应单侧分配； ● 底物应分配于催化剂所处的相中；产物应分配 在另
一相中；要有合适的相比。如产物分配在上相中，则 相比要大，反之则相比要小。
由于这些条件很难同时满足，并且分离理论还不完善，因 此常需要根据试验选择最优系统和操作条件。
3.4采用双水相系统进行生物转化反应的优点：
将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合时，当 聚合物浓度达到一定值时，体系自然地分成互不相溶 的两相.
二.双水相萃取的原理及流程
2.1 原理
一定条件下，水相也可以形成两相甚至多相。所以有 可能将生物活性物质（水溶性的酶、蛋白质等）从一个水 相转移到另一个水相中，从而完成分类任务。
因此双水相萃取与溶媒萃取的原理相似。
2.2双水相萃取工艺流程 双水相萃取技术的工艺流程主要有三部分构成： （1）目的产物的萃取 （2）PEG循环 （3）无机盐的循环
三、双水相萃取技术及设备
3.1 离子液体双水相萃取
Gutowski等于 2003年首次提出了离子液体双水相的概念, 研究发现了亲水性离子液体[ Bm im] Cl和水合磷酸钾可以形成 上相富集离子液体和下相富集磷酸钾的双水相体系,并且证明这 一双水相体系可能在分离萃取上有极好地应用前景。
① 与固定床反应器相比，不需载体，不存在多孔载体中的 扩散阻力，故反应速度较快，生产能力较高；
② 生物催化剂在两水相系统中较稳定；两相间表面张力低， 轻微搅拌即能姓曾高度分散系统，分散相液滴在10μ m 以下，有很大的表面积，有利于底物和产物的传递。
3.5 工业设备
在萃取过程中，要求在萃取设备内两相能密切接触并伴 有较高的湍动，以实现两相之间的质量传递；尔后，又能使 两相较快的分离。但是，由于两相间的密度差较小，实现两 相的密切接触和快速分离有一定的困难。
PEG/磷酸钾、PEG/磷酸胺、 PEG/硫酸钠、PEG/葡糖糖等
2.1.3 分配系数 ● 当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后， 由于各种阻碍作用的存在，物质分配不同，使其在上、 下相中的浓度不同。
K=C上/C下
C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度。
• 分配系数K等于物质在两相的浓度比，由于各物质的K不同 ，可用双水相萃取体系对物质进行分离，其分配情况服从 分配定律。
2.1.4 相图
● 图1是典型的高聚物-高聚 物-水双水相体系的直角坐标 相图。两种聚合物A、B以适 当比例溶于水就会分别形成 有不同组成密度的两相。轻 相组成用T点表示，重相组成 用B点表示。曲线ＴＣＢ称为 结线，直线ＴＭＢ称为系线 。结线上方是两相区，下方 为单相区。
其中上下相组成分别为T和B， T和B量的遵循杠杆定律: 即T和B相质量之比等于系线 上MB与MT的线段长度之比。
4.2 在天然产物中提取小分子物质方面的应用
天然产物中存在许多对人体有益的活性小分子物质 ，但是提取一直以来都是高投入低回收，目前许多活性 物质大多数是利用化学合成来满足人们的需求，但是化 学合成物质的效果和天然活性成分比，仍有一定的差距 ，人们一直在寻找能够同时达到高提取率和高纯度的方 法，以降低成本“目前有很多关于双水相分离纯化活性小 分子的研究。 如： ①用 C2H5OH/磷酸盐形成的双水相体系从乌拉尔甘草提 取液中分离甘草酸。 ②用(NH4)2SO4/C2H5OH双水相体系结合超声提取丹参中 的紫草酸 B。
2)体系内传质和平衡速度快,回收率高,可达到90%以上, 比起 其他的一些分离过程,其能耗小;
3)体系的相间张力大大低于有机溶剂与水的相间张力,分离条 件温和,因而能保持绝大部分生物分子的活性;
4)操作条件温和,整个过程可在常温常压下进行;
5)离子液体的蒸汽压几乎为零,不会出现像有机溶剂那样因挥 发而引起环境问题;
Kula教授研究小组对双水相的应用、工艺流程、操作参数、 设备、成本分析等进行了大量研究，在应用工程上获得成功。
1978年首先将双水相萃取技术用于酶的大规模分离钝化， 建成了一套工业装置，达到20Kg/h的处理能力，分离钝化了 几十种酶，也应用与基因工程的分离。
国内自20世纪80年代起也开展了ATPE技术研究。
双水相萃取技术
主讲人： 2014-12-25
一.概述 二. 基本原理及流程 三. 技术与设备 四. 研究及应用 五、不足之处
六. 发展方向
一、概述
1.1 基本概念
●萃取（extraction)：
萃取是利用溶质 在互不混溶的两相之 间分配系数的不同而 使溶质得到纯化或浓 缩的技术。
●萃取剂：用以进行萃取的溶剂
● 萃取法的分类：
参与溶 质分配 的两相 不同
液-固萃取 液-液萃取
萃取原理
物理萃取 化学萃取 双水相萃取 超临界萃取
1.2 发展历程
1896年荷兰微生物学家Berjerinck发现琼脂水溶液与 可溶性淀粉或明胶水溶液混合时形成双水相现象。
1956年瑞典Land大学的Albertsson教授及其同事开始 对水相系统研究。测定了许多双水相系统的相图，考察 了蛋白质、核酸、病毒、细胞及细胞颗粒在双水相中的 分配行为，为双水相萃取系统的发展奠定了基础。 只局限于实验内的测定和理论研究。
产生分散相的动 力
重力差
微分接触式 喷啉塔、填料塔
逐级接触式
筛板塔、流动混合 器
机械拌
转盘萃取塔、搅拌 萃取塔、振动筛板
塔
混合澄清器
脉冲 离心力作用
脉冲填料塔、脉冲 筛板塔
脉冲混合澄清器
连续式离心萃取器 逐级式离心萃取器
3.5.2 脉动填料塔
为防止分散相液滴过多聚结，可增加塔内流体的湍动， 即向填料提供外加脉动能量，造成液体脉动，这种填料塔成 为脉动填料塔。但须注意，向填料塔加入脉动会使乱堆填料 趋向定向排列，导致沟流，从而使脉动填料塔的应用受到限 制。
● 两种聚合物水溶液的水溶性有差异，混合后发生 相分离，并且水溶性差别越大，相分离的倾向越大。
● 加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也 能形成两相。
2.1.2 双水相体系的分类
双聚物：
PEG/DEX、聚乙二醇/聚乙烯醇、 聚乙烯醇/甲基纤维素、聚丙二醇 /葡聚糖、聚丙二醇/甲氧基乙二 醇等
聚合物-低 分子物质 的化合物：
3.5.3 筛板萃取塔
塔体内装有若干层筛板，筛孔直 径比气-液传质的孔径有效。工业中 所用孔径一般为3~9mm，孔距为孔径 的3~4倍，板间距为150~600mm。如果 选轻相为分散相，则其通过塔板上的 筛孔而被分散成细滴，与塔板上的连 续相密切接触后便分层凝聚，并聚结 于上层筛板的下面，然后借助压强差 的推动，再经筛孔而分散。重液相经 降液管流向下层塔板，水平横向流到 筛板另一端降液管。两相如是依次反 复进行接触与分层，便构成逐级接触 萃取。如果先重相为分散相，则应使 轻相通过盛液管进入上层塔板。
4.3 在医药行业的应用
双水相体系不仅可以用于分离医药行业需要的细胞，还 可以用来高效的提取抗生素。抗生素不仅能杀灭细菌，而且 对支原体、衣原体等致病微生物也具有良好的抑制及杀灭效 果。所以双水相萃取技术在医药行业得到广泛认可。 如： ①利用免疫亲和性PEG/Dextran 双水相体系从脐带血中分离 造血干细胞/源细胞。 ②亲水性离子液体 1-丁基-3- 甲基咪唑四氟硼 BF₄和 NaH₂PO₄形成的双水相体系能够快速从青霉素水溶液中萃取 青霉素G。 ③用亲水性离子液体四氟硼酸 1-丁基-3- 甲基咪唑四氟硼 BF4 和 NaH2PO₄组成的双水相体系萃取分离四环素。
根据两相接触方式，萃取设备分为逐级接触和微分接触 式两种；根据有无外功输入分为外加能量和无外加能量两种。
3.5.1 原则 ①当两相流量相差很大时，将流量大的选做分散相可增加相际
传质面积。但是，若所用的设备可能产生严重轴向返混时， 应选择流量小的作分散相，以减小返混的影响。 ②在填料塔、筛板塔等萃取设备中，应将润湿性差的液体作为 分散相。 ③当两相粘度相差较大时，应将粘度大的液体作为分散相，这 样液滴在连续相内沉降（或升浮）速度较大，可提高设备生 产能力。 ④为减小液滴尺寸并增加液滴表面的湍动，对于界面张力梯度 大于零的物系，溶质应从液滴向连续相传递。 ⑤为降低成本和保证安全操作，应将成本高的和易燃易爆的液 体作为分散相。
4.4 在废水处理方面的应用
工厂排放的废水中往往既含有大量的对环境污染性极大 的物质，如酚类物质及一些镉等金属污染物，也含有一些可以 回收循环利用的物质，所以对废水的处理意义重大，亟需一种 快速高效的方法来解决这些问题。 如： ①用正交实验优化1-propanol/ (NH4)2SO4双水相体系去除医药 、橡胶等行业生产过程中排放的废水中的对氨基酚。 ②利用1-propanol/ (NH4)2SO4双水相体系除去电镀废水中镉缔合 物。