溶剂萃取法
溶剂萃取法
去乳化剂的选择方法
1、以HLB数可作为指标；
2、主要应用实验方法来决定。
用于生物制品如酶、蛋白质、核酸、多肽和氨基酸 等的提取精制。
本章重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。
一、分配定律
萃取平衡时，根据相律，有：
F＝c－P十2 其中：F 自由度， c 组分数，P 相数。 若系统中除两种溶剂外，只含有一种溶质，则 c＝3。因为P＝2，代入相律，得F＝3。 当温度、压力一定时，F＝1，即一个变数就 能决定整个系统。亦即：一相的浓度如果固定，另 一相的浓度亦应固定，其关系可用分配定律表示。
乳化机理
所以表面张力降低，液体容易分散成微滴而发生乳化。在乳浊液中，界 面积大，物系的自由能大，故为热力学不稳定系统，会自行破坏。因此 要形成乳浊液，还应具备使其稳定的条件。
（二）、乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型
影响乳浊液稳定性的因素： 1)、界面上保护膜是否形成。表面活性剂分子聚集在界
面上，在分散相液滴周围形成保护膜。保护膜应具有一定的 机械强度，不易破裂，能防止液滴碰撞而引起聚沉。
应用场合：
1、有的产物的水溶性很强，在通常有机溶剂中溶解度 都很小，则如要采用溶剂萃取法来提取，可借助于带溶剂。
2、即使水溶性不强的产物，有时为提高其收率和选择 性，也可考虑采用带溶剂。
举例：链霉素
水溶性较强的碱(如链霉素)可与脂肪酸(如月桂酸)形 成复合物而能溶于丁醇、醋酸丁酯、异辛醇中，在酸性下 (pH 5.5—5.7)，此复合物分解成链霉素而可转入水相。
第六章 溶剂萃取法
第一节 溶剂萃取
一、溶剂萃取过程的理论基础
溶剂萃取： 溶剂萃取：把目标物从第一液相中靠更 强大的溶解力抽提到第二液相中（ 强大的溶解力抽提到第二液相中（如把 水相中的醋酸抽提到醋酸乙酯中）。 水相中的醋酸抽提到醋酸乙酯中）。
2、乳浊液的形成 、
有机溶剂和水混合， 有机溶剂和水混合，乳化结果形成两 种O/W型乳浊液：油滴分散在水中。 型乳浊液 油滴分散在水中。 型乳浊液： 油包水型 或W/O型乳浊液：水滴分散在油中。 型乳浊液 水滴分散在油中。
要形成稳定的乳浊液， 要形成稳定的乳浊液，一般应有表面 活性剂（乳化剂）存在。 活性剂（乳化剂）存在。
1、物质的溶解和相似相溶原理 、
物质溶解过程： 物质溶解过程：假定从纯物质和纯溶剂开始 到形成均匀的分子混合物。 到形成均匀的分子混合物。 从能量的变化角度将溶解过程分为三个过程： 从能量的变化角度将溶解过程分为三个过程：
溶质B各质点的分离（吸收能量）； 溶质 各质点的分离（吸收能量）； 各质点的分离 溶剂A在溶质 的作用下形成可容纳B质点的空位 在溶质B的作用下形成可容纳 溶剂 在溶质 的作用下形成可容纳 质点的空位 吸收能量）； （吸收能量）； 进入溶剂A形成的空位 溶质质点 B进入溶剂 形成的空位（放出能量）。 进入溶剂 形成的空位（放出能量）。
0
如果D 如果 1和D2分别为测试液体和标准液体的 介电常数， 介电常数，C1和C2为一个电容器内分别充 满有上述两种液体时的静电容量， 满有上述两种液体时的静电容量，则： D1/D2= C1/C2 D2为已知值， C1和C2可测量，D1可求得。 为已知值， 可测量， 可求得。 通过测定被萃取目标物的介电常数，寻找 通过测定被萃取目标物的介电常数， 极性相接近的溶剂作为萃取剂。 极性相接近的溶剂作为萃取剂。 选择方法：根据萃取目标物质的介电常数， 选择方法：根据萃取目标物质的介电常数， 寻找极性相接近的溶剂作为萃取溶剂。 寻找极性相接近的溶剂作为萃取溶剂。
简述溶剂萃取法的原理及应用
简述溶剂萃取法的原理及应用1. 引言溶剂萃取法是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域。
本文将对溶剂萃取法的原理及应用进行简要介绍。
2. 原理溶剂萃取法基于物质在两种不相溶的相中分配系数不同的原理。
通常包括以下几个步骤：•第一步，将待分离的混合物溶于合适的有机溶剂中，形成有机相；•第二步，将产生的有机相与其他相进行搅拌和分离，使分离物在不同相中分配；•第三步，将有机相从混合物中分离出来；•第四步，再通过溶剂蒸发或其他方式将溶剂从有机相中去除，得到目标物质。
3. 应用溶剂萃取法在以下领域得到广泛应用：3.1 化学分析领域在化学分析中，溶剂萃取法可以用于分离和富集待测物质。
例如，在环境样品中检测有机污染物时，通过溶剂萃取法可以将目标物质从复杂的样品基质中分离出来，提高检测的灵敏度和准确性。
3.2 制药工业在制药工业中，溶剂萃取法常用于从发酵液或合成反应体系中提取目标物质。
通过与溶剂的相互作用，将目标物质从反应混合物中富集和纯化，可以在后续工艺中提高产率和产品质量。
3.3 环境科学在环境科学研究中，溶剂萃取法可用于水体、土壤等环境样品中分离和富集目标污染物。
通过调整溶剂的选择和条件，可以实现对不同种类污染物的高效提取和浓缩，为环境污染的监测和治理提供技术支持。
3.4 食品工业溶剂萃取法在食品工业中常用于提取和分离天然产物。
例如，从植物中提取活性成分、从奶制品中提取脂肪等。
通过合适的溶剂选择和操作条件，可以实现对食品中目标物质的高效提取和纯化。
3.5 其他领域此外，溶剂萃取法在石油化工、化妆品、医药研发等领域也有广泛应用。
在石油化工中，溶剂萃取法可用于原油中某一组分的分离；在化妆品和医药研发中，溶剂萃取法可用于纯化天然成分或合成物质。
4. 总结溶剂萃取法作为一种常用的分离纯化技术，具有广泛的应用前景。
通过对不同溶剂特性及条件的选择，可以实现对目标物质的高效提取和分离。
在化学分析、制药工业、环境科学、食品工业等领域都有着重要的作用。
第三章 溶剂萃取法
[I2]O KD = D = ——— [I2]W 不符合分配定律的体系：KD≠D 分配比除与一些 常数有关以外，还与酸度、溶质的浓度等因素有 关，它并不是一个常数。
分离与富集方法介绍
例如：
醋酸在苯—水萃取体系中
• 在两相间的分配： [CH3COOH] W ====[CH3COOH] O • 在水相电离： CH3COOH ====CH3COO- + H+ • 在苯相中缔合： 2CH3COOH（O）====(CH3COOH)2(O)
分离与富集方法介绍
一、萃取分离法的基本原理
利用化合物在两种互不相溶（或微溶）
的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化
合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。
经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物
提取出来。
分离与富集方法介绍
1．萃取过程的本质 就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。
２、萃取物 亲水性物质：离子型化合物，易溶于水而难溶于 有机溶剂的物质。如无机离子，含亲水基团OH,-SO3H,-NH2…的物质。 疏水性或亲油性物质：共价化合物，具有难溶于 水而易溶于有机溶剂的物质。如许多有机化合物， 酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
[OsO4]O + 4[(OsO4)4]O
分离与富集方法介绍
（3）分配系数与分配比关系
• 当溶质在两相中以相同的单一形式存在，且溶液较 稀，KD＝D。否则KD≠D。 • 分配系数与萃取体系和温度有关，而分配比除与萃 取体系和温度有关外，还与酸度、溶质的浓度等因 素有关
分离与富集方法介绍
（4） 萃取百分率
分离与富集方法介绍
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解
度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃
第二章-溶剂萃取
• ⑵萃取率（q），即萃取百分率 • 表示萃取平衡时，萃取剂的实际萃取能力，常用萃取率来表示。
•
萃取率q
=
被萃物在有机相中的量 被萃物在料液中的总量100%
• 令 C ＿平衡时有机相中的浓度
•
C＿平衡时水相中的浓度
•
VS＿有机相体积
•
VF＿料液体积
• 令：VS R, R称为相比，
VF
•
∴
上式=
• 分子中有C=NOH结构，如N509（5，8＿二乙基＿7羟基＿十二烷基＿6＿ 肟，相当于国外的Lix63；
• N510（2＿羟基＿5＿十二烷基＿二苯甲酮肟，相当于国外的Lix64。 • 二者都是萃铜的萃取剂。
、 • d Kelex型萃取剂
• 8＿羟基喹咛的衍生物，例如：Kelex100，十二烯基＿8＿羟基喹咛，它可 从高浓度铜浸出液中萃取回收铜，萃取能力比Lix型强。
我国的萃取工业发展较国外稍迟一些，是在二十世纪六十年代开始的，但发展很 快。目前，我国有自己合成的新型萃取剂，有自己独特的萃取工艺，水平并不低 于国外。在我国，很多稀有金属的生产，某些有色金属的提取分离等都已应用该 法，这种方法所以能发展得如此快，主要是由于该法具有很多优点，如：分离效 率高、操作安全方便、生产成本低、作业易于连续化、自动化、生产量大等等。
析此时有机相中被萃物的量，即为饱和容量。
• 第二节 萃取基本原理
• 一、萃取过程的物理化学 • 1、萃取过程本质 • 在萃取过程中，要使物质从水相转入有机相，就必须使它从亲水性转变为疏
水性，使它从易溶于水相转变为易溶于有机相，萃取过程的实质就在于利用 物质的亲水性和疏水性的相互转化。
• 在湿法冶金的溶剂萃取中，金属离子大多是亲水性的极性物质，在水溶液中 大多以水合离子状态存在，要使它们从亲水性变为疏水性，就必然要使萃取 剂与金属的水合离子发生化学作用，萃取剂必须将部分或全部的金属离子周 围的水分子顶替出来，生成不带电荷的易溶于有机溶剂的化合物（多数是络
溶剂萃取法介绍
溶剂萃取技术在湿法冶金中的应用由于其技术效果好，在一定条件下经济效果也很高，因此在再生金属的湿法冶金中已有不少研究和应用。
（1）溶剂萃取过程
利用有机溶剂从与其不相混溶的液相中将某种物质提取出来的方法称为溶剂萃取。
①萃取体系的组成萃取体系是由有机溶液（有机相）和水溶液（水相）两个互不相溶的液相所组成的体系；
有机相
萃取剂（与被萃取物有化学结合）
稀释剂（与被萃取物没有化学结合，只起溶剂作用，如煤油等）添加剂（可有可无，加入后或起协萃作用，或抑制三相生成）水相
无机盐（被萃取的物质及杂质等）
无机盐（或盐析剂）
萃取体系最重要的是有机相的选择，它包括萃取剂、稀释剂、添加剂及其浓度的选择，必须根据具体情况通过理论分析和试验加以确定。
②萃取分离金属的原理煤油及其他油类不溶于水的性质称为“疏水性”。
油类之所以有疏水性是因为它的分子极性很小，在强极性的水中难以溶解。
能溶于水溶液中的物质一般是离子化合物，它们在水中可电离并发生离子水化现象而具有“亲水性”，如半径小（如
Li+）或电荷多（Fe3+）的离子的水化程度大。
但物质的疏水性和亲水性并非绝对的，创造一定的条件可使亲水性物质变成疏水，反之亦然。
萃取技术的全过程可以说是使亲水性的金属离子转成疏水而进入有机相中，而反萃取时疏水性的萃合物中的金属离子转成亲水性而进入水相中。
萃取原则流程图如下所示：。
溶剂萃取法
溶剂萃取法
溶剂萃取法（一般称：萃取法），是指利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。
例如，用四氯化碳从碘水中萃取碘，就是采用萃取的方法。
萃取分离物质的操作步骤是：把用来萃取（提取）溶质的溶剂加入到盛有溶液的分液漏斗后，立即充分振荡，使溶质充分转溶到加入的溶剂中，然后静置分液漏斗。
待液体分层后，再进行分液．如要获得溶质，可把溶剂蒸馏除去，就能得到纯净的溶质。
萃取的机理既有物理的溶解作用，又有化学的配合作用，是一个复杂的物理溶解过程。
按照萃取机理的不同，可分为五种类型：简单分子萃取、中性配合萃取、酸性配合萃取、离子缔合萃取和协同萃取。
有机溶剂萃取法_生物分离工程
萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因 素（β）来表征。
分离因素（β）
分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。 ＫＡ
β= ＫＢ
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。
弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pH － pK ) 弱酸的表观分配系数： K=K0 /(1 ＋10 pK － pH )
举例：
青霉素 ( pK2.75 ) 工业钾盐 ：
预处理及过滤
发酵液
滤洗液
萃取
调 pH2.02.5 1/3 v/v
丁酯逆流萃取
萃取液
NaCl 盐析脱水
活性炭脱色
丁酯逆共流萃沸取蒸馏结晶
结晶液
pen－k 成品
红 霉 素 ( p K 9.4 ) ：
预处理和过滤
发酵液
滤液
萃取
调 p H 9.8 10.2, 1/4V /V
=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可通过实验求出，而K0不能，可由公式求出。
思考题： 将青霉素由水相萃取到丁酯相中，其pK=2.75，萃取条 件：pH=2.5，T=10℃，VF∶VS = 1∶1，测得萃取前发酵 液（水相）效价20000 u/ml，平衡后废液效价645.2 u/ml，求分配系数K和K0
分配定律推导
根据相律（F=C-P+2），在一定温度和压力下萃取达到 平衡时，溶质在两相中的化学位相等：μL=μH
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介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，如
果已知这个值，就可预知此化合物是否极性。
介电常数D的求法
若已知一个物质的介电常数D，即可用此物质在一个电 容器中两极板之间所得的静电容量C来量度:
可以测定被提取物
（产物）的介电常数，
来寻找相当的溶剂。
三、水相条件的影响
影响萃取操作的因素很多，主要有pH、温度、盐析、 带溶剂等。
醇中，因此这种带溶剂有时也称为液体离子交换剂。
柠檬酸在酸性条件下，可与磷氧键类萃取剂如磷
酸三丁酯(TBP)形成中性络合物而进入有机相，有时也
称为反应萃取。
四、乳化和去乳化
乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现 象。
乳化会使有机相和水相分层困难，出现两种夹带即： 1、发酵液废液中夹带有机溶剂微滴，发酵单位损失； 和组成无关， 但和温度、压力有关。所以有：
当温度一定时，标准化学位为常数，故得
如为稀溶液，可以浓度代替活度
应用式(18—1)时，须注意下列条件： 1)、必须是稀溶液。 2)、溶质对溶剂之互溶度没有影响： 3)、必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。
例如：青霉素。
分离因素(ß )
溶质A、B由于分配系数不同，在萃取相中的相对含量就 不同。如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量(浓度)较B 多，这样A和B就得到一定程度的分离。 萃取剂对A和B分离能力可用分离因素(ß )来表征：
其中：F 自由度， c 组分数，P 相数。 若系统中除两种溶剂外，只含有一种溶质，则 c＝3。因为P＝2，代入相律，得F＝3。 当温度、压力一定时，F＝1，即一个变数就 能决定整个系统。亦即：一相的浓度如果固定，另 一相的浓度亦应固定，其关系可用分配定律表示。
（一）分配定律的导出：
在一定的温度和压力下达成平衡时，溶质在两相中的 化学位相等，即：
二、溶剂的选择
对萃取溶剂的要求：
1、对产物的溶解度大。
2、选择性好。 3、溶剂与被萃取的液相互溶度要小，粘度低，界面张 力适中，使相的分散和两相分离有利。 4、溶剂的回收和再生容易，化学稳定性。
5、溶剂价廉易得。
6、溶剂的安全性好，如闪点高、低毒等。 常用的溶剂有乙酸乙酯、乙酸丁酯和丁醇等。
可根据类似物容易溶解类似物的原则来选择溶剂 （极性上的类似）。
根据被萃取物的分子大小，萃取有两种主要类型： (1)、小分子类 抗生素、有机酸等，能用传统液—液萃取法 萃取到有机相中． (2)、大分子类 有酶、抗体、蛋白质等，传统的液体萃取 技术不适用，要采用双水相萃取。
溶剂萃取与其他技术相结合，产生的新型分离技术：
逆胶束萃取 (Reversed Micelle Extraction)
（二）、 温度
生化产物在温度较高时不稳定，萃取应在室温或较低 温度下进行。但如低温对萃取速度影响较大，为提高萃取速 度可适当升高温度。 此外，温度也会影响分 配系数。 例如: 温度对红霉素分 配系数的影响。
（三）、 盐析
加入盐析剂（硫酸铵等）可使产物在水中溶解度降低， 而易于转入溶剂中去。另一方面也能减少有机溶剂在水中 的溶解度。
18 溶剂萃取法
又称液—液萃取；是一种常用化工单元操作。
应用广泛：石油化工、湿法冶金、精细化工、生化物
质的分离和纯化。
优点： ①、具有选择性； ②、能与其他纯化步骤(例如：结晶、蒸馏)相配合 ③、将产品及时转移到具有不同理化特性的第二相中， 可减少由于水解引起的产品损失；
④、可从潜伏的降解过程中(代谢或微生物过程)分离产 物；
举例：提取维生素B12时加入硫酸铵，对B12自水相 转移到有机溶剂中有利。提取青霉素时加入NaCl，对青霉 素从水相转移到有机溶剂中有利。
盐析剂的用量要适当，用量过多会使杂质也一起转入 溶剂中。当盐析剂用量大时，也应考虑回收和再利用问题。
（四）、 带溶剂
带溶剂：能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于
举例：青霉素
青霉素作为一种酸，可用酯肪碱作为带溶剂。如能和
正十二烷胺、四丁胺等形成复合物而溶于氯仿中。这样萃 取收率能够提高，且可以在较有利的PH范围内操作，适用 于青霉素的定量测定中。 这种正负离子结合成对的萃取，也称为离子对萃取。
举例：
土霉素在碱性下成负离子能与溴代十六烷基吡啶 相结合而溶于异辛醇中，然后再在酸性下萃取到水相。 也可以看作土霉素负离子与溴离子相交换而溶于异辛
（一）、 pH值
1、PH影响分配系数。如对弱碱性抗生素红霉素，当pH 9.8
时，它在乙酸戊酯与水相间的K为44.7，而在PH 5.5时，K 为14.4。 2、pH对选择性有影响。如酸性产物一般在酸性下萃取到有 机溶剂，而碱性杂质则成盐而留在水相。如为酸性杂质则应 根据其酸性之强弱，选择合适的PH，以尽可能除去之。对 于碱性产物则相反，在碱性下萃取到有机溶剂中。 3、PH还应选择在尽量使产物稳定的范围内。
溶剂中，且此复合物在一定条件下又要容易分解。
应用场合：
1、有的产物的水溶性很强，在通常有机溶剂中溶解度
都很小，则如要采用溶剂萃取法来提取，可借助于带溶剂。 2、即使水溶性不强的产物，有时为提高其收率和选择 性，也可考虑采用带溶剂。
举例：链霉素
水溶性较强的碱(如链霉素)可与脂肪酸(如月桂酸)形
成复合物而能溶于丁醇、醋酸丁酯、异辛醇中，在酸性下 (pH 5.5—5.7)，此复合物分解成链霉素而可转入水相。 链霉素在中性下能与二异辛基磷酸酯相结合，而从水 相萃取到三氯乙烷中，然后在酸性下，再萃取到水相。
⑤、适用于各种不同的规模； ⑥、传质速度快，生产周期短，便于连续操作．容易实 现计算机控制。
液—液萃取的操作步骤： ①、萃取剂和料液混合接触，进行萃取；
②、分离互不相溶的两相，并回收溶剂；
③、萃余液(残液)脱溶剂。
溶剂萃取在生物产品分离中的典型应用：
(1)、从发酵培养液中萃取产物
(2)、从生物反应液或生物转化液中萃取产物 。
超临界萃取 (Supercritical fluid Extraction)
液膜萃取 (Liquid membrane Extraction) 用于生物制品如酶、蛋白质、核酸、多肽和氨基酸 等的提取精制。 本章重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。
一、分配定律
萃取平衡时，根据相律，有：
F＝c－P十2