第五章 萃取
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化工原理第五章 萃取
图 连结线斜率的变化
二.相平衡关系在三角形相图上的表示方法
1.溶解度曲线与联接线 一定温度下，测定体 系的溶解度曲线时，实验 测出的联结线的条数（即 共轭相的对数）总是有限 的，此时为了得到任何已 知平衡液相的共轭相的数 据，常借助辅助曲线（亦 称共轭曲线） 。
图 辅助曲线
2.辅助曲线和临界混溶点
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，AB边以A的质量分率作为标度，BS 边以B的质量分率作为标度，SA边以S的质量分率作为标度。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
3. 分配系数和分配曲线
（1）分配系数 一定温度下，某组分在互相平衡的 E 相与 R 相中的组成之比称为该组分的分配系数，以 yA k表示，即溶质A
kA
yB 原溶剂B k B xB
xA
式中 yA、yB ——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分
第五章
▲ 第一节 概述
萃取
▲ 第二节 液液相平衡 ▲ 第三节 萃取分离效果及主要影响因数
▲ 第四节 萃取过程的计算
第五章 液膜萃取及萃取色层法分离提取稀土元素 稀土金属冶金 教学课件
85℃，保温12hr, 95℃,保温10hr
水相
悬浮有机相
一、萃取色层分离的基本原理
１．分配系数与分离系数
分配系数: D Cs / Cm 分离系数: D1 / D2 金属离子在流动相中的 分数 : Nm R Nm Ns 1 1 1 N C V V 1 s 1 s s 1 D s Nm Cm Vm Vm
中RE3+浓度↑，峰距↓（分离度RS↓）
– 淋洗液流速：流速↑→理论塔板数↓→RS↓ – 温度：一般50±５℃为宜
2. 萃取色层分离稀土的工艺实践
– 装柱——负载——淋洗——淋洗液浓缩沉淀
装柱
负载 淋洗
长径比17～20，树脂粒度0.13～0.074mm
料液RE2O3 60 ～ 80g/L, 酸度0.２～ 0.3mol/L 50±５℃， 梯度淋洗（Gd-Tb-Dy分离：0.5,0.7,0.9mol/L HCl）
单组成色谱图
2.分离度（分辨率）
• • • •
每个组成都有一个色谱峰，且有特定的保留体积VR 每个色谱峰都有特征的峰宽W (VR2-VR1)越大，W越小分离效果越好
分离度 RS VR 2 VR1 2(VR 2 VR1 ) (W1 W2 ) / 2 W1 W2 ( RS 1.3时可定量分离 )
• 特点:萃取、反萃合二为一；萃取剂用量少、成本低
• 液膜分离的一般流程 • 乳状液膜从低含量稀土浸出液中回收稀土 １．制膜
混合（萃取剂＋溶剂＋表面活性剂＋膜内相） 搅拌 生成油包水（W/O）乳状液
– 稳定性特别重要（以破损率表示）
• 破乳率ε=膜外相中酸的总量／原始酸的总量 • 如放置１hr后， ε＜2％，稳定
二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和物
第五章萃取技术.课件
有机溶剂中胶束 的表面活性剂分子的 疏水尾部向外，而亲 水头部向内，称为反 胶束。
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时，水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化，可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体，是热 力学稳定的体系。
K a AH
（5-3）
其中，Ka为弱酸的解离常数；
[AH]和[A-]分别为游离酸和其酸根离 子的浓度。
如果在有机相中溶质不发生缔和， 仅以单分子形式存在，则游离的单分 子溶质符合分配定律，其分配常数为
Aa
AH
AH
（5-4）
其中，AH 表示有机相中游离酸的
浓度，Aa为游离酸的分配常数。
利用一般的分析方法测得的水 相浓度为游离酸和酸根离子的总 浓度，故为方便起见，用水相总
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
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
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
液体
双水相萃取
萃取剂
液固萃取（浸取）
固体原料 超临界流体
液体原料
2．反 萃 取
定义：调节水相条件，将目标产物从有机相 转入水相的操作。
作用：为了进一步纯化目标产物或便于后续 分离操作。
洗涤：常常加在萃取与反萃取操作之间，目 的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂 质，提高反萃取液中目标产物纯度。
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时，水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化，可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体，是热 力学稳定的体系。
K a AH
（5-3）
其中，Ka为弱酸的解离常数；
[AH]和[A-]分别为游离酸和其酸根离 子的浓度。
如果在有机相中溶质不发生缔和， 仅以单分子形式存在，则游离的单分 子溶质符合分配定律，其分配常数为
Aa
AH
AH
（5-4）
其中，AH 表示有机相中游离酸的
浓度，Aa为游离酸的分配常数。
利用一般的分析方法测得的水 相浓度为游离酸和酸根离子的总 浓度，故为方便起见，用水相总
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
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
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
液体
双水相萃取
萃取剂
液固萃取（浸取）
固体原料 超临界流体
液体原料
2．反 萃 取
定义：调节水相条件，将目标产物从有机相 转入水相的操作。
作用：为了进一步纯化目标产物或便于后续 分离操作。
洗涤：常常加在萃取与反萃取操作之间，目 的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂 质，提高反萃取液中目标产物纯度。
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。
第五章萃取设备计算
= 2×22.05＝44.1 mm • 则堤圈内径范围：
大于轻液出口内径：DL = 30 mm 同时应该小于DH = 44.1mm
• 可以选择37.4、39.0、41.1、43.8。
• 校核轻液和重液界面半径 rs
需要校核rs
rs
H rH 2 LrL2 H L
1000
43.2
2
880152
时，分界半径rS仅随重液出口半径rH而变
化。
rH ，rS
此时，界面外移，有利于轻液分离，反之
rH ，rS
界面内移，有利于重液分离。
重液出口半径rH的取值范围
重液出口半径rH的上限（最大值），当rS = rf 轻液混入重液出口.
rsrf rH 2H H rL L 2 L
可 r H 得 r f2 H L r L 2L H
– 液－固萃取：（浸取）(Leaching )。如用丙酮提 取菌丝体中的灰黄霉素。
– 液－液萃取： 溶剂萃取（溶媒萃取） – 双水相萃取
第一节 萃取设备
分段式萃取 混合过程和分离过程在分别在两个独立的设备
中进行；
连续式萃取： 若上述两过程在一个综合性设备中。
液-液萃取设备：
• 分段萃取 • 混合设备 混合罐
dm的液体在半径r处所受到的离心力dF：
dF 2 r dm dm 2r h dr dF 2h2r2dr
在r处圆筒面上所受压强
dp dF 2 rdr 2rh
• 对于轻液，在轻液出口至分界半径范 围内，积分得：
psdp p1
2
rs
L rL rdr
ps p122L(rs2rL2)
对于重液相，在重液出口至分界 半径范围内，积分得：
psdp p2
大于轻液出口内径：DL = 30 mm 同时应该小于DH = 44.1mm
• 可以选择37.4、39.0、41.1、43.8。
• 校核轻液和重液界面半径 rs
需要校核rs
rs
H rH 2 LrL2 H L
1000
43.2
2
880152
时，分界半径rS仅随重液出口半径rH而变
化。
rH ，rS
此时，界面外移，有利于轻液分离，反之
rH ，rS
界面内移，有利于重液分离。
重液出口半径rH的取值范围
重液出口半径rH的上限（最大值），当rS = rf 轻液混入重液出口.
rsrf rH 2H H rL L 2 L
可 r H 得 r f2 H L r L 2L H
– 液－固萃取：（浸取）(Leaching )。如用丙酮提 取菌丝体中的灰黄霉素。
– 液－液萃取： 溶剂萃取（溶媒萃取） – 双水相萃取
第一节 萃取设备
分段式萃取 混合过程和分离过程在分别在两个独立的设备
中进行；
连续式萃取： 若上述两过程在一个综合性设备中。
液-液萃取设备：
• 分段萃取 • 混合设备 混合罐
dm的液体在半径r处所受到的离心力dF：
dF 2 r dm dm 2r h dr dF 2h2r2dr
在r处圆筒面上所受压强
dp dF 2 rdr 2rh
• 对于轻液，在轻液出口至分界半径范 围内，积分得：
psdp p1
2
rs
L rL rdr
ps p122L(rs2rL2)
对于重液相，在重液出口至分界 半径范围内，积分得：
psdp p2
生化工程下游技术知识课件第五章溶剂萃取和浸取
03
浸取技术简介
浸取技术的原理
01
浸取技术是一种分离和提取固体物料中可溶性组分的方法，其 原理是利用溶剂将固体物料中的可溶性组分溶解，然后通过固
液分离，将溶剂和溶解的组分分离。
02
浸取过程中，溶剂和固体物料在一定条件下充分接触，使可溶 性组分从固体物料表面逐渐扩散到溶剂中，形成浓集。
03
浸取过程通常在常温或加热条件下进行，根据不同物料和 组分的性质选择合适的溶剂和操作条件。
萃取剂的再生与循环使用
01
萃取剂的再生与循环使用是溶 剂萃取技术中的重要环节，通 过再生和循环使用可以降低生 产成本、减少环境污染。
02
萃取剂的再生方法包括蒸馏、 结晶、吸附等，根据不同的萃 取剂和分离需求选择合适的再 生方法。
03
为了实现萃取剂的循环使用， 需要将再生后的萃取剂进行纯 化和浓缩，以便再次用于萃取 过程。
浸取技术的应用领域
矿物浸取
通过浸取技术提取矿物中的有价组分，如铜、 金、银等。
固体废弃物资源化
通过浸取技术提取固体废弃物中的有用组分， 实现资源化利用。
植物资源提取
利用浸取技术提取植物中的有用成分，如草 药、茶叶、香料等。
环境治理
利用浸取技术处理环境污染问题，如土壤修 复、水处理等。
04
溶剂萃取与浸取的比较与选择
进料液与萃取剂的混合。
混合过程中还需注意控制温度、压力等参数，以确保萃取过程
03
的稳定性和安全性。
分相过程
分相过程是将混合后的料液与 萃取剂进行分离，使各个组分 得到分离。
分相的方法包括静置分层、离 心分离等，根据不同的分离需 求选择合适的分相方法。
分相过程中需要控制好温度、 压力等参数，以获得较高的分 离效果和纯度。
第五章萃取技术
分配系数或分配比
m c2,t c1,t
（5-2）
其中，c1,t和c2,t为溶质在相1和相2中的总摩 尔浓度，m为分配系数。
第二节 溶剂萃取
特点：处理量大、能耗低、速度快，且 易于实现连续操作和自动化控制。
应用：生物产物分离中用于抗生素、有 机酸、维生素等发酵产物的提取。
一．弱电解质的分配平衡
例：
利用季铵盐(如氯化三辛基甲铵，R+Cl-)为 萃取剂萃取氨基酸时，阴离子氨基酸(A-)通 过与萃取剂在水相和萃取相间发生下述离子 交换反应而进入萃取相。
R Cl A R A Cl
其中横杠表示该组分存在于萃取相。
A c2 c1
二．分配定律与分配平衡
分配定律即溶质的分配平衡规律，即：
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
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
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
（5-8）
二．化学萃取平衡
氨基酸等两性电解质不能采用物理 萃取，而需采用化学萃取方法。
常用氨基酸的萃取剂有季铵盐类 （如氯化三辛基甲铵）、磷酸酯类等。
氨基酸解离平衡为
其中K1和K2为解离平衡常数。分 别用A、A+、A-表示偶极离子、阳 离子、阴离子型氨基酸。
A H K1 A
K2
A H
通过调节水相的pH值，控制溶质的 分配行为，从而提高萃取率的方法已广 泛应用于抗生素和有机酸等弱电解质的 萃取操作。
湿法冶金第五章
五、主要溶剂萃取体系及萃取机理 萃取体系至少包括三个组分，即水、有机溶剂和一种
溶质，关于萃取体系的分类很不统一，根剧萃取剂的特 性和萃取机理，可把萃取体系分成：中性络合萃取体系； 酸性络合萃取体系；碱性萃取剂的萃取体系；协同萃取 体系。
1、中性络合萃取体系 特点：萃取剂是中性有机化合物（如：TBP、P350、
KD
Ci (or ) Ci ( aq )
KD－分配系数，Ci(or)是溶质i 在有机相中浓度；Ci（aq）是
溶质i在水相中浓度。KD >1，萃取能进行；KD <1萃
取不利于进行。
浓度较大时，分配系数应以溶质i在两相中的活度比Ka表示：
Ka
ai(or ) ai ( aq )
C i(or ) i(or ) KD
在萃取中，要求有机相具有最小的水溶性，工业萃取剂使 用的有机酸，含碳在C7－C16范围内。
四、萃取剂、稀释剂 1．萃取剂的选择 溶剂萃取中，萃取剂的选择十分重要。选择萃取剂
的要求主要有： ① 至少有一个萃取官能团，通过官能团可与金属离子 形成萃合物，常见的萃取官能团有含O、S、C、P的基 团，如：－OH、－SO3H、－SH、 、＝NOH等； ② 油溶性大、水溶性小、须具备相当长的碳氢链或苯 环，但碳原子数过多或分子量大于500也不宜； ③ 具有较高的选择性，分离系数大；
(3)螯合萃取剂 有两种官能团，即酸性官能团和配位官能团。和金属离子形成
螯合物进入有机相，金属离子与酸性官能团作用，置换出 氢离子，形成一个离子键，配位官能团又与金属离子形成 一个配位键。常用的螯合萃取剂有：LiX63、LiX64、LiX64N ① 螯合剂必须含有二个或二个以上的官能团 ② 被萃金属置换－OH或－SH上的氢并与碱性官能团配位 而形成稳定的五原子环或六原子环状化合物。参加反应的 二个官能团之间要间隔2-3个碳原子，否则不能生成五环或 六环络合物。 ③ 入支链，使空间位阻增大，可以增加选择性，但引入支 链过多或位置不当也不行。 ④ －OH或－SH基的酸性越强，则形成螯合物的趋势越大， 即能在很低的PH下萃取。
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按照生成氢键的能力，可将溶剂分成四种类型。 N型溶剂：不能形成氢键 A型溶剂：只有电子受体的溶剂 B型溶剂：只有电子供体的溶剂
AB型溶剂：同时具备电子受体A—H和供体B的 溶剂，可缔合成多聚分子，因氢键的结合形成 不同，又可分成三类：AB（1）型、AB（2）型、 AB（3）型。
5.2.3 溶剂的极性
并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂
移动的方向相反，故称为逆流萃取。在逆流萃取 中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取 相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓 度较高。
多级逆流萃取
未被萃取的分率
E 1 n n 1 E 1
理论收率
特点： 收率高 溶剂的用量小，回收费用低 工业中大多数操作为逆流萃取。
5.2.7 操作流程
过程 —— 间歇、连续
多级错流
级数 —— 单级、多级
多级逆流
单级萃取
萃取剂 S
=
，
F 料液
萃 取 器
分 离 萃取相L 器
回 收 器
产物 萃余相R
V 对于稀溶液，两相互不相溶，有： L = VS
，
VR
=
VF
单级萃取
几个概念：
萃取因素E 、未被萃取的分率φ、理论收得率1－φ
取系统中。
主要有两类萃取剂：
有机磷类萃取剂 胺类萃取剂
5.2.6溶剂选择
较大K值、 值
溶剂与溶液的关系
毒性低（酯类物质）
5.2.6溶剂选择
①较大K值，值
K值升高，则溶剂用量降低
值升高，意味着杂质分离效果提高。
极性相似——>溶解度大 介电常数升高——>极性也提高
5.2.6溶剂选择
理论收率 1- n
1 n＝ ( E 1) n
1 ( E 1) n 1 1 n＝1 n ( E 1) ( E 1) n
多级错流萃取
特：
收率高 溶剂用量大——>回收费用高
多级逆流萃取
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中加入料液，并逐 渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃取剂，
5.2.1 物质的溶解与相似相溶原理
溶剂化：也称溶剂含化，是指一定数目的溶剂分 子较多，因此结合在溶质质点上。若溶剂是水， 则称为水（合）化。 有溶剂化能力的溶剂称为溶剂化溶剂。 目前，还不能定量地解释溶解的规律，用得较多 的仍是相似相溶原理。 分子间，可以有两方面的相似： 分子结构相似：如分子的组成官能团，形态结 构等的相似。 能量（相互作用）相似：如相互作用力有极性 与非极性之分，两种物质如相互作用力相近则能 互溶。
②溶剂与溶液的关系
a.互溶度小
b.粘度小
c.有一定比重差，如果比重差太大，则混合不易，
如果比重差太小，则分离不易。 ③毒性低（酯类物质）
一个良好的溶剂应满足的条件
a. 萃取容量大 b. 选择性好，只萃取产物不萃取杂质 c. 与被萃取的液相互溶度小 d. 易回收与再生 e. 稳定性好，不易分解 f. 经济性好，价廉 g. 安全无毒
冷凝器
水+ 溶质
萃取器
热交换器 溶剂/溶质塔 汽提塔
分离器
蒸汽 溶剂
废水
废水 溶剂
液-液萃取过程图
5.1.5 浸取
用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取 到溶液中的过程称为浸取或浸出。
5.2 溶剂萃取
5.2.1 物质的溶解与相似相溶原理 5.2.2 溶剂的互溶性规律 5.2.3 溶剂的极性 5.2.4 分配定律 5.2.5 影响萃取过程的因素 5.2.6 溶剂选择 5.2.7 操作流程
多级错流萃取
轻 相 入 重相入 轻相入
轻相出
轻相出
轻相出
重相出
多级错流萃取
经一级萃取后，未被萃取的分率φ 1为
1 φ１ E 1
经二级萃取后
1 φ2 2 ( E 1)
多级错流萃取
经n级萃取后，未被萃取的分率为 n
而VF=VR1=VR2=…=VRn
若VS1=VS2=…=VSn 则E1=E2=…=En
溶液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
5.2.1 物质的溶解与相似相溶原理
溶剂萃取是把目标物质从第一个液相中依靠更 强大的溶解力抽提到第二个液相中，如把水相 中的醋酸抽提到醋酸乙酯中，也就是说，萃取 是通过溶质在两个液相之间的竞争性溶解（分 配）而实现的。 为了便于理解，可假定溶解过程从纯物质和纯 溶剂开始，到形成均匀的分子混合物结束。
5.2.4 分配定律
K-分配系数
C 萃取相的浓度 C11 萃取相的浓度 K K C 萃余相的浓度 C22 萃余相的浓度
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，不发生缔合或解离
5.2.4 分配定律
分离因素（β）
如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由 于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量 就不同于萃余相中A和B的相对含量。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。萃取剂对溶质A和B分离 能力的大小可用分离因素（β ）来表征：
5.2 溶剂萃取
萃取过程
料液 ｝ 稀释剂Ｂ
溶质Ａ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
萃取过程
Light phase 杂质
溶质
萃取剂
原溶剂
Heavy phase
溶剂萃取法
萃取过程
萃取剂 S
萃 取 器 分 离 萃取相L 器 回 收 器
F 料液
产物 萃余相R
单级萃取流程示意图
实验室液液萃取过程
5.2.1 物质的溶解与相似相溶原理
从热力学角度考虑，一个过程要能自动进行， 体系的自由能下降。 自由能的变化 焓变化、熵变化 即： ⊿G= ⊿H-T⊿s ⊿ H=⊿E+⊿(PV) 为简单起见，忽略熵的变化，并忽略压力和 体积变化（一般溶解过程压力和体积的变化很 小），这样，只要考虑体系能量的变化即可。
多级错流萃取
在此法中，料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取 剂接触，再进行萃取。上图表示三级错流萃取过 程，第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加
入新鲜萃取剂进行萃取。
第二级的萃余液再作为第三级的料液，也同样用 新鲜萃取剂进行萃取。此法特点在于每级中都加 溶剂，故溶剂消耗量大，而得到的萃取剂平均浓 度较稀，但萃取较完全。
不适合萃取（适合离子交换）
5.1.3 特点
①选择性较好 ②操作条件温和（低温） ③能耗较少，设备简单 ④传质快—>生产能力较大 ⑤可达到较高的分离程度
5.1.4 工艺过程
①培养液预处理 ②混合与分离 ③产物回收与溶剂回收
5.1.4 工艺过程
溶质
溶液萃取过程
溶剂+ 溶质
溶剂萃取法广泛应用于抗生素、有机酸、维生素、 激素等发酵产物工业规模的提取上。 萃取过程 溶剂与水互不相溶 目标产物在溶剂中的溶解度较大 产物大部分被萃取至溶剂中
5.1.2 萃取方法的适应性
①非极性物质——最适合萃取（胞内产物） ②既溶于水也溶于有机溶剂的极性化合 物——尚可萃取（大多胞外） ③大多数极性化合物（酸碱性物质）——
①萃取因素E ：溶质在两相中数量之比
K
Vs 溶质在萃取相中的数量 Vs C1 E ＝ K 溶质在萃余相中的数量 VF C2 VF
C1 溶质在萃取相中的浓度 C2 溶质在萃余相中的浓度
单级萃取
未被萃取的溶质分率φ
＝ VF C2 VF C2 VS C1
1 C V ＝1 1 S 1 E C2 VF
青霉素的分配平衡
弱电解质在有机溶剂-水间的分配平衡
弱酸性电解质的解离平衡为
AH A H
弱碱性电解质的解离平衡为
BH B H
5.2.5 影响萃取过程的因素
由于产物所在的发酵液或水相中往往还存在与 产物性质相近的杂质，未完全利用的底物、无机盐、 供微生物生长代谢的其它营养成分等，必须考虑这 些物质对萃取过程的影响。如:
下进行。
影响分配系数：温度通过影响溶质的化学位
而影响其在两相中的分配。
5.2.5 影响萃取过程的因素
③盐析 无机盐类如：硫酸铵、氯化钠等。
一方面：可降低产物在水中的溶解度，而使其
更易于转入有机溶剂相中。
另一方面：还能减小有机溶剂在水相中的溶解
度。
注意：加入的盐要适量，过量使杂质转入溶剂相，
考虑经济性，注意回收。
C1 A / C1B K A A C 2 A / C2 B K B B
弱电解质的分配定律
弱电解质的表观分配系数K、分配系数K0、 电离平衡常数Kp、溶液氢离子浓度[H+]之间的关 系： 对于弱酸性电解质 对于弱碱性电解质
K K0
H K H
p
K K0
Kp
Kp H
5.2.5 影响萃取过程的因素
④带溶剂
为提高分配系数K，常添加带溶剂。 带溶剂：是指这样一种物质，它们能和产物 形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中， 该复合物在一定条件下又要容易分解。
5.2.5 影响萃取过程的因素
离子对/反应萃取
离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶剂通过络 合反应，酸碱反应或离子交换反应生成可溶性 的复合的络合物，易从水相转移到有机溶剂/萃