L01萃取技术课件

1、现代分离方法与技术 主讲：林 进 教授（专业选修课）绪 论分离(separation)是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。通俗地讲，就是将某种或某类物质从复杂的混合物中分离出来，使之与其他物质分开，以相对纯的形式存在。实际上，分离只是一个相对的概念，人们不可能将一种物质从混合物中百分之百地分离出来。电子工业中所使用的高纯硅，即使它的纯度达到了99.9999%，其中仍然含有0.0001%的其他物质。 一、学习有机分离方法与技术的重要性经过化学反应所合成的有机化合物，一般总是与许多其它物质

2、（包括反应原料、副产物、溶剂等）共存于反应体系中，因此在有机制备中，常需要从复杂的混合物中分离出所要的产品。有机制备分离是有机实验的主要组成部分，是对有机理论的验证过程。学习有机制备分离技术是培养与提高实验技能的重要内容。随着近代有机合成的发展，分离提纯技术越来越显示它的重要性。对于药学和化学工作者来说，具有熟练的分离和纯化的操作技术，是进行药物研究和化学研究的重要前提。 二、现代分离方法与技术的内容第一章 萃取技术第二章 重结晶与沉淀技术第三章 蒸馏技术 第四章 薄层色谱技术 第五章 纸色谱技术 第六章 柱色谱分离技术 第七章 无水无氧实验技术 本课程将主要介绍实验室中常用的有机反应产物的分

3、离提纯技术，重点讨论实验操作和技巧，以及实验操作中应注意的事项。 第一章 萃取技术使溶质从一种溶剂中转移到与原溶剂不相混溶的另一种溶剂中，或者使固体混合物中的某一种或某几种成分转移到溶剂中去的过程称为萃取，也叫提取或抽提。 萃取是有机化学实验室中用来提取、分离和纯化有机化合物的常用操作之一，应用萃取可以从固体或液体混合物中分离所需的有机化合物，而以除去物质中的少量杂质为目的的萃取常称为洗涤。 第一节 液液萃取一、基本原理液液萃取是利用物质在互不相容（或微溶）的两相溶剂中的溶解度或分配系数不同，而使物质从一种溶液内转移至另一种溶液中，经反复多次提取将物质提取分离出来的一种技术。 分配定律是萃取方

4、法最主要的理论。物质在不同的溶剂中有着不同的溶解度，一定温度下，在两种互不相溶的溶剂中，物质的分子在此两种溶液中不发生分解、电离、缔合和溶剂化等作用时，则此物质在两液内浓度的比是一个定值，不论所加物质的量是多少都是如此，用公式表示，即： CA/ CB = K (常数，即分配系数) CA、CB表示一种物质在两种互不相溶的液体中的浓度。大量实验表明，在不同浓度下，特别是在低浓度下，虽然CA与CB的比值并不完全等于其溶解度的比值，但偏差甚小，所以分配系数K可以被近似地认为是溶质在两溶剂中的溶解度之比。从理论上讲，有限次数的液液萃取不可能把一种溶剂中的溶质全部转移到另一种溶剂中去，而实际工作中也只需要

5、将绝大部分溶质转移到萃取溶剂中去就可以了。利用分配定律的关系，就可以计算经过萃取后仍留在原溶液中的溶质量。 洗涤常用于从化合物中除去少量杂质或分离混合物，萃取剂一般用5氢氧化钠、5或10的碳酸钠、饱和碳酸氢钠溶液、稀盐酸、稀硫酸及浓硫酸等。碱性的萃取剂可以从有机相中移出有机酸，或从溶于有机溶剂的有机化合物中除去酸性杂质（酸性杂质成盐溶于水中）。酸性的萃取剂可从混合物中萃取出碱性物质或用于除去碱性杂质。浓硫酸则可用于从饱和烃中除去不饱和烃，从卤代烷中除去醇及醚等。大多数情况下，当杂质既非酸性又非碱性时，可用蒸馏水洗涤，以除去各种无机杂质。 二、萃取溶剂的选择 溶剂对萃取分离效果的影响很大，选择合

6、适萃取剂的原则如下：一般从水中萃取有机物，要求溶剂在水中溶解度很小或几乎不溶；被萃取物在溶剂中要比在水中溶解度大；对杂质溶解度要小；溶剂化学稳定性好，与水和被萃取物都不反应；溶剂沸点不宜过高，萃取后溶剂应易于用常压蒸馏回收；此外，价格便宜、操作方便、毒性小，黏度小、密度适当也是应考虑的条件。 在实际中能完全满足这些条件的溶剂几乎是不存在的，故只能择优选用。一般地讲：难溶于水的物质用石油醚提取；较易溶于水的物质，用乙醚或苯萃取；易溶于水的物质则用乙酸乙酯或类似的物质萃取效果较好。 从其他溶剂中萃取有机物时，可参照以上原则选择合适的萃取溶剂。 三、萃取方法及操作1. 分次萃取 实验室中用得最多的水

7、溶液中物质的萃取。最常使用的萃取仪器是分液漏斗。其中（a）为球形分液漏斗，（b）为梨形分液漏斗。 漏斗越长，振摇之后分层所需的时间也越长。当两液体密度接近时，采用球形分液漏斗较为合适。 基 本 操 作 萃取时，先将漏斗置于固定在铁架台上的铁圈中，关好下部活塞。 取下上部塞子，从漏斗的上口将被萃取的溶液倒入分液漏斗中，然后加入萃取剂（如果是洗涤，应先将水溶液分离后再加入洗涤溶液）。 几次摇荡、放气后，把漏斗架在铁圈上。并把上口塞子上的小槽对准漏斗口颈上的通气孔，静置分层。待液体分层后，下层液体由下部支管放出，上层液体应由上口倒出。将萃取相（即有机相）放入一个干燥好的锥形瓶中，萃余相（即水相）再加

8、入萃取剂继续萃取。重复以上操作过程，一般萃取35次即可。 萃取结束后，合并所有萃取液，加入合适的干燥剂进行干燥。 干燥后，蒸去溶剂，再根据所得化合物的性质可通过蒸馏、重结晶等其他方法进一步纯化。 萃取操作的注意事项和技巧 (1) 萃取前一定要检查分液漏斗的塞子和活塞是否渗漏，确认不渗漏时方可使用。注意塞子不涂真空脂或凡士林，活塞不能涂得太多，以免玷污萃取液。(2) 萃取时，应选择一个比被萃取溶液体积大23倍的分液漏斗。萃取剂一般为被萃取溶液体积的1/3左右，总体积不得超过分液漏斗容积的3/4。 分液漏斗中的溶液和溶剂不可太满，否则振摇时不能使溶液和溶剂充分接触，影响物质在两相中的分配，降低萃取

9、效果。 (3) 将分液漏斗活塞关严后，再加入溶液，以免溶液流失，影响产率。另外，溶液倒入前或在静置过程中，应在漏斗下方置一三角烧瓶或烧杯作为接收器，以备操作错误时补救。 (4) 振摇时，应及时排气，以免分液漏斗内压过高，溶液从玻璃接缝中渗出，甚至可能冲掉塞子，造成产品损失或打掉塞子。特别严重时会引起漏斗爆炸，造成伤人事故。 用乙醚萃取时，应特别注意周围不要有明火。振荡时，用力要小，时间要短，多摇多放气。否则，蒸气过大，液体冲出而损失。 特别注意用碳酸钠溶液洗涤附有酸性液体时，因有二氧化碳产生，更应及时排气，以免导致液体冲出或造成事故。 (5) 振摇的目的是为了增加互不相溶的两相间的接触面积，使

10、在短时间内达到分配平衡，以便提高萃取效率，因此振摇应剧烈（对于易气化的溶剂，开始振摇时可稍缓和些）。(6) 振摇后，静置要充分，分层完全后再分离。若有乳化现象出现，破乳后，再分离。静置分层时要旋转顶部塞子，使出气槽对准小孔，或去掉塞子，这样不仅分层速度快，也可避免放液体时流不出来。 (7) 溶液分离时，要按照下层液体由下部支管放出，上层液体应由上口倒出的原则。如果上层液体也经过活塞放出，则漏斗下部支管所附着的残液就会把上层液体弄脏。 打开活塞放出下层液体时要缓慢，如果下层放得太快，漏斗壁上附着的一层下层液膜来不及随下层分出。所以应在下层将要放完时，关闭活塞静置几分钟，然后再重新打开活塞分液，特

11、别是最后一次萃取更应如此。 (8) 萃取或洗涤过程中，上下两层液体都应保留至实验完毕，否则，如果中间的操作失误，便无法补救。(9) 一般情况下，液层分离时密度大的溶剂在下层，但也有例外，因为溶质的性质及浓度可能使两种溶液的相对密度颠倒过来，所以要特别留心。 如果遇到两液层分辨不清时，可用试管取少量下层液体，加入水后看是否分层，若不分层说明下层为水层，否则为有机层。 为保险起见，最好将两层液体都保留，直至对每一液层确认无误为止。否则可能误将所需要的液层弃去，悔之莫及。 2. 连续萃取连续提取方法是利用一套仪器，使溶剂在进行提取后，自动流入加热器中。蒸发成为气体，遇冷凝器复成液体，再进行提取，如此

12、循环不已，即能用较少的溶剂提取出绝大部分的物质。主要用于提取某些物质在溶液中的溶解度极大而在萃取剂中溶解度较小时，用分次提取，效率很差的情况。此法的提取效率甚高，溶剂用量很少，唯一的缺点是操作时间较长。另外，该法不适用于因受热分解或变色的物质。 选择连续提取方法时，需视所用溶剂的比重大于或小于被提取溶液比重的情况，而采用不同式样的仪器，但都是基于同一分离原理。 轻溶剂萃取器 重溶剂萃取器 可采取的破乳措施(1) 采取长时间静置。(2) 利用盐析效应。在水溶液中先加入一定量电解质（如氯化钠）或加饱和食盐水溶液，以提高水相的密度，同时又可以减少有机物在水相中的溶解度。(3) 改变表面张力。如滴加数

13、滴醇类化合物。(4) 加热破坏乳状液（注意防止易燃溶剂着火）。(5) 过滤。除去少量轻质固体物（必要时可加入少量吸附剂，滤除絮状固体）。(6) 改变pH值。如在萃取含有表面活性剂的溶液时形成乳状溶液，当实验条件允许时，可小心地改变pH值，使之分层。(7) 加入过量的酸或碱。当遇到某些有机碱或弱酸的盐类，因在水溶液中能发生一定程度解离，很易被有机溶剂萃取出水相，为此，在溶液中要加入过量的酸或碱，既能破乳又能达到顺利萃取之目的。 (8) 轻摇与搅动。遇到轻度乳化，可将溶液在分液漏斗中轻轻旋摇，或缓缓地搅拌，对破乳有时会有帮助。 (9) 预防。如果通过先前的实验已知一溶液有形成乳浊液的倾向，那么混合

14、时应该缓慢，振摇时也不宜剧烈，要用缓缓的旋摇代替振摇进行萃取，或者用缓缓地将分液漏斗翻转数次的办法也行，总之，在这些情况中都切忌剧烈振摇分液漏斗。 五、液体的干燥在蒸掉溶剂和进一步提纯所萃取物质之前，常常需要用干燥剂从有机层除去水分，以防止少量水与液体有机化合物生成共沸混合物，或少量水与有机物在加热下发生化学反应而影响产品纯度。 1. 干燥剂的分类(1) 能与水结合成水合物的干燥剂，如氯化钙、硫酸镁和硫酸钠等。(2) 与水起化学反应，形成另一种化合物的干燥剂，如金属钠、五氧化二磷、氧化钙等。 干燥溶液常用的干燥剂多是一些无水的无机盐或无机氧化物，它在暴露于湿空气或湿溶液中时要获得水，从而达到干

15、燥之目的。 2. 干燥剂的选择选择干燥剂时，首先必须考虑干燥剂和被干燥的物质的性质。能和被干燥物质起化学反应的以及能形成配合物的干燥剂，通常不能使用；干燥剂也不能溶解于被干燥物质的液体里；另外还要考虑干燥剂的干燥能力、干燥速度和价格等。 3. 溶液干燥度的判断如果溶液是含水的，那么干燥剂通常总是结成团块，而且与瓶壁粘在一起。在一些极端的情况中，甚至可以看到干燥剂已溶解于在瓶底形成的水相中。如果溶液已基本不含水，那么干燥剂不再结块，不粘壁，摇动时能在瓶底自由移动。无水的溶液则显得澄清透明，含水的溶液通常处于混浊状态。 但液体的澄清并不一定说明已不含水分，澄清与否和水在该化合物中的溶解度有关。 4

16、. 干燥剂的吸水量和干燥效能干燥剂的吸水量是指单位重量的干燥剂所能吸收的水量；干燥效能是指当已达到干燥平衡时液体干燥的程度，对于形成水合物的无机盐干燥剂，常用吸水后结晶水的蒸气压来表示，蒸气压越大，干燥效能越弱。 例如，硫酸钠形成10个结晶水的水合物，其吸水量达1.25；氯化钙最多能形成6个结晶水的水合物，其吸水量为0.97。两者在25时水蒸气压分别为1.92 mmHg及0.30 mmHg。 因此硫酸钠的吸水量较大，但干燥效能弱；而氯化钙的吸水量较小，但干燥效能强。 一定量的不同干燥剂，并不全都吸收同样数量的水，它们也不会将溶液干燥到同样程度。所以在干燥含水量较多而又不易干燥的（含有亲水性基团

17、）化合物时，常先用吸水量较大的干燥剂除去大部分水分，然后再用干燥效能强的干燥剂进一步干燥。 5. 常用的干燥剂(1) 无水硫酸镁：是很好的中性干燥剂，吸水作用快（48以下形成MgSO4nH2O，n=17），价格便宜。可用于干燥不能用氯化钙干燥的许多物质，如醛和某些酯。但镁离子有其缺点，它有时会导致化合物（例如环氧化物）发生重排反应。它本身是Lewis酸。 (2) 无水硫酸钠：是干燥剂中最常用的一个，它是中性的，而且很有效(32.4以下形成Na2SO410H2O)，使用范围广，但它的吸水速度慢，且最后残留的少量水分不易除尽。因此常用于含水量较多的溶液的初步干燥，残留的少量水分再用其它强干燥剂除去

18、。它还必须在室温时使用方会有效，它不能用于沸腾的溶剂。因为其水合物Na2SO410H2O在32.4就要分解。 (3) 无水碳酸钾：干燥能力一般(形成K2CO32H2O)，干燥速度慢，本身是个碱，故可供干燥碱性溶液。一般用于水溶性醇和酮的初步干燥，但不能干燥酸性物质。(4) 无水氯化钙：是个良好干燥剂，吸水能力大（30以下形成CaCl26H2O），价格便宜。但不能用于大多数含氧或含氮化合物，因为能够与它形成络合物。氯化钙除能吸水外，也能吸收甲醇和乙醇，因此它除了作为干燥剂外还对除去甲醇、乙醇溶剂有用处。工业无水氯化钙往往还含有一定量氢氧化钙，因此，这一干燥剂不能用于酸或酸性物质的干燥。(5) 无

19、水硫酸钙：干燥速度快，干燥得很完全，与水形成相当稳定的水合物（2CaSO4H2O），但其吸水量低，一般用于第二次干燥用（即在无水硫酸镁、无水硫酸钠干燥后作最后干燥用）。(6) 氧化钙：适用于低级醇的干燥。氧化钙和氢氧化钙均不溶于醇类，对热都很稳定，又不挥发，故不必从醇中除去，即可对醇进行蒸馏。由于呈碱性，所以不适合酸类和酯类化合物的干燥。 (7) 氢氧化钠与氢氧化钾：用于胺类的干燥比较有效。由于它们能与许多物质起反应（酸、酚、酯、酰胺等），也能溶于某些液体的有机化合物中，所以它的应用范围很有限。 (8) 金属钠：干燥效能强，干燥速度快，用于干燥醚、脂肪烃和芳香烃等不含活泼氢的有机物。这些物质在

20、用金属钠干燥前，首先要用无水氯化钙等干燥剂把其中大部分水分去除。使用时，金属钠要切成薄片或压成钠丝，以增加钠与液体的接触面。(9) 五氧化二磷：干燥效能强，干燥速度快，适于干燥醚、烃、卤代烃、腈等中的少量水分。不适用于醇、酸、胺、酮等的干燥。 (10) 氢化钙：碱性干燥剂，干燥效能强，但干燥速度慢，适于干燥碱性、中性、弱酸性化合物。 (11) 分子筛：物理吸附，吸水量约0.25，干燥效能强，干燥速度快，适用于各类有机物的干燥。 分子筛为硅铝酸盐的商品名称，具有一定直径小孔的结晶形结构。分子筛宜用于除去微量的水分，倘若水分过多，应先用其它干燥剂进行去水，然后再用分子筛干燥。使用分子筛时，介质的p

21、H值应控制在512之间。 新买来的分子筛使用前应先活化、脱水，温度为50010，在常压下烘2h。温度过高或过低均会影响吸附量。超过600时，则分子筛的晶体结构会被破坏，从而降低或丧失其吸附能力。活化后的分子筛待冷至200左右，应立即取出存于干燥器备用。有机物干燥剂醇类无水碳酸钾、无水硫酸镁、无水硫酸钙、生石灰卤代烷、芳卤烃化物无水氯化钙、无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水硫酸钙、五氧化二磷烷烃、芳香烃无水氯化钙、无水硫酸钙、金属钠、五氧化二磷醛类无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水硫酸钙酮类无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水硫酸钙、无水碳酸钾酯类无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水硫酸钙醚类无水氯化钙、无水硫酸钙、金属钠

22、、氢化锂铝酰卤类无水硫酸钠、无水硫酸镁有机碱（胺类）固体氢氧化钾或氢氧化钠、生石灰、氧化钡、无水碳酸钠有机酸无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水硫酸钙含硝基和腈的化合物无水氯化钙、无水硫酸钠、无水硫酸镁各类有机物常用的干燥剂6. 干燥操作方法通常把待干燥的液体置于锥形瓶中，加入适量干燥剂，一起振荡，然后放置一定时间。或置于电磁搅拌器上搅拌一定时间，然后将溶液和干燥剂分离。 干燥操作的注意事项(1) 干燥前应把被干燥液体中的水分尽可能分离干净，不应有任何可见的水层或悬浮水珠。(2) 干燥剂的用量不能过多，否则由于固体干燥剂的表面吸附，被干燥物质会有较多的损失；如果干燥剂用量太少，干燥不彻底，效果差。一般

23、干燥剂的用量为每10 mL液体约需0.51g。 但由于液体产品中含水量不同，干燥剂的容量不同，温度不同，故不能一概而论。应先加入少量干燥剂后静置一段时间，观察用量不足时再补加。(3) 所用的干燥剂颗粒不要太大，但也不要呈粉状。如果颗粒太大，则表面积减小，吸水作用不大，所需时间长；而粉状干燥剂的表面积大，吸水作用大，时间短，但会吸附较多的被干燥液体而造成损失，同时在干燥过程中容易成泥状，分离困难。 (4) 干燥一般在室温下进行。无机盐类干燥剂生成水合物的反应是可逆的，在不同的温度下有不同的平衡。在较低温度下水合物较稳定，在较高温度下则会有较多的结晶水释放出来，温度越低，干燥剂的干燥效果越大，所以

24、在较低温度下干燥有利。(5) 干燥剂成为水合物需要有一个平衡过程，因此液体有机物进行干燥时需放置一定时间。干燥所需的时间因干燥剂的种类不同而不同，通常需要过夜，最少也需2 h。 (6) 对于金属钠、五氧化二磷、氢化钙一类干燥剂来说，常把它们和被干燥物质一起加热，以加快除水速度。 (7) 蒸馏前，必须将干燥剂与溶液分离。对于某些干燥剂如金属钠、五氧化二磷、氢化钙等，由于它们和水反应后生成比较稳定的产物，有时可不必过滤而直接进行蒸馏。 第三节 固液萃取 固液萃取的原理与液液萃取类似。常用的方法有固液分次萃取（浸出法、浸取法）和固液连续萃取（热提取法）。 一、固液分次萃取用溶剂一次次地将固体物质中的

25、某个或几个成分萃取出来，可直接将固体物质加于溶液中浸泡一段时间，然后滤出固体再用新溶剂浸泡，如此重复操作直到基本萃取完全后合并所得溶液，蒸馏回收溶剂，再用其他方法分离纯化。 这种方法的萃取阶段很像民间“泡药酒”的方法，由于需要溶剂量大，费时长，萃取效率不高，实验室中较少使用。 热溶剂分次萃取效率较高，可采用回流装置，将被萃取固体放在圆底烧瓶中，加入萃取剂，加热回流一段时间，用倾泻法或过滤法分出溶液，再加入新溶剂进行下一次的萃取。生活中最常见的就是熬中药、泡茶。该法不适用于因受热分解或变色的物质。 回流装置二、固液连续萃取在实验室里，从固体物质中萃取所需的成分，通常是在Soxhlet提取器（索氏

26、提取器，也叫脂肪提取器）中进行的，如下图所示。它利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质每次都能为纯的溶剂所浸润、萃取，因而效率高。 该法的特点是操作简单，效率极高，又节省溶剂。 缺点：对受热易分解或变色的物质不宜采用；应用高沸点溶剂进行提取时，采用此仪器亦是不合适的。 基 本 操 作将装好了被萃取固体的滤纸筒放进萃取器中，萃取器的下端与盛有溶剂的圆底（或平底）烧瓶相连，上端接回流冷凝管。 加热烧瓶使溶剂沸腾，蒸气沿侧管上升进入冷凝管，被冷凝下来的溶剂不断地滴入滤纸筒中。当萃取器内溶剂的液面超过虹吸管的最高点时，因虹吸作用萃取液自动流入圆底烧瓶中并再度被蒸发。 如此循环往复，被萃取的成分就会不断地被

27、萃取出来，并在圆底烧瓶中富集。一般费时数小时才能完成。然后用其他方法分离纯化。 使用Soxhlet提取器时的注意事项 (1) 萃取前先将固体物质研细，以增大萃取面积，提高萃取效率。 (2) 滤纸筒的下口一定要扎好，滤纸筒上口向内叠成凹形，再盖上一层直径略小于纸筒的滤纸片，以防止固体粉末漏出堵塞虹吸管。(3) 滤纸筒的直径应略小于萃取器的内径，以便于取放。 (4) 筒中所装的固体物质的高度应低于虹吸管的最高点，使萃取剂能充分浸润被萃取物质。 第四节 膜萃取(membrane extraction) 膜萃取是膜过程与液液萃取过程集合形成的一种新型分离技术，其萃取过程与常规萃取过程中的传质、反萃取过

28、程十分相似，因此又称为微孔膜液液萃取，但其传质是在有机溶剂和水溶液相接触的固定界面层上完成的，故又被称为固定界面层膜萃取，简称膜基溶剂萃取或膜萃取。 膜萃取的原理及特点 膜萃取就是将一微孔膜置于原料液与萃取剂之间，因萃取剂对膜的浸润性而迅速地浸透膜的每个微孔并与膜另一侧原料液相接触形成稳定界面层，微分离溶质透过界面层从原料液移到萃取剂中。膜萃取的动力是压力差。膜萃取过程中不存在通常萃取过程中液滴的分散和聚合现象，作为一种新的膜分离技术，膜萃取过程有其特殊的优势： (1) 膜萃取由于没有相的分散和聚结过程，可以减少萃取剂在料液中的夹带损失，有机溶剂用量少，可以使用某些价格稍高的有机溶剂，同时简化

29、了操作手续，节省了庞大的澄清设备。(2) 膜萃取时料液相和溶剂相各自在膜两侧流动，并不形成直接的液液两相流动。在选择萃取剂时对其物性要求大大放宽，可使用一些高浓度的高效萃取剂。(3) 在膜萃取过程中两相分别在膜两侧作单相流动，使过程免受“返混”的影响和“液泛”条件的限制。(4) 膜萃取过程可以较好地发挥化工单元操作中的某些优势，提高过程的传质效率，如实现同级萃取反萃过程，采用萃合物载体促进迁移等。(5) 料液相与溶剂相在膜两侧同时存在，可以避免与其相似的支撑液膜内溶剂的流失问题。膜萃取过程一般采用中空纤维膜器和槽式膜萃取器，其中中空纤维膜器最适合于工业应用。中空纤维膜萃取原理示意图如下：第五节

30、 超声波辅助萃取 超声波萃取(Ultrasound extraction, UE)，亦称为超声波辅助萃取、超声波提取，是利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。 超声波萃取的原理 超声波是指频率为20kHz50MHz的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体介质来进行传播。其穿过介质时，会产生膨胀和压缩2个过程。超声波能产生并传递强大的能量，给予介质极大的加速度。这种能量作用于液体时，膨胀过程会形成负压。如果超声波能量足够强，膨胀过程就会在液体中生成气泡或将液体撕裂成很

31、小的空穴。这些空穴瞬间即闭合，闭合时产生高达3000MPa的瞬间压力，称为空化作用。 这样连续不断产生的高压就像一连串小爆炸不断地冲击物质颗粒表面，使物质颗粒表面及缝隙中的可溶性活性成分迅速溶出。同时在提取液中还可通过强烈空化，使细胞壁破裂而将细胞内溶物释放到周围的提取液体中。利用超声波的上述效应，从不同类型的样品中提取各种目标成分是非常有效的。 超声波萃取技术的特点： 与常规的萃取技术相比，超声波萃取技术快速、价廉、高效。在某些情况下，甚至比超临界流体萃取(SFE)和微波辅助萃取还好。 成穴作用增强了系统的极性，这些都会提高萃取效率，使之达到或超过索氏萃取的效率； 超声波萃取允许添加共萃取剂

32、，以进一步增大液相的极性； 适合不耐热的目标成分的萃取；在以下2个方面，超声波萃取优于超临界流体萃取： 仪器设备简单，萃取成本低得多； 可提取很多化合物，无论其极性如何，因为超声波萃取可用任何一种溶剂。超临界流体萃取事实上只能用CO2作萃取剂，因此仅适合非极性物质的萃取。 与索氏萃取相比，其主要优点有： 操作时间比索氏萃取短。超声波萃取优于微波辅助萃取体现在： 在某些情况下，比微波辅助萃取速度快； 酸消解中，超声波萃取比常规微波辅助萃取安全； 多数情况下，超声波萃取操作步骤少，萃取过程简单，不易对萃取物造成污染。 超声波萃取技术的应用： 早在20世纪50年代，人们就把超声波用于提取花生油和啤酒

33、花中的苦味素、鱼组织中的鱼油等。目前，超声波萃取技术已广泛用于食品、药物、工业原材料、农业环境等样品中有机组分或无机组分的分离和提取。 第六节 微波辅助萃取 微波辅助萃取(microwave assisted extraction, MAE)是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物(主要是有机化合物)的萃取过程。微波具有波动性、高频特性以及热特性或非热特性(生物效应)等特点。 微波辅助萃取特点：(1) 快速高效。样品及溶剂中的偶极分子在高频微波能的作用下，以109/s圈的速度变换其正、负极，产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦，从而在短时间内产生大量的热量。

34、偶极分子旋转导致的弱氢键破裂、离子迁移等加速了溶剂分子对样品基体的渗透，待分析成分很快溶剂化，使微波萃取时间显著缩短。(2) 加热均匀。微波加热是透入物料内部的能量被物料吸收转换成热能对物料加热，形成独特的物料受热方式，整个物料被加热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性的优点。(3) 微波加热具有选择性。微波对介电性质不同的物料呈现出选择性的加热特点，介电常数及介质损耗小的物料，对微波的入射可以说是“透明”的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸收越大，升温越快，促进了萃取速度。而对于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起加热作用。所以，在选择萃取剂时一定要考虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。(4)

35、生物效应(非热效应)。由于大多数生物体内含有极性水分子，在微波场的作用下引起强烈的极性震荡，从而导致细胞分子间氢键松弛，细胞膜结构电击穿破裂，加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。因此，利用MAE从生物基体萃取待分析的成分时，能提高萃取效率。 微波辐射技术在食品萃取工业和化学工业上的应用研究虽然起步晚（1986年），但发展很快。微波萃取技术与现有其它的萃取技术相比有明显的优势，微波萃取可有效地保护食品、药品以及其它化工物料中的有用成分；反应或萃取快，产率高；省时（可节省50%90%的时间）；对萃取物具有高选择性；低耗能，溶剂用量少(可较常规方法少50%90%)；生产线组成简单，节省投资；无污染，属于绿色工程。 第七节 超临界流体萃取 超临界流体（Supercritical Fluid，简称SF或SCF）是指超临界温度（Tc）和临界压力（Pc）状态下的高密度流