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Chapter5

萃取

SolventExtractionNanjingUniversityofTechnologyYaoZhong（姚忠）/06jpkc/njgydx/index.asp国家精品课程生物分离工程Chapter5

萃取

SolventExtract萃取的概念液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？常见物理萃取体系由那些构成要素？何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？掌握单级萃取过程的计算解析方法。掌握多级萃取萃取级数的计算方法。通过本章学习应掌握以下内容：萃取的概念通过本章学习应掌握以下内容：精品资料精品资料你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”各种萃取技术不错-ppt课件精品资料精品资料何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理。何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？萃取是生物分离中常用的单元操作原料前处理生物反应工程生物分离工程产品固液分离分离提取纯化精制萃取是生物分离中常用的单元操作原料前处理生物反应工程生物分离利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的物理萃取化学萃取何谓萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程萃取体系的构成溶质：被萃取的物质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度物理萃取利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程物杂质溶质原溶剂萃取剂LightphaseHeavyphase杂质溶质原溶剂萃取剂LightphaseHeavypha衡量萃取体系是否合理的重要参数：y-----平衡时溶质在轻相中的浓度X-----平衡时溶质在重相中的浓度分配系数衡量萃取体系是否合理的重要参数：分配系数由物化理论可知：萃取操作达到平衡时，溶质在轻相和重相中的化学势相等。单级萃取由物化理论可知：萃取操作达到平衡时，溶质在轻相和重相中的化学分配系数为分配系数的对数值与标准状态下的化学势的差值有关分配系数为分配系数的对数值与标准状态下的化学势的差值有关因此，要提高溶质的分配系数，必须提高标准状态下，其在重相与轻相的化学势之差可以采取的方法：改变溶剂改变溶质的特性生成有用离子对－－可溶于萃取剂的离子对 将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐通过改变原溶剂中的pH值因此，要提高溶质的分配系数，必须提高标准状态下，其在重相与轻使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混合，静止后分成两层。单级萃取使含溶质的溶液（h）单级萃取连续逆流萃取装置连续逆流萃取装置假定传质处于平衡状态有y－萃取相中溶质的浓度x－萃余相中溶质的浓度由质量守恒定律：单级萃取过程的解析计算方法假定传质处于平衡状态y－萃取相中溶质的浓度单级萃取过程的解析由以上两式可得：其中萃取因子：若P为萃取回收率由以上两式可得：其中萃取因子：若P为萃取回收率是工业生产最常用的萃取流程分离效率高产品回收率高溶剂用量少多级萃取是工业生产最常用的萃取流程多级萃取三级错流萃取装置a—艾德连式三级错流萃取装置b—泵混合分离器三级错流萃取装置c—加挡－齐格勒接触器三级错流萃取装置d—霍米－莫脱接触器三级错流萃取装置a—艾德连式确定要达到一定的回收率所需萃取的级数P83－85多级逆流萃取的解析方法确定要达到一定的回收率所需萃取的级数多级逆流萃取的解析方法混合－沉降器旋转圆筒萃取塔离心萃取器填充塔喷雾塔旋转圆盘塔常用萃取设备混合－沉降器常用萃取设备离心萃取器离心萃取器超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。特点：密度接近液体－－萃取能力强 粘度接近气体－－传质性能好

超临界流体萃取

(SupercriticalFluidExtraction)超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离常用萃取剂极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难）非极性萃取剂：二氧化碳（易）超临界流体萃取的基本思想利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料临界点：

T：304.1 P：73.8bar优点：缺点：临界条件温和设备投资大产品分离简单无毒、无害不燃无腐蚀性价格便宜超临界二氧化碳萃取

（SupercriticalCarbonDioxideExtraction）临界点：超临界二氧化碳萃取

（SupercriticalC

超临界二氧化碳萃取流程图超临界二氧化碳萃取流程图等温法等压法吸附法超临界萃取典型流程等温法超临界萃取典型流程咖啡因萃取植物油：胚芽油、玉米油、γ亚麻酸天然香料：杏仁油、柠檬油啤酒花尼古丁超临界流体的应用咖啡因萃取超临界流体的应用大型超临界流体萃取装置大型超临界流体萃取装置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不相容性，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。因使用的溶剂是水，因此称为双水相，在这两相中水分都占很大比例(85％一95％)，活性蛋白或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比例分配于两相，这就克服了有机溶剂萃取中蛋白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的缺点。双水相萃取

(AqueousTwoPhaseExtraction)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，双水相萃取是利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法是否分层或混合成一相，取决于：熵增——与分子数目有关分子间作用力——与分子大小有关可以构成双水相的体系有：离子型高聚物－非离子型高聚物（分子间斥力）PEG－DEXTRAN高聚物－相对低分子量化合物（盐析作用）PEG－硫酸铵双水相萃取是利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃操作条件温和，在常温常压下进行；两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，两相易分散，两相的相比随操作条件而变化；上下两相密度差小，一般在10g/L。因此两相分离较困难，目前这方面研究较多易于连续操作，处理量大，适合工业应用。双水相萃取的优点操作条件温和，在常温常压下进行；双水相萃取的优点依据悬浮粒子与其周围物质具有的复杂的相互作用：氢键电荷力疏水作用范德华力构象效应双水相萃取的原理依据悬浮粒子与其周围物质具有的复杂的相互作用：双水相萃取的原成相高聚物浓度－－界面张力成相高聚物的相对分子量一般来说，蛋白等高分子量物质易集中于低分子量相电化学分配双水相萃取时，蛋白质的分配系数受离子强度的影响很小疏水反应生物亲和分配温度及其它因素双水相系统中目标物分配系数的影响因素成相高聚物浓度－－界面张力双水相系统中目标物分配系数的影响因表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在水溶液中形成聚集体微团和反微团反胶束萃取

（ReversedMicellesExtraction）表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体反胶束萃取

（R微团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”微团：水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”反微团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”反微团：有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”极性“水核”具有较强的溶解能力。生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。反微团的优点极性“水核”具有较强的溶解能力。反微团的优点阴离子表面活性剂AOT阳离子表面活性剂季铵盐构成反胶团的表面活性剂种类阴离子表面活性剂构成反胶团的表面活性剂种类利用可与