各種萃取技術(shù)不錯(cuò)

Chapter5

萃取

SolventExtractionNanjingUniversityofTechnologyYaoZhong（姚忠）/06jpkc/njgydx/index.asp國(guó)家精品課程生物分離工程現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一萃取的概念液－液萃取從機(jī)理上分析可分為哪兩類？常見物理萃取體系由那些構(gòu)成要素？何謂萃取的分配系數(shù)？其影響因素有哪些？掌握單級(jí)萃取過程的計(jì)算解析方法。掌握多級(jí)萃取萃取級(jí)數(shù)的計(jì)算方法。通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)掌握以下內(nèi)容：現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一何謂超臨界流體萃??？其特點(diǎn)有哪些？何謂雙水相萃取?常見的雙水相構(gòu)成體系有哪些？反膠團(tuán)的構(gòu)成以及反膠團(tuán)萃取的基本原理。現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一萃取是生物分離中常用的單元操作原料前處理生物反應(yīng)工程生物分離工程產(chǎn)品固液分離分離提取純化精制現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一利用在兩個(gè)互不相溶的液相中各種組分（包括目的產(chǎn)物）溶解度的不同，從而達(dá)到分離的目的物理萃取化學(xué)萃取何謂萃取現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一利用溶劑對(duì)需分離組分有較高的溶解能力，分離過程純屬物理過程萃取體系的構(gòu)成溶質(zhì)：被萃取的物質(zhì)原溶劑：原先溶解溶質(zhì)的溶劑萃取劑：加入的第三組分萃取劑選擇原則：使溶質(zhì)在萃取相中有最大的溶解度物理萃取現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一雜質(zhì)溶質(zhì)原溶劑萃取劑LightphaseHeavyphase現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一衡量萃取體系是否合理的重要參數(shù)：y-----平衡時(shí)溶質(zhì)在輕相中的濃度X-----平衡時(shí)溶質(zhì)在重相中的濃度分配系數(shù)現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一由物化理論可知：萃取操作達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在輕相和重相中的化學(xué)勢(shì)相等。單級(jí)萃取現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一分配系數(shù)為分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的化學(xué)勢(shì)的差值有關(guān)現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一因此，要提高溶質(zhì)的分配系數(shù)，必須提高標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，其在重相與輕相的化學(xué)勢(shì)之差可以采取的方法：改變?nèi)軇└淖內(nèi)苜|(zhì)的特性生成有用離子對(duì)－－可溶于萃取劑的離子對(duì) 將強(qiáng)酸弱堿鹽或強(qiáng)堿弱酸鹽生成弱酸弱堿鹽通過改變?cè)軇┲械膒H值現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一使含溶質(zhì)的溶液（h）和萃取劑（L）解出混合，靜止后分成兩層。單級(jí)萃取現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一連續(xù)逆流萃取裝置現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一假定傳質(zhì)處于平衡狀態(tài)有y－萃取相中溶質(zhì)的濃度x－萃余相中溶質(zhì)的濃度由質(zhì)量守恒定律：?jiǎn)渭?jí)萃取過程的解析計(jì)算方法現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一由以上兩式可得：其中萃取因子：若P為萃取回收率現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一是工業(yè)生產(chǎn)最常用的萃取流程分離效率高產(chǎn)品回收率高溶劑用量少多級(jí)萃取現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一三級(jí)錯(cuò)流萃取裝置a—艾德連式三級(jí)錯(cuò)流萃取裝置b—泵混合分離器三級(jí)錯(cuò)流萃取裝置c—加擋－齊格勒接觸器三級(jí)錯(cuò)流萃取裝置d—霍米－莫脫接觸器現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一確定要達(dá)到一定的回收率所需萃取的級(jí)數(shù)P83－85多級(jí)逆流萃取的解析方法現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一混合－沉降器旋轉(zhuǎn)圓筒萃取塔離心萃取器填充塔噴霧塔旋轉(zhuǎn)圓盤塔常用萃取設(shè)備現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一離心萃取器現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一超臨界流體：當(dāng)一種流體處于其臨界點(diǎn)的溫度和壓力之下，則稱之為超臨界流體。特點(diǎn)：密度接近液體－－萃取能力強(qiáng) 粘度接近氣體－－傳質(zhì)性能好

超臨界流體萃取

(SupercriticalFluidExtraction)現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，使其在超臨界狀態(tài)下，與待分離的物料接觸，萃取出目的產(chǎn)物，然后通過降壓或升溫的方法，使萃取物得到分離常用萃取劑極性萃取劑：乙醇、甲醇、水（難）非極性萃取劑：二氧化碳（易）超臨界流體萃取的基本思想現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一臨界點(diǎn)：

T：304.1 P：73.8bar優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：臨界條件溫和設(shè)備投資大產(chǎn)品分離簡(jiǎn)單無毒、無害不燃無腐蝕性價(jià)格便宜超臨界二氧化碳萃取

（SupercriticalCarbonDioxideExtraction）現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一

超臨界二氧化碳萃取流程圖現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一等溫法等壓法吸附法超臨界萃取典型流程現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一咖啡因萃取植物油：胚芽油、玉米油、γ亞麻酸天然香料：杏仁油、檸檬油啤酒花尼古丁超臨界流體的應(yīng)用現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一大型超臨界流體萃取裝置現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一雙水相現(xiàn)象是當(dāng)兩種聚合物或一種聚合物與一種鹽溶于同一溶劑時(shí)，由于聚合物之間或聚合物與鹽之間的不相容性，當(dāng)聚合物或無機(jī)鹽濃度達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)分成不互溶的兩相。因使用的溶劑是水，因此稱為雙水相，在這兩相中水分都占很大比例(85％一95％)，活性蛋白或細(xì)胞在這種環(huán)境中不會(huì)失活，但可以不同比例分配于兩相，這就克服了有機(jī)溶劑萃取中蛋白容易失活和強(qiáng)親水性蛋白難溶于有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)。雙水相萃取

(AqueousTwoPhaseExtraction)現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一雙水相萃取是利用物質(zhì)在不相溶的，兩水相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行萃取的方法是否分層或混合成一相，取決于：熵增——與分子數(shù)目有關(guān)分子間作用力——與分子大小有關(guān)可以構(gòu)成雙水相的體系有：離子型高聚物－非離子型高聚物（分子間斥力）PEG－DEXTRAN高聚物－相對(duì)低分子量化合物（鹽析作用）PEG－硫酸銨現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一操作條件溫和，在常溫常壓下進(jìn)行；兩相的界面張力小，一般在10-4N／cm量級(jí)，兩相易分散，兩相的相比隨操作條件而變化；上下兩相密度差小，一般在10g/L。因此兩相分離較困難，目前這方面研究較多易于連續(xù)操作，處理量大，適合工業(yè)應(yīng)用。雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一依據(jù)懸浮粒子與其周圍物質(zhì)具有的復(fù)雜的相互作用：氫鍵電荷力疏水作用范德華力構(gòu)象效應(yīng)雙水相萃取的原理現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一成相高聚物濃度－－界面張力成相高聚物的相對(duì)分子量一般來說，蛋白等高分子量物質(zhì)易集中于低分子量相電化學(xué)分配雙水相萃取時(shí)，蛋白質(zhì)的分配系數(shù)受離子強(qiáng)度的影響很小疏水反應(yīng)生物親和分配溫度及其它因素雙水相系統(tǒng)中目標(biāo)物分配系數(shù)的影響因素現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中形成的一種聚集體當(dāng)表面活性劑濃度超過臨界微團(tuán)濃度時(shí)，表面活性劑會(huì)在水溶液中形成聚集體微團(tuán)和反微團(tuán)反膠束萃取

（ReversedMicellesExtraction）現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一微團(tuán)：表面活性劑的極性頭朝外，疏水的尾部朝內(nèi)，中間形成非極性的“核”水非極性的“核”極性“頭”非極性“尾”現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一反微團(tuán)：表面活性劑的極性頭朝內(nèi)，疏水的尾部向外，中間形成極性的“核”有機(jī)溶劑極性“頭”極性的“核”非極性“尾”現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一極性“水核”具有較強(qiáng)的溶解能力。生物大分子由于具有較強(qiáng)的極性，可溶解于極性水核中，防止與外界有機(jī)溶劑接觸，減少變性作用。由于“水核”的尺度效應(yīng)，可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)，增加其結(jié)構(gòu)的剛性，提高其反應(yīng)性能。反微團(tuán)的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一陰離子表面活性劑AOT陽(yáng)離子表面活性劑季銨鹽構(gòu)成反膠團(tuán)的表面活性劑種類現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯于星期一利用可與被萃目標(biāo)物發(fā)生反應(yīng)的非極性物質(zhì)作為萃取劑進(jìn)行的反應(yīng)絡(luò)合萃取分離有機(jī)酸（醋酸）季銨鹽叔胺絡(luò)合萃取體系構(gòu)成萃取劑稀釋劑化學(xué)萃取

（ChemicalExtraction）現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有43頁(yè)\編輯