溶劑萃取法課件

18溶劑萃取法又稱液—液萃取；是一種常用化工單元操作。

應(yīng)用廣泛：石油化工、濕法冶金、精細(xì)化工、生化物質(zhì)的分離和純化。18溶劑萃取法又稱液—液萃??；是一1優(yōu)點(diǎn)：①、具有選擇性；②、能與其他純化步驟(例如：結(jié)晶、蒸餾)相配合③、將產(chǎn)品及時(shí)轉(zhuǎn)移到具有不同理化特性的第二相中，可減少由于水解引起的產(chǎn)品損失；④、可從潛伏的降解過程中(代謝或微生物過程)分離產(chǎn)物；⑤、適用于各種不同的規(guī)模；⑥、傳質(zhì)速度快，生產(chǎn)周期短，便于連續(xù)操作．容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。優(yōu)點(diǎn)：2液—液萃取的操作步驟：①、萃取劑和料液混合接觸，進(jìn)行萃??；②、分離互不相溶的兩相，并回收溶劑；③、萃余液(殘液)脫溶劑。液—液萃取的操作步驟：①、萃取劑和料液混合接觸，進(jìn)行萃取；3溶劑萃取法課件4溶劑萃取在生物產(chǎn)品分離中的典型應(yīng)用：

(1)、從發(fā)酵培養(yǎng)液中萃取產(chǎn)物(2)、從生物反應(yīng)液或生物轉(zhuǎn)化液中萃取產(chǎn)物。溶劑萃取在生物產(chǎn)品分離中的典型應(yīng)用：5根據(jù)被萃取物的分子大小，萃取有兩種主要類型：(1)、小分子類抗生素、有機(jī)酸等，能用傳統(tǒng)液—液萃取法萃取到有機(jī)相中．(2)、大分子類有酶、抗體、蛋白質(zhì)等，傳統(tǒng)的液體萃取技術(shù)不適用，要采用雙水相萃取。根據(jù)被萃取物的分子大小，萃取有兩種主要類型：6逆膠束萃取(ReversedMicelleExtraction)超臨界萃取(SupercriticalfluidExtraction)液膜萃取(LiquidmembraneExtraction)

溶劑萃取與其他技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的新型分離技術(shù)：用于生物制品如酶、蛋白質(zhì)、核酸、多肽和氨基酸等的提取精制。本章重點(diǎn)介紹有機(jī)溶劑萃取法的理論與實(shí)踐。逆膠束萃取(ReversedMicelleExtra7一、分配定律

萃取平衡時(shí)，根據(jù)相律，有：

F＝c－P十2其中：F自由度，c組分?jǐn)?shù)，P相數(shù)。若系統(tǒng)中除兩種溶劑外，只含有一種溶質(zhì)，則c＝3。因?yàn)镻＝2，代入相律，得F＝3。當(dāng)溫度、壓力一定時(shí)，F(xiàn)＝1，即一個(gè)變數(shù)就能決定整個(gè)系統(tǒng)。亦即：一相的濃度如果固定，另一相的濃度亦應(yīng)固定，其關(guān)系可用分配定律表示。一、分配定律萃取平衡時(shí)，根據(jù)相律，有：8（一）分配定律的導(dǎo)出：在一定的溫度和壓力下達(dá)成平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的化學(xué)位相等，即：（一）分配定律的導(dǎo)出：在一定的溫度和壓力下達(dá)9標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)位和組成無關(guān)，但和溫度、壓力有關(guān)。所以有：當(dāng)溫度一定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)位為常數(shù)，故得如為稀溶液，可以濃度代替活度標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)位和組成無關(guān)，但和溫度、壓力有關(guān)。所以有：當(dāng)溫度一10應(yīng)用式(18—1)時(shí)，須注意下列條件：

1)、必須是稀溶液。2)、溶質(zhì)對溶劑之互溶度沒有影響：3)、必須是同一種分子類型，即不發(fā)生締合或離解。

例如：青霉素。應(yīng)用式(18—1)時(shí)，須注意下列條件：例如：青霉素。11

溶質(zhì)A、B由于分配系數(shù)不同，在萃取相中的相對含量就不同。如A的分配系數(shù)較B大，則萃取相中A的含量(濃度)較B多，這樣A和B就得到一定程度的分離。萃取劑對A和B分離能力可用分離因素(?)來表征：分離因素(?)溶質(zhì)A、B由于分配系數(shù)不同，在萃取相中的相對12二、溶劑的選擇1、對產(chǎn)物的溶解度大。2、選擇性好。3、溶劑與被萃取的液相互溶度要小，粘度低，界面張力適中，使相的分散和兩相分離有利。4、溶劑的回收和再生容易，化學(xué)穩(wěn)定性。5、溶劑價(jià)廉易得。6、溶劑的安全性好，如閃點(diǎn)高、低毒等。常用的溶劑有乙酸乙酯、乙酸丁酯和丁醇等。對萃取溶劑的要求：二、溶劑的選擇1、對產(chǎn)物的溶解度大。對萃取溶劑的要求：13可根據(jù)類似物容易溶解類似物的原則來選擇溶劑（極性上的類似）。

介電常數(shù)是一個(gè)化合物摩爾極化程度的量度，如果已知這個(gè)值，就可預(yù)知此化合物是否極性。可根據(jù)類似物容易溶解類似物的原則來選擇溶劑（14若已知一個(gè)物質(zhì)的介電常數(shù)D，即可用此物質(zhì)在一個(gè)電容器中兩極板之間所得的靜電容量C來量度:介電常數(shù)D的求法若已知一個(gè)物質(zhì)的介電常數(shù)D，即可用此物質(zhì)在一15可以測定被提取物（產(chǎn)物）的介電常數(shù)，來尋找相當(dāng)?shù)娜軇??？梢詼y定被提取物（產(chǎn)物）的介電常數(shù)，來尋找相16影響萃取操作的因素很多，主要有pH、溫度、鹽析、帶溶劑等。三、水相條件的影響

影響萃取操作的因素很多，主要有pH、溫度、鹽171、PH影響分配系數(shù)。如對弱堿性抗生素紅霉素，當(dāng)pH9.8時(shí)，它在乙酸戊酯與水相間的K為44.7，而在PH5.5時(shí)，K為14.4。2、pH對選擇性有影響。如酸性產(chǎn)物一般在酸性下萃取到有機(jī)溶劑，而堿性雜質(zhì)則成鹽而留在水相。如為酸性雜質(zhì)則應(yīng)根據(jù)其酸性之強(qiáng)弱，選擇合適的PH，以盡可能除去之。對于堿性產(chǎn)物則相反，在堿性下萃取到有機(jī)溶劑中。3、PH還應(yīng)選擇在盡量使產(chǎn)物穩(wěn)定的范圍內(nèi)。（一）、pH值1、PH影響分配系數(shù)。如對弱堿性抗生素紅霉素，當(dāng)pH9.818生化產(chǎn)物在溫度較高時(shí)不穩(wěn)定，萃取應(yīng)在室溫或較低溫度下進(jìn)行。但如低溫對萃取速度影響較大，為提高萃取速度可適當(dāng)升高溫度。

（二）、溫度此外，溫度也會(huì)影響分配系數(shù)。例如:溫度對紅霉素分配系數(shù)的影響。生化產(chǎn)物在溫度較高時(shí)不穩(wěn)定，萃取應(yīng)在室溫或19加入鹽析劑（硫酸銨等）可使產(chǎn)物在水中溶解度降低，而易于轉(zhuǎn)入溶劑中去。另一方面也能減少有機(jī)溶劑在水中的溶解度。

舉例：提取維生素B12時(shí)加入硫酸銨，對B12自水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中有利。提取青霉素時(shí)加入NaCl，對青霉素從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中有利。鹽析劑的用量要適當(dāng)，用量過多會(huì)使雜質(zhì)也一起轉(zhuǎn)入溶劑中。當(dāng)鹽析劑用量大時(shí)，也應(yīng)考慮回收和再利用問題。（三）、鹽析加入鹽析劑（硫酸銨等）可使產(chǎn)物在水中溶解度降20

帶溶劑：能和欲提取的生物物質(zhì)形成復(fù)合物，而易溶于溶劑中，且此復(fù)合物在一定條件下又要容易分解。

應(yīng)用場合：1、有的產(chǎn)物的水溶性很強(qiáng)，在通常有機(jī)溶劑中溶解度都很小，則如要采用溶劑萃取法來提取，可借助于帶溶劑。2、即使水溶性不強(qiáng)的產(chǎn)物，有時(shí)為提高其收率和選擇性，也可考慮采用帶溶劑。（四）、帶溶劑帶溶劑：能和欲提取的生物物質(zhì)形成復(fù)合物，而易21

水溶性較強(qiáng)的堿(如鏈霉素)可與脂肪酸(如月桂酸)形成復(fù)合物而能溶于丁醇、醋酸丁酯、異辛醇中，在酸性下(pH5.5—5.7)，此復(fù)合物分解成鏈霉素而可轉(zhuǎn)入水相。鏈霉素在中性下能與二異辛基磷酸酯相結(jié)合，而從水相萃取到三氯乙烷中，然后在酸性下，再萃取到水相。舉例：鏈霉素水溶性較強(qiáng)的堿(如鏈霉素)可與脂肪酸(22青霉素作為一種酸，可用酯肪堿作為帶溶劑。如能和正十二烷胺、四丁胺等形成復(fù)合物而溶于氯仿中。這樣萃取收率能夠提高，且可以在較有利的PH范圍內(nèi)操作，適用于青霉素的定量測定中。這種正負(fù)離子結(jié)合成對的萃取，也稱為離子對萃取。舉例：青霉素青霉素作為一種酸，可用酯肪堿作為帶溶劑。如能和23

土霉素在堿性下成負(fù)離子能與溴代十六烷基吡啶相結(jié)合而溶于異辛醇中，然后再在酸性下萃取到水相。也可以看作土霉素負(fù)離子與溴離子相交換而溶于異辛醇中，因此這種帶溶劑有時(shí)也稱為液體離子交換劑。

檸檬酸在酸性條件下，可與磷氧鍵類萃取劑如磷酸三丁酯(TBP)形成中性絡(luò)合物而進(jìn)入有機(jī)相，有時(shí)也稱為反應(yīng)萃取。舉例：土霉素在堿性下成負(fù)離子能與溴代十六烷基吡啶相24四、乳化和去乳化

乳化是一種液體分散在另一種不相混合的液體中的現(xiàn)象。乳化會(huì)使有機(jī)相和水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶即：

1、發(fā)酵液廢液中夾帶有機(jī)溶劑微滴，發(fā)酵單位損失；2、溶劑相中夾帶發(fā)酵液微滴，給后續(xù)精制造成困難。

四、乳化和去乳化乳化是一種液體分散在另一種不25（一）、乳濁液的形成乳濁液的兩種形式：1、以油滴分散在水中，稱為水包油型或O／W型。2、水以水滴分散在油中，稱為油包水型或W／O型。（一）、乳濁液的形成乳濁液的兩種形式：26

油與水不相溶，混在一起能很快分層，不能形成乳濁液。一般要有表面活性劑存在時(shí)，才容易發(fā)生乳化，這種物質(zhì)稱為乳化劑。表面活性劑：分子一端具有親水基，另一端具有親油基，且能降低界面張力。能夠把不相溶的油與水連在一起，且其分子處在任一相中都不穩(wěn)定，而當(dāng)處在兩相界面上，親水基伸向水、親油基伸向油時(shí)就比較穩(wěn)定。油與水不相溶，混在一起能很快分層，不能形成乳27乳化機(jī)理所以表面張力降低，液體容易分散成微滴而發(fā)生乳化。在乳濁液中，界面積大，物系的自由能大，故為熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，會(huì)自行破壞。因此要形成乳濁液，還應(yīng)具備使其穩(wěn)定的條件。乳化機(jī)理所以表面張力降低，液體容易分散成微滴而發(fā)生乳化。在乳28（二）、乳濁液的穩(wěn)定條件和乳濁液的類型

影響乳濁液穩(wěn)定性的因素：1)、界面上保護(hù)膜是否形成。表面活性劑分子聚集在界面上，在分散相液滴周圍形成保護(hù)膜。保護(hù)膜應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不易破裂，能防止液滴碰撞而引起聚沉。2)、液滴是否帶電。如為離子型的表面活性劑，則除了形成保護(hù)膜外，還會(huì)使分散相液滴帶電荷。3)、介質(zhì)的粘度。介質(zhì)粘度較大時(shí)能增強(qiáng)保護(hù)膜的機(jī)械強(qiáng)度。其中以第一個(gè)因素最重要。（二）、乳濁液的穩(wěn)定條件和乳濁液的類型影響乳濁液穩(wěn)定性的因29

除表面活性劑外，能同時(shí)為兩種液體所潤濕的固體粉末也能作為乳化劑，這是因?yàn)檫@種固體粉末也能存在于界面上而形成保護(hù)膜。

除表面活性劑外，能同時(shí)為兩種液體所潤濕的固體30

乳濁液的類型決定于水和油對它的潤濕性的相對強(qiáng)弱。如粉末對水的潤濕性強(qiáng)于對油的潤濕性(稱為親水性粉末)，則根據(jù)自由能最小的原則，這種粉末被拉入水內(nèi)，即大部分表面為水所潤濕，其接觸角為銳角(圖18—8a)，能促使形成水包油O／W型乳油液(圖18—9a)。相反，親油性粉末作為乳化劑時(shí)，得到的是W／O型乳濁液。乳濁液的類型決定于水和油對它的潤濕性的相對強(qiáng)31

固體粉末所穩(wěn)定的乳濁液的理論，可以推廣到其它型式的乳化劑。例如：表面活性劑的親水基強(qiáng)度大于親油基，則易形成O／W型乳濁液；反之如親油基強(qiáng)度大于親水基則易形成W／O型乳濁液。固體粉末所穩(wěn)定的乳濁液的理論，可以推廣到其它32

表面活性劑的親水與親油程度的相對強(qiáng)弱，在工業(yè)上常用HLB數(shù)來表示。

HLB數(shù)即親水與親油平衡程度，HLB越大，親水性越強(qiáng)，形成O／W型乳濁掖，HLB越小，親油性越強(qiáng)，形成W／O型乳濁液.

HLB表面活性劑的親水與親油程度的相對強(qiáng)弱，在工業(yè)33當(dāng)HLB數(shù)未知時(shí)，可根據(jù)其溶解度或分散程度粗略估計(jì)，見表18—2。不同HLB的表面活性劑的用途見表16—3。當(dāng)HLB數(shù)未知時(shí)，可根據(jù)其溶解度或分散程度粗略34

在生物工業(yè)上，引起乳化的常為蛋白質(zhì)，由蛋白質(zhì)引起的乳化是相當(dāng)穩(wěn)定的，構(gòu)成型式多為W／O型。發(fā)酵液,蛋白質(zhì)對表面張力的影響最明顯.在生物工業(yè)上，引起乳化的常為蛋白質(zhì)，由蛋白35乳濁液穩(wěn)定性大小可用乳濁液在離心機(jī)中(分離因素一定)分離一定時(shí)間后，分出的有機(jī)相體積與原來有機(jī)溶劑體積之比作為指標(biāo)來表征。比值愈小，乳濁液愈穩(wěn)定。乳濁液穩(wěn)定性大小可用乳濁液在離心機(jī)中(分離36（三）、乳濁液的破壞破壞方法:(1)、過濾和離心分離當(dāng)乳化不嚴(yán)重時(shí)，可用過濾或離心分離的方法。分散相在重力或離心力場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，常可引起碰撞而聚沉。在實(shí)驗(yàn)室中，用玻璃棒輕輕攪動(dòng)乳濁液也可促使其破壞。(2)、如熱能使粘度降低，易促使乳濁液破壞。如生化物質(zhì)對熱穩(wěn)定，可考慮此法。(3)、稀釋法在乳濁液中，加入連續(xù)相，可使乳化劑濃度降低而減輕乳化。（三）、乳濁液的破壞破壞方法:37(4)、加電解質(zhì)離子型乳化劑所成乳濁液常因分散相帶電荷而穩(wěn)定，可加入電解質(zhì)，以中和其電性而促使聚沉。

(5)、吸附法例如，碳酸鈣易為水所潤濕，但不能為有機(jī)溶劑所潤濕，故將乳濁液通過碳酸鈣層時(shí)，其中水分被吸附，生產(chǎn)上將紅霉素一次丁酯抽提液通過碳酸鈣層，以除去微量水分，有利于以后的提取。(4)、加電解質(zhì)離子型乳化劑所成乳濁液常38

(6)、頂替法加入表面活性更大，但不能形成堅(jiān)固保護(hù)膜的物質(zhì)，格原先的乳化劑從界面上頂替出來，但由于不能形成堅(jiān)固保護(hù)膜，因而不能形成乳濁液。常用的頂替劑是戊醇，它的表面活性很大，但碳鏈很短，不能形成堅(jiān)固的薄膜。(6)、頂替法加入表面活性更大，但不能形39(7)、轉(zhuǎn)型法

在O／W型乳濁液中，加入親油性乳化劑，則乳濁液有從O／W型轉(zhuǎn)變成W／O型的趨向，但條件還不允許形成W／O型乳濁液，因而在轉(zhuǎn)變過程中，乳濁液就破壞。同樣，在W／O型乳濁液中，加入親水性乳化劑，也會(huì)使乳濁濃破壞。

(7)、轉(zhuǎn)型法40上述這些方法雖有一定效果，但需耗費(fèi)能量和物質(zhì)，而且都在乳化發(fā)生后再破處，故宜將發(fā)酵液先頂處理，除去其中的表面活性物質(zhì)(蛋白質(zhì))，即消除水相乳化的起因.

例如:某有機(jī)酸發(fā)酵液，經(jīng)酸化預(yù)處理后，蛋白質(zhì)含量從0.396％下降到0.1810％，其它物性變化甚少，進(jìn)行清液萃取時(shí)，就未發(fā)生乳化現(xiàn)象。上述這些方法雖有一定效果，但需耗費(fèi)能量和物質(zhì)，41（四）、常用的去乳化劑在生物合成工業(yè)上使用的去乳化劑有兩種：1、陽離子表面活性劑：溴代十五烷基吡啶。2、陰離子表面活性劑：十二烷基磺酸鈉。當(dāng)然并，不排斥試用其它高效去乳化劑的可能性。（四）、常用的去乳化劑在生物合成工業(yè)上使用的去乳化劑有兩種：421、溴代十五烷基吡啶

棕褐色稠厚液體，在水中溶解度約6％，在有機(jī)溶劑中溶解度較小，因此，適用于破壞W／O型乳濁液，去乳化效果很好。使用時(shí)要先溶解在熱水中，用量為0.01％一0.05％。1、溴代十五烷基吡啶棕褐色稠厚液體，在水中432、十二烷基磺酸鈉是一種洗滌劑，淡黃色透明液體，含量為25％，易溶于水，微溶于有機(jī)溶劑，因此適用于破壞W／O型乳濁液。價(jià)廉，僅為溴代十五烷基吡啶的1/20。其分子式如下：2、十二烷基磺酸鈉是一種洗滌劑，淡黃色透明液體44

國外報(bào)導(dǎo)采用溴代四烷基吡啶作為去乳化劑，效果很好。它可由丁醇合成，價(jià)廉，既易溶于水，又易溶于丁酯中，因此它既能破壞w／o型，也能破壞O／W型。與溴代十五烷基吡啶相比，乳濁液破壞較完全，能降低青霉素隨廢液的損失，用量為0.03％——0.05％。應(yīng)用舉例：青霉素青霉素提煉的乳化現(xiàn)象過去曾用過磺化蓖麻油以及石油煤油部分的磺化產(chǎn)物（碳鏈為C12-C18）等，但去乳化能力不強(qiáng)。國外報(bào)導(dǎo)采用溴代四烷基吡啶作為去乳化劑，效果45去乳化劑的選擇方法1、以HLB數(shù)可作為指標(biāo)；2、主要應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法來決定。

將發(fā)酵液和有機(jī)溶劑按一定比例混合，加入一定量去乳化劑，攪拌，(此時(shí)，仍產(chǎn)生一定程度的乳化)，然后用離心機(jī)分離，觀察分層和乳化破壞程度，就可比較去乳化能力。去乳化劑用量也可按此實(shí)驗(yàn)方法決定。3、去乳化劑不應(yīng)破壞發(fā)酵單位和污染成品。例如:紅霉素在堿性下提取到丁酯相，過去用溴代十五烷基吡啶作為乳化劑，因它是堿性物質(zhì)，在堿性下易混入丁酯相。而現(xiàn)在改用十二烷基磺酸鈉，是酸性物質(zhì)，在堿性下留在水相，成品色澤有所改進(jìn)。去乳化劑的選擇方法46五、萃取方式和理論收的率的計(jì)算

工業(yè)上萃取操作包括三個(gè)步驟：1、混和：料液和萃取劑充分混和形成乳濁液，生物物質(zhì)自料液轉(zhuǎn)入萃取劑中?；旌屯ǔＴ跀嚢韫拗羞M(jìn)行；也可以將料液和萃取劑以很高的速度在管道內(nèi)混和，湍流程度很高，稱為管道萃?。灰灿欣迷趪娚浔脙?nèi)渦流混和進(jìn)行萃取的，稱為噴射萃取。2、分離將乳濁液分成萃取相和萃余相。通常利用離心機(jī)。也有將混和分離同時(shí)在一個(gè)設(shè)備內(nèi)完成的。3、溶劑回收可利用蒸餾的方式。五、萃取方式和理論收的率的計(jì)算工業(yè)上萃取操作包47對于利用混和-分離器的萃取過程，按其操作方式分類，可以分為單級(jí)萃取和多級(jí)萃取，后者又可以分為錯(cuò)流萃取和逆流萃取，還可以將錯(cuò)流和逆流結(jié)合起來操作。

對于利用混和-分離器的萃取過程，按其操作方48下面討論各種萃取操作的理論收得率的計(jì)算方法。在計(jì)算中假定萃取相和萃余相能很快達(dá)到平衡，即每個(gè)級(jí)都是理論級(jí)，且兩相完全不互溶，而能完全分開。下面討論各種萃取操作的理論收得率的計(jì)算方法。49（一）、單級(jí)萃取（一）、單級(jí)萃取50（二）、多級(jí)錯(cuò)流萃取特點(diǎn)：每級(jí)都加新鮮溶劑，溶劑消耗大，萃取液濃度低，但萃取完全。（二）、多級(jí)錯(cuò)流萃取特點(diǎn)：每級(jí)都加新鮮溶劑，51溶劑萃取法課件52

例如：在一次萃取中，應(yīng)用一定量之萃取劑，令萃取因數(shù)E＝4，則末被萃取的分率為20％、但如將該量之萃取劑，等分成兩次萃取，則E=2,末被萃取的分率為11%。由此可見，萃取劑用量一定時(shí)，萃取次數(shù)愈多，萃取愈完全。例如：在一次萃取中，應(yīng)用一定量之萃取劑，令萃53溶劑萃取法課件54（三）、多級(jí)逆流萃取多級(jí)逆流萃取中，在第一級(jí)中加入料液，并逐漸向下一級(jí)移動(dòng)，而在最后一級(jí)中加入萃取劑，并逐漸向前一級(jí)移動(dòng)。料液移動(dòng)的方向和萃取劑移動(dòng)的方向相反，故稱為逆流萃取(圖19—14)。在逆流萃取中，只在最后一級(jí)中加入萃取劑，故和錯(cuò)流萃取相比，萃取劑之消耗量較少，因而萃取液平均濃度較高。（三）、多級(jí)逆流萃取多級(jí)逆流萃取中，在第一級(jí)55溶劑萃取法課件56如求取多級(jí)逆流萃取的理論收得率，設(shè)共有n級(jí)，圖18—15中每一方框代表一級(jí)，包括一個(gè)混和器和一個(gè)分離器。如求取多級(jí)逆流萃取的理論收得率，設(shè)共有n級(jí)，57（四）、萃取計(jì)算諾模圖生化物質(zhì)萃取分離、濃縮過程的主要指標(biāo)：產(chǎn)物從一相轉(zhuǎn)入另一相的完全程度、濃縮倍數(shù)以及萃取的選擇性等。決定因素：所用的有機(jī)溶劑，水相pH值、萃取溫度、相的體積比，設(shè)備效率等。（四）、萃取計(jì)算諾模圖生化物質(zhì)萃取分離、濃58

為了便于選擇合理的萃取條件和相應(yīng)的設(shè)備，必須恰當(dāng)?shù)胤治鲋饕蛩貙^程的影響。則可利用未被萃取分率、濃縮倍數(shù)m，水相pH和使用設(shè)備的理論級(jí)數(shù)n定量連結(jié)的諾模圖來完成。主要可通過下列關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)算：

從上面三式分析可見，主要是求取在一定溫度下分配系數(shù)K和溶液pH的關(guān)系(m和n是可以任選的)，然后通過電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算即可描點(diǎn)繪圖。為了便于選擇合理的萃取條件和相應(yīng)的設(shè)備，必須59溶劑萃取法課件60

諾模圖的應(yīng)用：設(shè)有三種萃取設(shè)備，A.兩級(jí)逆流混合離心分離設(shè)備,每一級(jí)混和器的效率取為0.9，則該設(shè)備相當(dāng)于1.8個(gè)理論級(jí)，即n＝1.8；B.盧懷斯特三室離心萃取機(jī)，每一室的效率取為0.7，則設(shè)備相當(dāng)于n＝2.1；C.多級(jí)離心萃取機(jī)，它相當(dāng)于五個(gè)理論級(jí)n＝5。如規(guī)定未被萃取的分率Φ為2％，則在pH2.0和3.0萃取時(shí)，相應(yīng)的濃縮倍數(shù)見表:諾模圖的應(yīng)用：設(shè)有三種萃取設(shè)備，A.兩級(jí)逆61

從表18—4可見，在pH2萃取時(shí)，濃縮倍數(shù)的計(jì)算值在5.0以上，但實(shí)際值卻在2.5—3.0之間，即實(shí)際溶劑用量不能少于濾液體積的1/3，這是由于丁酯體積減少時(shí)，在相分界面上，每單位面積乳化雜質(zhì)的量將大大增加，因而乳化嚴(yán)重，Φ值就要超過原來規(guī)定的2％。從表18—4可見，在pH2萃取時(shí)，濃縮倍62

實(shí)踐表明，在pH2.0萃取青霉素時(shí)，主要損失不在于廢水中青霉素剩余量，而是它的破壞、水相中因乳化而夾帶丁酯，以及渣子中帶走。因此pH2.0萃取時(shí)，多級(jí)萃取設(shè)備和兩級(jí)逆流混合離心分離設(shè)備相比，顯不出優(yōu)越性。但在pH3.0萃取，多級(jí)萃取設(shè)備就較優(yōu)越，因?yàn)闈饪s倍數(shù)可達(dá)5－7，雜質(zhì)析出較少，乳濁液較易破壞，青霉素破壞也較少(在pH為2.0時(shí)破壞速度要比pH為3.0時(shí)高出6倍)，選擇性也增大，丁酯相中雜質(zhì)減少(見圖18—18和表18—5)。所以利用多級(jí)萃取設(shè)備在pH為3.0下萃取對收率、質(zhì)量都是有利的。實(shí)踐表明，在pH2.0萃取青霉素時(shí)，主要損失63溶劑萃取法課件64溶劑萃取法課件65六、離子對/反應(yīng)萃取上述液-液萃取屬于物理萃取，其應(yīng)用的限制因素：1、發(fā)現(xiàn)一個(gè)對目標(biāo)溶質(zhì)分配系數(shù)足夠高的溶劑是比較困難的。

2、用有機(jī)溶劑萃取弱電解質(zhì)（有機(jī)酸或有機(jī)堿）時(shí)都要調(diào)節(jié)溶液的pH使其小于pKa（對有機(jī)酸）或大于pKb（對有機(jī)堿），這樣會(huì)影響目標(biāo)溶質(zhì)的穩(wěn)定性。因此,啟發(fā)人們尋找新的萃取體系。六、離子對/反應(yīng)萃取上述液-液萃取屬于物理萃66（一）一般介紹

離子對/反應(yīng)萃?。菏鼓繕?biāo)溶質(zhì)與溶劑通過絡(luò)合反應(yīng)、酸堿反應(yīng)或離子交換反應(yīng)生成可溶性的復(fù)合的絡(luò)合物，易從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑萃取系統(tǒng)中。

（一）一般介紹離子對/反應(yīng)萃取：使目標(biāo)溶質(zhì)與67（1）有機(jī)磷類萃取劑

在類似的條件下，用有機(jī)磷類化合物萃取弱的有機(jī)酸比醋酸丁酯等碳氧類萃取劑分配比要高很多。典型的磷類萃取劑最早用于金屬萃取，它們有：磷酸三丁酯（TBP），氧化三辛基膦（TOPO）和二－2－乙基己基磷酸（DEHPA），其分子式如下：主要有兩類萃取劑：（1）有機(jī)磷類萃取劑主要有兩類萃取劑：68（2）胺類萃取劑用溶解在稀釋劑中長鏈脂肪酸從水溶液中萃取帶質(zhì)子的