摘 要:萃取是当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时,生化物质倾向于在两相之间进行分配,当条件选择得恰当时,所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移,集中到一相中,而原来溶液中所混有的其他杂质(如中间代谢产物、杂蛋白等)分配在另一相中,这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。

关键词:萃??;分配系数;分配定理
中图分类号:TQ9 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2011)0020\\(C\\)-0221-01
溶剂萃取概述:萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作,在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛,萃取操作不仅可以提取和增浓产物,使产物获得初步的纯化,所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物的提取上。
一、萃取的基本概念
溶质从料液转移到萃取剂的过程。
二、溶剂萃取法的特点
(一)萃取过程有选择性;(二)能与其他步聚相配合;\\(三\\)通过相转移减少产品水解;(四)适用于不同规模;(五)传质快(六)周期短,便于连续操作;(七)毒性与安全环境问题。
三、萃取过程的理论基础
液液萃取是以分配定律为基础
分配定律:一定T、P下,溶质在两个互不相溶的溶剂中分配,平衡时,溶质在两相中浓度之比为常数。
K-分配系数:
在常温常压下K为常数;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,不发生缔合或离解
基本原理:利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数[1]的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。
分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。属于物理变化。用公式表示。CA/CB=K CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数,称为“分配系数”。有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。
设:V为原溶液的体积、w0为萃取前化合物的总量、w1为萃取一次后化合物的剩余量、w2为萃取二次后化合物的剩余量、w3为萃取n次后化合物的剩余量、S为萃取溶液的体积。经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为\\(w0-w1\\)/S;两者之比等于K,即:w1/V=Kw1=w0KV,\\(w0-w1\\)/SKV+S。同理,经二次萃取后,则有w2/V=K即\\(w1-w2\\)/S,w2=w1KV=w0KV,KV+SKV+S,因此,经n次提取后:wn=w0\\(KV\\) ,KV+S。
当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/\\(KV+S\\)总是小于1,所以n越大,wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意,上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂。
四、有机溶剂萃取的影响因素
(一)影响萃取操作的因素:pH、温度、盐析。1、PH会产生影响。2、温度:T↑,分子扩散速度↑,故萃取速度↑3、盐析:无机盐――氯化钠、硫酸铵,作用:生化物质在水中溶解度↓;两相比重差↑两相互溶度↓
(二)有机溶剂的选择。1、根据相似相溶的原理,选择与目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂,可以得到较大的分配系数(根据介电常数判断极性);2、有机溶剂与水不互溶,与水有较大的密度差,黏度小,表面张力适中,相分散和相分离容易;3、应当价廉易得,容易回收,毒性低,腐蚀性小,不与目标产物反应。
(三)带溶剂。对于水溶性强的溶质,可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子,使溶质向有机相转移。1、抗生素萃取剂:月桂酸、脂肪碱或胺类等。2、氨基酸萃取剂:氯化三辛基甲铵。溶质与带溶剂之间的作用:离子对萃取、离子交换萃取、反应萃取。
(四)乳化与去乳化。乳化:水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。这样形成的分散体系称乳浊液。乳化带来的问题:有机相和水相分相困难,出现夹带,收率低,纯度低。乳浊液的破坏措施:物理法:离心、加热,吸附,稀释?;Хǎ杭拥缃庵?、其他表面活性剂。
五、萃取的方式
萃取过程:1、混和;2、分离;3、溶剂回收。
操作方式:1、单级萃??;2、多级萃??;3、多级逆流萃取。
六、溶液萃取的应用
萃取的应用,目前仍在发展中。元素周期表中绝大多数的元素,都可用萃取法提取和分离。萃取剂的选择和研制,工艺和操作条件的确定,以及流程和设备的设计计算,都是开发萃取操作的课题。
作者单位:中南大学土木工程学院
作者简介:何聪(1990.02- ),男,四川成都人,中南大学土木工程专业本科在读,研究方向:土木工程方向;汪鹏飞(1990.03- ),男,湖北黄石人,中南大学土木工程专业本科在读,研究方向:土木工程方向。
参考文献:
[1]刘文郁.煤直接液化残渣热解特性研究.2005.
[2]周颖,张艳,李振涛,余桂红,丘介山.以煤直接液化残渣为原料制备碳纳米管[期刊论文].煤炭转化.2007\\(03\\).