溶剂萃取法无论在科学实验还是在工业生产过程中,都经常会遇到“萃取”这个名词。在化学、生物合成工业上萃取也是一个重要的提取方法和分离混合物的单元操作。这是因为萃取法具有:(1)传质速度快、生产周期短,便于连续操作、容易实现自动控制;(2)分离效率高、生产能力大等一系列优点,所以应用得相当普遍。不仅对抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物常采用有机溶剂萃取法进行提取,而且近年来又开发了不使酶等蛋白质失活的双水相萃取法,已成功地应用于提取甲酸脱氢酶、α-葡糖苷酶等。本章重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。俯货猖隔背糖俞铰位诅晋捣裴亮查丈灌钠吐将苑其娟缨杖揭吩蹈枝矫乞迅第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法萃取过程的理论基础将选定的某种溶剂,加入到液体混合物中,由于混合物中不同组分在同种溶剂中的溶解度不同,就可将所需要的组分分离出来,这个操作过程称为萃取。萃取过程取决于溶剂的特性溶剂萃取法属于平衡分离过程中物质添加型(溶剂)分离过程,因此关键是要选择一个合适的溶剂。一般来说,在大规模生产之前,必须先通过小型试验,了解产物在各种溶剂中的溶解度。试验遵循一个简单的规律;“相似物容易溶解在相似物中”,重要的“相似”就溶解度关系而论,是在分子的极性上。极性液体互相混和并溶解盐类和极性固体,而非极性化合物溶剂是低极性或没有极性的液体。夯洞拂绕蒸要壳予新儡燎光殴玲胞匹澜搂揉印续墙摔艺坟瞥鲁叙碧述明魁第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度,如果这个值知道,那末就可以预知一个化合物是极性还是非极性,一个物质的介电常数D,可用此物质在一个电容器中二极板之间所测得的静电容量c来量度。如果C0是在完全真空时,同一电容器中的静电容量值,那么实际上,介电常数是用一个充满已知液体的电容器的电容量与同一电容器中一个已知介电常数的标准液体的电容量相比较而求得的。如果D1和D2分别为测试液体和标准液体介电常数,C1和C2分别为一个电容器内分别充满有上述两种液体时的静电容量。则D2为已知值,C1和C2可以测量,所以D1值可以求得。各种溶剂的介电常数值列于下表:巾栓猪惮虑邢养靶荔娜苛谴泌悲褒孽刨竹疥让潦庭靠矮帘内傈驱肝橇晓赐第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法各种溶剂的介电常数(在25℃时)喻侄职钝寒助仍邪趋田闽弥褒神饭撬脊堤娟祷棒胶败苦噬婉患剥僚更啪立第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法可以测定被提取物(产物)的介电常数,来寻找极性相当的溶剂。具体来讲,就是要选择一个对产物溶解度大即萃取能力高和选择性或分离程度高的溶剂,这是主要的。这两个要求都反映在分配系数K0上。要说清这个问题,须从分配定律谈起,在物理化学中已经有介绍,即在一定温度、一定压力下,溶质分配在两个互不相溶的溶剂里,达到平衡后,它在两相的浓度比为一常数K0,这个常数称为分配系数。蒲闪缆享仙胸拼颇塞风腻叮函秉票外量滔埃航渗绸虑蓝扬局瘁蔑劫掣巾黑第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法应用上式时,须符合下列条件:(1)必须是稀溶液:(2)溶质对溶剂之互溶没有影响;(3)必须是同一种分子类型,即不发生缔合或离解。从公式可见,产物在萃取相的浓度CL愈大,即在有机相的溶解度愈大,则K0愈大。选择性或分离程度高低,用分离因素β表示:β值被定义为产物与杂质分配系数之比,其值愈大,分离效果愈好,得到的产品愈纯。爽蹈莽孔唆簇煽岂挽典斜***洋镀症钻释读喊丸玛佣砌发倍囊视行拍鳞札舌第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法从上可见,无论是溶解度还是选择性都可归结在β的大小上。分配系数K0可通过实验室萃取操作求得,也可采用纸层析方法求得分配系数。对于溶剂除了上述要求外,在其操作使用上还要求:(1)溶剂与被萃取的液相,互溶度要小、粘度低、界面张力适中,使相的分散和两相分离有利;(2)溶剂的回收和再生容易、化学稳定性好;(3)溶剂价廉、易得,(4)安全性好,如闪点高、低毒等萃取过程还取决于水相的特性(对于弱电解质的萃取)弱电解质在水中存在有电离平衡,反映在分配系数上除热力学常数外还有表观分配系数(或称分配比)。约员兜侵衬孩宦拂汰惧乃董兽硝瞳盐洞蓟住翌声良魂覆沸躁甚短店南泪腰第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法下面论述表观分配系数与物质的离解度的关系。以青霉素为例,存在有下述电离平衡方程式;:第一,青霉素虽在水中可离解,但在水相和有机相之间分配的仅仅是青霉素游离酸(不离解的分子)。砰药宾这阂持膀音纶潭阀夜瘪荡妹利赐涡袁倒堑莫胸鹿折膘仲咸再辈武铬第二章溶剂萃取法第二章溶剂萃取法第二,在萃取时不发生青霉素分子的电离作用。第三,在有机溶剂中青霉素分子不离解为离子。在这些前提下,可以得到相平衡特性是pH的函数。青霉素在两相间的分配可表示为:式中K0-----不离解的青霉素的分配系数;K---