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生物分离工程第四章萃取
时间:2023-08-08 12:37 点击次数:189

  ㈡多级错流萃取 将多个混合-澄清单元串联起来,各个混合器中分别通入新鲜 萃取剂,料液从第一级通入。水相向右走,有机相向下走。

  不仅影响分配系数的大小,还影响溶剂的选择性。物理 萃取时,弱酸性电解质的分配系数随pH的降低而增大, 弱碱性电解质则正相反。 b.温度 温度越高萃取速率越大,但生化产物高温时不温度,一 般在室温和低温下进行。

  d. 带溶剂 易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一 定条件下又易分解的物质,也称化学萃取剂。如链霉素 (水溶性较强的碱)可与月桂酸形成复合物能溶于丁醇、 醋酸丁酯等,此复合物分解后可再转入水相。

  形态存在,特别是在化学萃取中,通常用溶质在两相中的 总浓度之比表示溶质的分配平衡,该比值称为分配系数。

  生物工程中料液一般含多种溶质,我们为了表示萃取剂对两 种溶质A和B的分离能力的大小,引入了分离系数:一定条件 下进行萃取分离时,被分离的两种组分的分配系数的比值。 是目标产物分离纯化程度的指标。

  • 由于分馏萃取过程能够分离两种分配系数相差不大 的物质,所以在核化工、有色和稀有金属水法冶金 及有机化工领域性质相近的组分分离中广泛应用。

  除了混合-澄清式设备外,另一类广泛应用的液业萃 取设备为塔式萃取(用萃取柱完成)。重相与轻相 仍采取逆流接触的形式,与多级逆流萃取不同的是 塔内溶质在其流动方向上发生连续的变化,需要用 微分方程来计算,常用的设备有喷淋塔、转盘塔、 筛板塔、脉冲筛板塔。

  ④分类依据:萃取流程 a.单极萃取 b.多级萃取 多级错流萃取、多级逆流萃取、微分萃取

  • 萃取技术的优点 ①比化学沉淀法分离度高。 ②比离子交换法选择性好、传质快 ③比蒸馏法能耗低,生产能力大,周期短,连续操作,

  • 物理萃取:溶质根据相似相容原理在两相间达到分配平 衡,萃取剂与溶质不发生化学反应(物理因素)。

  • 化学萃取:利用脂溶性萃取剂与溶质之间发生化学反应 (如离子交换和络合反应)生成脂溶性复合分子实现溶 质向有机相的分配。

  • 稀释剂:化学萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯 等有机溶剂溶解萃取剂,改善萃取剂的物理性质,此时 的有机溶剂称为稀释剂。

  萃取设备,由柱壳和两相 的导入及排出装置构成。 重相为连续相,轻相从底 部流入,通过一分布器分 散成细小的液滴。

  单、设备费用和维修费用 低;但两相接触时间短, 传质系数低,萃取效率低, 效果相当于1到2个理论级。

  • 是一种逐级接触萃取设备, 柱体内安装一系列的筛板, 并且在每块筛板的一侧安装 引流管,轻相自下向上,通 过筛板上小孔分散成小液滴, 重相从上一层筛板的溢流管 留下沿水平方向流过筛板上 方。

  任何物质存在于两相时,必从化学位较大的一相向化学位 较小的一相传递,当在两相中达到平衡时,该物质在两相

  柱柱体,工作可靠,而机 械搅拌柱的转轴轴承存在 维修问题。在处理腐蚀和 放射性溶液时,比搅拌柱 有明显的优点。在核化工 及其他领域广泛应用。

  但克服了后者是整个 萃取 柱内流体产生脉动因而能 耗大的缺点,改为流体不 振动,而使筛板在柱内作 上、下的往复运动。振动 的筛板使液滴得以很好的 分散和均匀的搅拌。

  四、有机溶剂萃取 • 我们这里的有机溶剂萃取指料液相为水相,萃取剂为有机

  • 一般测定的为水相中弱酸的总浓度 • 上面三个式子综合得弱酸性电解质的分配常数

  是对多级逆流萃取的改进。选择了一个最佳的进料口,充分 利用了溶质在两相中分配的不平衡。

  尽可能的进入到有机相中。洗涤段的主要任务是保证目 标产物的质量,使与目标产物一起进入到有机相的杂质 尽可能的洗涤下来。

  • 萃取的概念 利用溶质在互不相溶(稳定后能够分层)的两相之间溶 解度的不同而使溶质得到分离的方法。

  • 萃取体系的构成 溶 质:被提取的目标物质。 原溶剂:原先溶解目标产物的溶剂。 萃取剂:加入的第三组分,用于提取目标产物,在萃 取操作中应用,故称为萃取剂;萃取为流体。

  • 萃取速率不仅受两相性质的影响,更重要的受萃取 操作形式的影响(接触方式)。但是溶质在两相中 的分配平衡是状态的函数,与萃取操作形式无关 (两相接触状态)当两相的状态一定时,达到分配 平衡时,溶质在两相的浓度是一定的。

  • 实现萃取的主要因素是不同溶质在两相中分配平衡的差异。 • 分配定律:Nerst1891年提出的,在恒温恒压条件下,溶质

  在互不相溶的两相中达到分配平衡时,如果其在两相中的 相对分子质量相(同一种分子形态)等,则其在两相中的 平衡浓度之比为一常数:

  的填料。陶瓷、塑料或金属材 料制成的环形、鞍形与金属丝 网。为了减小沟流现象,对于 比较高的填料柱通常隔一定的 距离安装一个液体再分布器。

  效率较大。主要应用在界面张 力较低、处理能力很大,所需 理论级数不很多的场合。

  固定圆环,在柱中央的转轴上安 装了一系列水平的圆形转盘,其 直径略小于固定环的内径,位置 介于两个固定盘之间。

  用旋转盘所施加的机械能,使两 相得到很好的分散与混合。该柱 处理能力大、分离效率高、结构 简单和操作稳定。

  对萃取过程进行物料衡算: H、L分别代表料液相和萃取相的体积(连续操作中为流量),xF、yF 分别代表料液相和萃取相中溶质的初始浓度;x、y分别带表萃取达 到平衡时料液相和萃取相中溶质的浓度。

  蒸发 吸收 萃取 浸提 膜过滤等等化学过程。传质系 数是指单位面积上在单位推动力的作用下的质扩散速 率。

  a.根据相似相溶原理 溶剂对溶质有较好的溶解度,还要有良好的选择性。主 要考虑两方面:分子结构相似,如分子的组成、官能团、 形态结构等;分子的极性,根据介电常数的大小选择。

  d.不与目标产物发生反应,与水的密度差较大,便于分层 e.易回收再生。 f.化学稳定性好,不易分解,腐蚀性小。 g.价廉。 h.无毒、低毒。

  ㈢多级逆流萃取 将多个混合-澄清单元串联起来,分别在左右两端的混合器 中连续通入料液和萃取液,使料液和萃取液逆流接触,构成 多级逆流接触萃取。

  • 萃取液:含有大部分溶质及少部分杂质的萃取剂相。 • 萃余液:失去大部分溶质的料液相。

  b.液固萃取(浸取) c.超临界流体萃取:萃取剂为超临界流体,原料可以 是液体,也可以是气体。

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