第三章第三章液液萃取液液萃取3.13.1概述概述3.23.2液液萃取过程的基本原理液液萃取过程的基本原理3.33.3萃取过程的计算（略）萃取过程的计算（略）3.43.4液液萃取设备液液萃取设备3.53.5萃取设备内流体的传质特性（略）萃取设备内流体的传质特性（略）化化1414制药本制药本严雅芝学号：学号：100113.13.1概述概述液液萃取液液萃取，也常称（有机）溶剂萃取，是化，也常称（有机）溶剂萃取，是化工和冶金工业常用的分离提取技术，其在医药工和冶金工业常用的分离提取技术，其在医药行业中应用也很广泛，例如：以醋酸戊酯为溶行业中应用也很广泛，例如：以醋酸戊酯为溶剂从青霉素和水的混合物中提取青蒿素。在液剂从青霉素和水的混合物中提取青蒿素。在液液萃取过程中液萃取过程中常用有机溶剂作为萃取试剂常用有机溶剂作为萃取试剂，溶剂萃取是通过溶质在两个液相之间的不同分配剂萃取是通过溶质在两个液相之间的不同分配而实现的。而实现的。液液萃取的基本过程液液萃取的基本过程欲分离组分为溶质欲分离组分为溶质A,A,组分组分BB为稀释为稀释剂；所选萃取剂剂；所选萃取剂SS应对溶质应对溶质AA的溶解度愈大愈好，对稀释剂解度愈大愈好，对稀释剂BB的溶解的溶解度则愈小愈好。萃取过程在混合度则愈小愈好。萃取过程在混合1中进行，原料药和萃取剂充分中进行，原料药和萃取剂充分分散，形成大的相界面积，溶质分散，形成大的相界面积，溶质AA从稀释剂向萃取剂相转移。由于从稀释剂向萃取剂相转移。由于稀释剂稀释剂BB和萃取剂和萃取剂SS部分互溶或互部分互溶或互不相溶，因此经过充分传质后的不相溶，因此经过充分传质后的两液相进入分层器两液相进入分层器22中利用密度差中利用密度差分层，其中以萃取剂为主的液层分层，其中以萃取剂为主的液层称萃取相称萃取相EE，以稀释剂为主的液层，以稀释剂为主的液层称萃余相RR。当稀释剂。当稀释剂BB和萃取剂和萃取剂SS部分互溶时，萃取相中含有少量部分互溶时，萃取相中含有少量BB，萃取相中含有少量，萃取相中含有少量SS，通常还，通常还需要采取蒸馏等方法进行分离。需要采取蒸馏等方法进行分离。萃取剂S原料液图11－1萃取过程示意图1－混合器；2－分层器在溶剂萃取中萃取剂和溶质间不发生化学反应，溶在溶剂萃取中萃取剂和溶质间不发生化学反应，溶质根据相似相容原理，在两相间达到分配平衡的称质根据相似相容原理，在两相间达到分配平衡的称物物理萃取理萃取；而通过萃取剂与溶质之间的化学反应（如离；而通过萃取剂与溶质之间的化学反应（如离子交换或络合反应）生产复合分子实现溶质和萃取相子交换或络合反应）生产复合分子实现溶质和萃取相的分配，则称的分配，则称化学萃取化学萃取。。萃取过程，多为物理传质过程，但有的过程伴有化萃取过程，多为物理传质过程，但有的过程伴有化学反应。而伴有化学反应的萃取传质过程在制药生产学反应。而伴有化学反应的萃取传质过程在制药生产中也会见到。中也会见到。物理萃取最常见，故本章节重点介绍物物理萃取最常见，故本章节重点介绍物理萃取理萃取。。3.23.2液液萃取过程的基本原理液液萃取过程的基本原理3.2.13.2.1液液萃取的平衡关系液液萃取的平衡关系3.2.1.13.2.1.1三角形相图三角形相图萃取过程设计的组分至少有三个，即萃取过程设计的组分至少有三个，即溶剂溶剂AA、稀释剂、稀释剂BB和萃S。最常见到的三角形相图为。最常见到的三角形相图为等腰直角三角形等腰直角三角形和和正三角正三角(a）直角三角形0.5一、相组成表示方法一、相组成表示方法三个组分得含量之和应符合BGHSBS图11－4杠杆规则的应用MRME三、杠杆规则如图3－4所示，混合物M分成任意两个相E和R，或由任意两个相E和R混合成一个相M，或任意两个组分E和R混合成一个混合物M（E、、R、M可以为同一相）。则在三角形相图中表示其组成得点M、E和R必在以直线上，且符合以下比例关点M得位置由杠杆规则确定：3.2.2.23.2.2.2分配系数与分配曲线分配系数与分配曲线在原料液中加入萃取剂后形成平衡得两个液相，溶质A在其中得非配关系用分配系数kA表示（3-6）同样，对稀释剂B有（3-7）萃取剂的选择性，用选择性系数β表示（（33--88））要注意以下几方面：萃取剂得回收除此之外，萃取剂还应满足一般得工业要求。在一定温度下，于原料液中加入萃取剂后，形成混合液位在一定温度下，于原料液中加入萃取剂后，形成混合液位于两相区内，当达到平衡时，萃取相于两相区内，当达到平衡时，萃取相E与萃余相RR的组成，的组成，只能用三角形图上位于溶解曲线上位于溶解曲线上的连结只能用三角形图上位于溶解曲线上位于溶解曲线上的连结两个端点表示。因此当处于平衡状态某一相任一相的质量两个端点表示。因此当处于平衡状态某一相任一相的质量分率已知，则可确定其共轭相的组成的质量分率。分率已知，则可确定其共轭相的组成的质量分率。3.2.23.2.2液液萃取过程的影响因素液液萃取过程的影响因素液液萃取受多种因素影响。本节就影响萃取操作的主要因液液萃取受多种因素影响。本节就影响萃取操作的主要因素进行分析。素进行分析。萃取剂的影响与选择原则萃取剂的影响与选择原则操作温度的影响操作温度的影响原溶剂条件的影响原溶剂条件的影响乳化的影响乳化的影响3.2.2.13.2.2.1萃取的影响与选择原则萃取的影响与选择原则（（11）萃取剂的选择性与选择性系数。）萃取剂的选择性与选择性系数。11、萃取剂的选择性和选择性系数、萃取剂的选择性和选择性系数萃取剂的选择性，一般用选择性系数萃取剂的选择性，一般用选择性系数ββ表示表示BB两组分用萃取分离不适宜；两组分用萃取分离不适宜；1，萃取时组分，萃取时组分AA可以在萃取相中浓集，可以在萃取相中浓集，ββ越大，组分越大，组分AA与与BB萃取分离的效果越好。萃取分离的效果越好。22）选择性系数和分配系数的关系）选择性系数和分配系数的关系kkAA愈大，愈大，kkBB愈小，选择性系数愈小，选择性系数ββ愈大愈大33、萃取剂的回收、萃取剂的回收被分离体系相对挥发度被分离体系相对挥发度αα大：用蒸馏方法分离；大：用蒸馏方法分离；如果如果αα接近接近11：可用反萃取，结晶分离等方法。：可用反萃取，结晶分离等方法。44、萃取剂的其它性质、萃取剂的其它性质11）萃取剂的密度：萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差）萃取剂的密度：萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差22）界面张力：界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两相混合良好；界面张力较小）界面张力：界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两相混合良好；界面张力较小时，两相难以分离。时，两相难以分离。首要考虑的还是满足分层的要求。一般不选界面张力过小的萃取剂。 首要考虑的还是满足分层的要求。一般不选界面张力过小的萃取剂。 33）粘度 ）粘度：粘度小对萃取剂有利 ：粘度小对萃取剂有利 44）低毒、安全、经济 ）低毒、安全、经济 萃取剂选择原则萃取剂选择原则 选择性好：选择性好：分离系数大。 分离系数大。 萃取容量大：萃取容量大：单位体积或单位质量溶解萃取物多。 单位体积或单位质量溶解萃取物多。 化学稳定性强：化学稳定性强：耐酸碱、抗氧化还原、耐热、无腐 耐酸碱、抗氧化还原、耐热、无腐蚀。 易与原料液相分层：易与原料液相分层：不乳化、不产生第三相。 不乳化、不产生第三相。 易于反萃或分离：易于反萃或分离：便于萃取剂的重复利用。 便于萃取剂的重复利用。 安全性好安全性好：：无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。 无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。 经济性好：经济性好：成本低、损耗小。 成本低、损耗小。 萃取剂的选择依据萃取剂的选择依据 利用溶解度参数理论指导溶剂的选择：利用溶解度参数理论指导溶剂的选择： 溶解度本质：固相分子间的相互作用及固－液两相分子间两溶解度本质：固相分子间的相互作用及固－液两相分子间两 种作用力的综合平衡的结果。 种作用力的综合平衡的结果。 能最大限度地削弱生物分子间的作用力，尽可能地增加目的能最大限度地削弱生物分子间的作用力，尽可能地增加目的 分子与溶剂分子间的相互作用力。 分子与溶剂分子间的相互作用力。 根据相似相溶的规律选择根据相似相溶的规律选择 分子结构上的相似性，分子间作用力相似。分子结构上的相似性，分子间作用力相似。 根据被提取物的介电常数来选择根据被提取物的介电常数来选择 选择与溶质的极性相近选择与溶质的极性相近 （（22）操作温度的影响）操作温度的影响 影响相平衡关系影响相平衡关系 物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大 温度升高，两相区面积减少温度升高，两相区面积减少 温度低分离效果较好，但传质慢。温度低分离效果较好，但传质慢。 （（33）原溶剂条件的影响 ）原溶剂条件的影响 pHpH值值：： 影响弱酸碱的分配系数，萃取的选择性，产物稳定性影响弱酸碱的分配系数，萃取的选择性，产物稳定性 盐析盐析：： 无机盐类可降低溶质及有机相在水相中的溶解度，适量盐类有利于溶质转无机盐类可降低溶质及有机相在水相中的溶解度，适量盐类有利于溶质转 移至有机相及有机相与水相的分层。 移至有机相及有机相与水相的分层。 过量可能会带入杂质过量可能会带入杂质 带溶剂带溶剂：： 定义：能与产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，该复合物在定义：能与产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，该复合物在 一定条件下又很容易分解的这样一种物质。 一定条件下又很容易分解的这样一种物质。 离子萃取：正负离子结合成对的萃取。如脂肪碱做带溶剂萃取四丁胺离子萃取：正负离子结合成对的萃取。如脂肪碱做带溶剂萃取四丁胺 反应萃取：形成络合物的萃取。如柠檬酸在酸性条件下与萃取剂形成中性反应萃取：形成络合物的萃取。如柠檬酸在酸性条件下与萃取剂形成中性 络合物的萃取 络合物的萃取 （4）乳化的影响 定义：乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，最终使油水两相分层定义：乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，最终使油水两相分层 析出的过程。 析出的过程。 破乳方法：物理机械法和物理化学法破乳方法：物理机械法和物理化学法 物理机械法：物理机械法： 过滤过滤 加热 加热 离心分离离心分离 高压电高压电 稀释稀释 吸附 吸附 物理化学法：物理化学法： 顶替法顶替法