solventextraction1.1基本概念萃取:利用溶质在互不相溶的两相中溶解度(或分配系数）的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。液固萃取：用溶剂从固体中抽提物质的过程。液液萃取：用溶剂从液体中抽提物质的过程。溶质（A）：在萃取操作中，被萃取的物质。原溶剂（B）：在萃取操作中，混合液中溶质以外的组分。萃取剂（S）：用于从原料中提取目标产物的流体（或萃取过程中加入的第三组分）萃取相萃取相））：以萃取剂为主，含有较多溶质的相。：以萃取剂为主，含有较多溶质的相。））：以原溶剂为主，且含有少量萃取剂：以原溶剂为主，且含有少量萃取剂和溶质的相。和溶质的相。萃取液萃取液(E）：萃取相中除去溶剂后得到的液体。萃取相中除去溶剂后得到的液体。萃余液（RR’’））：萃余相中除去溶剂后得到的液体。：萃余相中除去溶剂后得到的液体。原料液（原料液（FF））：需处理的混合溶液。：需处理的混合溶液。反萃取反萃取::将目标产物从将目标产物从有机相转入水相有机相转入水相的萃取操作。的萃取操作。EgEg：以煤气厂或化工厂废水中苯酚回收为例：：以煤气厂或化工厂废水中苯酚回收为例：苯加入到废水中苯加入到废水中混合（苯酚大部分从水相转移到混合（苯酚大部分从水相转移到苯相）分离分离苯相回收溶剂回收溶剂萃取过程溶质Ａ稀释剂Ｂ溶剂Ｓ萃取液Ｓ＋Ａ(B)杂质溶质原溶剂萃取剂LightphaseHeavyphase1.3萃取分离的特点（1）萃取过程具有选择性（2）能与其他需要的纯化步骤(例如结晶、蒸馏)相配合（3）通过转移到具有不同物理或化学特性的第二相中，来减少由于降解(水解)引起的产品损失；（4）可从潜伏的降解过程中(例如代谢或微生物过程)分离产物；（（55）与其他分离技术相结合，萃取技术）与其他分离技术相结合，萃取技术不断丰富发展不断丰富发展适用于不同适用于不同规模规模（（66））传质速度快传质速度快，生产周期短，便于连续操作，，生产周期短，便于连续操作，容易实现计算机容易实现计算机控制。控制。（（77）具有）具有复杂性、特殊性复杂性、特殊性、稳定性差、稳定性差1.41.4溶剂萃取的应用溶剂萃取的应用（1）从发酵溶液中萃取化合物（2）从生物反应液萃取化合物注意：化合物为小分子如抗生素、氨基酸等萃取剂＋稀释剂（待分离物质＋杂质萃取液（待分离物质＋少量杂质（杂质）杂质+少量待萃物质产物（待萃物质）（待返回使用）萃取剂＋稀释剂一般工业液液萃取过程2、萃取过程的理论基础萃余相的浓度萃取相的浓度2.1分配定律2.1.1K-分配系数a.定义：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，在两相中的平衡浓度之比为常数。b.公式：应用前提条件应用前提条件（（11））稀溶液稀溶液（（22））溶质对溶剂互溶没有影响溶质对溶剂互溶没有影响（（33））必须是同一分子类型，不发生缔合或离解必须是同一分子类型，不发生缔合或离解例如：青霉素游离酸（在乙酸戊酯溶解度大于水中例如：青霉素游离酸（在乙酸戊酯溶解度大于水中4545倍倍pH2.5pH2.5）；青霉素）；青霉素GG钠盐（水中大于乙酸戊酯）钠盐（水中大于乙酸戊酯）2.1.2分配定律推导当温度一定时，标准化学位为常数如为稀溶液，用浓度代替活度萃余相的浓度萃取相的浓度溶质在互不相容两相达到平衡时，其化学势相等。即2.2分离因素（β）如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量就不同于萃余相中A和B的相对含量。如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量（浓度）较B多，这样A和B就得到一定程度的分离。萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素（β）来表征：分配系数的比值a.公式b.大小：表示选择性的高低KB分离效果不好；KB分离效果好；β越大，KA越大于KB，分离效果越好。2.3弱电介质的分配平衡与pH的关系解离常数分别为：如果在有机相中溶质不发生缔和，仅以单分子形式存在，则游离的单分子溶质符合分配定律，分配系数为:表观分配系数为青霉素的分配平衡弱电解质的表观分配系数K：分配达平衡时，溶质在两相的总浓度之比对于弱酸性电解质对于弱碱性电解质＋10pH＋10pKK0－只与T、P有关；K－与T、P和pH有关K可通过实验求出，而K0不能，可由公式求出。举例：青霉素预处理及过滤发酵液滤洗液萃取液NaCl盐析脱水结晶液共沸蒸馏结晶pen－k成品活性炭脱色pH2.02.51/3丁酯逆流萃取丁酯逆流萃取为什么青霉素在酸性（pH2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？不同pH条件影响弱电解质电离，从而影响分子的极性，根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中极性小的分子溶解度比水中大根据表观分配系数公式可知，弱酸的表观分配系数：K=K＋10pH＋10pK对于弱酸：pHpK时，分配系数大对于弱碱：pHpK时，分配系数大为什么青霉素在酸性（pH2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？青霉素红霉素酸碱性pHpKpHpK弱酸性(2.75)弱碱性(9.4)游离分子游离分子根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中游离分子极性小，溶解度比水中大，故从水相转入丁酯相中，而发酵液中存在的其它杂质由于极性情况与抗生素不同，故很少进入丁酯中，这样就达到一定程度的纯化酸性物质：pHpK时，主要以负离子存在；pHpK时，主要以游离分子存在；pH＝pK时，两种形式各占50％pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分配在水相。对弱酸随pHK,当pH例：已知penpK=2.75T=10pH4.4pH2.5pH2.0时的K?pH4.4时:pH2.5时:K=30pH2.0时:K=39.9pHK4775解释原理:pH易溶于丁酯2.4溶剂的选择2.4.1作为萃取剂的有机溶剂应满足以下要求：（1）萃取容量大（如青霉素）（2）有较高的选择性（3）不与目标产物发生反应，并且与水相不互溶；（4）与水相有较大的密度差，并且粘度小，表面张力适中，相分散和相分离较容易；（5）有链烃或芳烃，水溶性低（6）价廉易得；容易回收和再利用；（7）毒性低，腐蚀性小，使用安全。2.4.2溶剂选择方法：（1）相似相溶的原理－结构相似、极性相似（2）溶剂的极性－介电常数查表，介电常数相近，极性相近a.溶剂与溶质互溶度好，且与原溶剂不互溶b.极性液体与极性液体易于混合，且溶解盐类和极性固体c.非极性液体易于混合，非极性化合物易溶于低或非级性液体2.4.3常用于生物产物萃取的有机溶剂：丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等萃取的影响因素（1）萃取剂的性质a.分配系数及选择性－K及β大粘度－小（粘度大，传质慢、流动性差；粘度小，传质快、混合与分离均易进行） （2）原溶剂（B）的 pH值 对弱电解质分配系数均具有显著影响。弱酸性电解质 的分配系数随pH降低(即氢离子浓度增大)而增大，而弱碱 性电解质则正相反。 如：青霉素－较强的有机酸 pH2.0时，乙酸丁酯萃取液中青霉素大于水中的 pH大于6.0时青霉素几乎全部在水相 如：红霉素（碱性电介质），在乙酸戊脂和红霉素（碱性电介质），在乙酸戊脂和pH9.8 pH9.8水相间分配 水相间分配

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