1、第二章 溶剂萃取,Solvent Extraction,第二章 溶剂萃取, 何谓萃取过程： 利用两个互不相溶液相中各组分(含目的产物）溶解度不同，达到分离的目的 溶剂萃取：溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，属物理过程 溶质：被萃取物质 原溶剂：原溶解溶质溶剂 萃取剂：加入的第三组分 萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度,2/73,3/73,杂质,溶质,原溶剂,萃取剂,Light phase,Heavy phase,概 述,石化 冶金常用的分离技术 20世纪60年代末以来 反胶束萃取 超临界流体萃取 双水相萃取 液膜萃取 使萃取方法更趋全面 初级分离纯化技术。,4/73,2.1 基本概念,2.1.1 萃取 萃取(extraction) 利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作 至少有一相为流体，称萃取剂(extractant),5/73, 液液萃取 液体为萃取剂 原料(目标产物)为液体 液固萃取或浸取 原料为固体 超临界萃取 原料为液体或固体 萃取剂的种类和形式不同分为溶剂萃取、双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃取等,6/73,单级萃取装置,溶剂萃取过程,加料 混

　　2、合 分相 排料 纯化和回收,7/73,料 液A+B,搅拌,萃取剂 (溶剂S),萃取相(S+A+B),萃余相(B+A+S),液-液萃取过程流程图,8/73,料液 待萃物+杂质,萃取液 待萃物+少量杂质,萃取剂,萃余液,萃 取,洗 涤,反 萃 取,杂质,洗涤剂,待萃物+萃取剂,反萃剂,产物（待萃物）,萃取剂,9/73,2.1.1 溶剂萃取的应用,从发酵培养液中提取生物产品(产物) (1) 小分子类 化合物相对分子质量1000，酶、抗体、蛋白质传统溶剂萃取不适用。 原因：不溶于有机溶剂，接触后变性(活性损失和结构特性的变化),10/73,双水相、反胶束萃取,2.1.2 与传统萃取的比较,(1)组分的种类和相的复杂性 种类多组份多，通常含有固体，与传统的萃取不同 (2)传质速率 可溶和不溶的表面活性组分对传质不利 (3)相分离性能 不溶性固体和表面活性的存在产生影响 (4)产物不稳定性 由于代谢或微生物的作用而不稳定,11/73,2.2 萃取过程的理论基础,定义：在液体混合物中加入某种溶剂，根据混合物中不同组分在该溶剂中的溶解度不同，将某组分分离的操作过程为萃取 青霉素游离酸在醋酸戊酯中的溶解

　　3、度比在水中大45倍， 青霉素G钠盐在水中溶解度20mg/mL，在醋酸戊酯中0.22mg/mL； 红霉素在乙二醇溶解度比K2HPO4中高10倍 上述抗生素可从溶液1 溶剂2 从溶液1中分离，在溶剂2中浓缩,12/73,2.2.1 分配定律,分配定律： 溶质分配平衡规律 在一定T、P下，溶质分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后在两相中浓度比为常数K0（称为分配系数）,13/73,应用条件： 稀溶液； 互溶性小； 同一种分子类型，即不发生缔合或离解,衡量萃取体系是否合理的重要参数,K0,14/73,15/73,轻相和重相溶剂完全不互溶 重相中溶质浓度低 平衡线直线 斜率分配系数 KO,16/73,Y,Kg溶质B Kg溶剂A,X,平衡线,Kg溶质B Kg溶剂S,2.2.2 萃取剂的特性,对产物的高容量和高选择性 物理化学：与水不互溶，不发生乳化 对产物有高的分配系数 低粘度 密度与水有大的差别 生物学方面： 消毒过程中的热稳定性 经济和应用:对生物催化剂、酶或或细胞无毒性 低成本 能大量供应 对人员无毒 不易燃,17/73,两种组分分离效果好,2.2.2.1 萃取过程的选择性,18/73,溶

　　4、剂的选择性(分离因子)： 料液中含A、B，且K0不同，萃取相和萃余相中A和B的相对含量就不同。 如K0AK0B，萃取相中A含量（浓度）较B多，A和B就得到一定程度的分离。 萃取剂对A和B分离能力大小用分离因子()表示：,溶剂的选择性： 评价两种溶剂对A和B的分离效率和难易性 分离因子还可用活度系数表示： 对于任何有用的萃取操作， 必须1，如=1，在临界点，不能分离,19/73,尽量高,尽量小,2.2.2.2 萃取溶剂的选择,选择的原则: 目标产物的K0大和较高的(选择性) 根据相似相溶原理，萃取剂与目标产物极性相近，分配系数较大 要求： (1)价廉易得； (2)与水相不互溶； (3)与水相密度差大,粘度小,表面张力适中 相分散和相分离较容易； (4)容易回收和再利用； (5)毒性低,腐蚀性小,闪点高，使用安全； (6)不与目标产物发生反应。,20/73,产物萃取的有机溶剂,醇 类 丁醇等 乙酸酯类 乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等及甲基异丁基甲酮等 可较好地满足上述对有机溶剂的要求，通过调节水相的pH或加入适当的萃取剂，可使目标产物有较大的分配系数和选择性,21/73,2.2.3 弱电解

　　5、质的分配平衡,有机酸、氨基酸和抗生素(弱酸或弱碱性电解质),水相中不完全解离 仅游离酸(游离碱)产生分配平衡，酸根或碱基不进入有机相(有机相中游离酸不解离) 平衡状态： 解离平衡 弱碱性电解质水相中 分配平衡 未解离游离电解质在两相中,22/73,青霉素的分配平衡,23/73,弱酸性电解质，解离平衡关系：,AH A- H+ 解离平衡常数 萃取分配常数 水相总浓度 c = AH + A- 代入Ka得 代入Aa得,24/73,有机相中游离酸浓度 萃取分配系数 其中 pKa=-lgKa 弱碱性电解质：,25/73,2.2.4 溶液的pH值对萃取的影响,弱酸性电解质pHK0 弱碱性电解质 相反 如:青霉素(较弱有机酸) pH有利于有机相中分配 pH =4.0 K0 = 32 pH =6.0 K0 = 0.06 当pH6.0时，几乎完全分配于水相中 如:红霉素(碱性电解质) 在乙酸戊酯和水相 pH 9.8 K0 44.7 pH 5.5 K0 14.4,26/73,调节pH控制溶质分配行为，提高萃取率 广泛应用于抗生素和有机酸等弱电解质的萃取操作 调节pH值进行反萃取操作 红霉素在pH 9.4的水

　　6、相中用醋酸戊酯萃取，而反萃取则用pH 5.0的水溶液,27/73,2.3 乳化和去乳化,乳化: 发酵产物的萃取中常发生乳化现象,水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中。 弊病：产生乳化后有机相和水相分层困难,28/73,有机相,乳化层,水 相,夹 带：,(萃余相)中夹带有机溶剂(萃取液)微滴，使目标产物受到损失； 有机溶剂(萃取相)中夹带(萃余液)，给后处理操作带来困难,29/73,表面活性剂在界面上的定向排列,产生的原因： 萃余相和固体颗粒等物质，有表面活性剂作用，使有机溶剂(油)和水的表面张力降低，油或水易于以微小液滴的形式分散于水相或油相中,两种类型：,水包油型或O/W (oil in water)型 （油滴分散于水相) 油包水型或W/O(water in oil)型 （水滴分散于油相） 在有机溶剂萃取操作中需尽量避免产生 产生乳化后，需采取某种手段破坏乳浊液，提高萃取操作效率。,30/73,水包油（O/W）型 油包水（W/O）型,乳化消除：,萃取前，对发酵液过滤或絮凝沉淀处理，除去蛋白质及固体微粒，防止乳化 产生乳化后 如乳化现象不严重，可采用过滤或离心沉降的方法。 对

　　7、O/W型乳浊液，加亲油性表面活性剂，可使乳浊液转变成W/O型，但由于溶液条件不允许W/O 型的形成，即乳浊液不能存在，达到破乳。 对W/O型乳浊液，加亲水性表面活性剂如十二烷基磺酸钠可破乳。,31/73,32/73,33/73,34/73,35/73,工业生产中的萃取设备,36/73,萃取塔,混和澄清器,萃取操作分类： 分批和连续 单级和多级萃取流程， 多级错流萃取和多级逆流萃取流，以及两者结合进行操作的流程。 计算时假设： 萃取相和萃余相之间能很快达到平衡 两相完全不互溶并能完全分离。,37/73,2.4.1 单级萃取,38/73,H,YF,L,XF,H,Y,L,X,39/73,2.4.2 多级错流萃取,萃取设备,40/73,41/73,42/73,43/73,2.4.3 多级逆流萃取,在多级逆流操作中，包括若干萃取级，料液与溶剂分别从两端加入。萃取相与萃余相逆流流动，操作属于连续进行 9.4.3.1 萃取设备 应用在多级逆流萃取的设备主要有两类 由单级混合-澄清器串连成多级萃 取设备 筛板塔,44/73,三级逆流萃取装置 用乙酸戊酯从澄清的发酵液中分离青霉素,45/73,混合-澄清

　　8、器串连,多级筛板塔,46/73,多级筛板塔,重液 (上部进入) 降液管筛板降液管 下一筛板 塔底排出 轻液(底部进入) 孔板 (分散为液滴)在塔板与 连续相接触分层凝聚 积累于上一筛板下侧 借浮力推动 孔板分散 塔顶排出,47/73,重液入口,轻液出口,重液出口,轻液入口,降液管,筛板,48/73,液-液萃取在塔中的流动情况,2.4.4 微分萃取 过程： 轻相和重相连续逆流通过萃取器，两相接触中，溶质从一相转移至另一相，不可能达到平衡不需沉降过程 与多级逆流不同处： 溶质浓度连续变化 需用微分方程描述塔内溶质的质量守恒规律，塔式萃取又称微分萃取,49/73,50/73,51/73,52/73,53/73,54/73,青霉素的生产,1928年伦敦圣玛丽医院细菌学讲师弗莱明(Fleming)研究葡萄糖球菌变异实验发现青霉素（Penicllin）经过鉴定为点青霉（Penicillium notatum）,55/73,1000个300ml的三角瓶连续摇动7天，方能生产出80万单位的青霉素1只，,56/73,1000个 300ml,2003年国内青霉素工业盐生产能力达2.8万吨 针剂8亿只,57/73,58/73,59/73,60/73,过滤 真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白 10 收率90% 萃取 在酸

　　《化工分离-第二章节溶剂萃取课件幻灯片》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《化工分离-第二章节溶剂萃取课件幻灯片》请在金锄头文库上搜索。

　　+ 2、如你看到网页展示的文档有印，是因预览和防盗链等技术需要对部份页面进行转换压缩成图而已，我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改，文档下载后都不会有水印标识，下载后原文更清晰；

　　+ 3、所有的PPT和DOC文档都被视为“模板”，允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容；下载前须认真查看，确认无误后再购买；

　　+ 4、文档大部份都是可以预览的，金锄头文库作为内容存储提供商，无法对各卖家所售文档的真实性、完整性、准确性以及专业性等问题提供审核和保证，请慎重购买；

　　+ 5、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确)，网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据；

　　+ 6、如果您还有什么不清楚的或需要我们协助，可以点击右侧栏的客服。; $(#c1).html(dt);点此查看常见问题TA的资源

　　生物质发电技术与系统 课程ppt 第1章 生物质发电技术现状及发展趋势 2学时 -----2016