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溶剂萃取法学习
时间:2023-12-19 23:08 点击次数:94

  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。.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C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。则值可以求得。各种溶剂的介电常数值列于下表:.各种溶剂的介电常数(在25时).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K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K.应用上式时,须符合下列条件: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C愈大,即在有机相的溶解度愈大,则K愈大。选择性或分离程度高低,用分离因素β表示: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。.从上可见,无论是溶解度还是选择性都可归结在β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).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;.BowlEy指出青霉素在水相和有机相中分配表现为三种情况: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).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:在水相中青霉素阴离子的浓度青霉素在水中的电离,可用电离常数来表示为水中氢离子浓度。用上面四个关系式可以导出表现分配系数的计算式.已知青霉素的电离平衡常数Kp=1075,所以当pH时,青霉素在有机相和水相之间的分配接近于不电离的青霉素游离酸的分配,而在pH<pH<10范围内分配系数取决于水相的PH多级萃取计算练习(洗衣服为例子)用苯萃取化工生产废液中的醋酸,在有机相中醋酸生成二聚物,推导到萃取分配比并说明回收条.电离平衡:聚合平分配平衡:分配比:可见:D.络合平衡:分配平衡:分配比:可见:.在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为?萃取回收率萃取分离中,在什么情况下,分配系数K与分配比D相等?溶质在两相中的Ksp相同液萃取分离的基本原理是利用物质在两相中的A.Ksp不同存在形式不同第13.萃取类型螯合物萃取体系---------应用于M有较多的疏水基团第14.第15离子缔合物萃取体系---------应用于M的萃取,通过静电+相吸,离子体积越大、电荷越少,越易形成疏水性的离子缔合物.可被CHCl萃取!第16.第17.第18溶剂化合物萃取体系第19磷酸三丁酯三正辛胺、.第20简单分子萃取体系稳定的共价化合物在水溶液中以分子形式存在,不带电荷更易溶于有机溶剂第21OsOSnIAsIGeClBrCl.萃取方式工业生产中萃取操作一般应包括下面三个过程:(1)混合-料液和萃取剂密切接触;(分离-萃取相与萃余相分离;(溶剂回收-萃取剂从萃取相(有时中除去,并加以回收。因此在萃取流程中必须包括混合器、分离器与回收器。混合器常用搅拌罐,也可用管道,将料液和萃取剂以湍流方式混合,或用喷射泵进行涡流混合。分离器常用碟片式离心机。第22.回收器实际上是化工单元操作中的蒸馏设根据料液与萃取剂的接触方式,萃取操作流程可分为单级和多级萃取流程,后者又可分为多级错流萃取流程和多级逆流萃取流程,以及两者结合进行操作的流程。各种萃取操作理论收得率的计算,必须符合有关假定:(萃取相和萃余相之间能很快达到平衡,即每一级都是理论级;(两相完全不互溶,并能完全分离。下面介绍具体方法:第23.单级萃取使用一个混合器和一个分离器第24多级萃取第25.萃取设备第26.乳化与去乳化乳化属于胶体化学范畴,是一种液体成细小液滴(分散在另一不相混合的液体(连续相)中的分散体系,这种现象称为乳化现象.生成的这种液体称为乳状液或乳浊液。液萃取过程中,往往会在两相界面产生乳化现象,这种现象对于萃取过程的进行通常是不利的,给分离带来麻烦.即使采用离心机,也很难将两相完全分离。如萃余的废发酵液中夹带溶剂,收率就会相应的降低;经萃取的溶剂中夹带发酵液也会给以后的精制造成困难。因此必须设法破除。要破除乳化,先要了解乳化现象的本质。第27.乳化和去乳化的本质是表面现象从热力学关系推演可知乳化的产生是一种自发过程,而乳状液本身又是一个不稳定的热力学系统。由Gibbs热力学关系出发,经过一系列准演可得到下式:是溶液单位表面上与溶液内部相比时溶质的过剩量气体常数,8.314J/kmol.当水相内存在的表面活性物质含量上升时,表面张力下乳化层)。而且表面张力下降时,自由能变化为一自发过程。由此可见,在两相界面引起自发乳化的进程中,一定存在某种表面活性物质,用表面张力与浓度之间关系来探索引起乳化的表面活性物质已在微生物代谢产物的液-液萃取等方面得到应用。经过生物过程所得到的发酵液,往往含有某些表面活性物质,在萃取过程中会产生上述界面现象。我们对发酵液的组成进行分析测定,发现其中酸、铁、钙、镁等不是表面活性物质,还原糖浓度变化对表面张力的影响极小,而蛋白质明显地影响表面张力。第29.由蛋白质引起的乳化,构成型式为O/W型,平均粒径在~30微米之间。这种界面乳状液放置数月而不凝聚。这一方面是出于蛋白质分散在两相界面,形成无定形粘性膜起保护作 用,另一方面.发酵液中存在着一定数量的固体粉末对 于已产生的乳化层也有稳定作用所致。 乳状液的消除,方法甚多。有过滤或离心分离、化学 加电解质破坏双电层)、物理法( 加热、稀释、吸 、顶转法(加入其他表面活性剂) 。这些方法不 仅耗费能量和物质,而且都是在乳化产生后再消除。而 这样做,势必首先将界面聚结物分离出来再处理,在工 .较难实行,最好采用预处理手段,将发酵液中表面活性物 蛋白质)除去,消除水相乳化的起因。例如某抗生素 发酵液经酸化预处理后,清液和发酵液物性相比,蛋白质 含量从0. 3969 %降到0. 1810 %,其他物性变化甚少, 进行清液萃取时就会不再发生乳化现象。 对萃取溶剂进行酸洗和碱洗。

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