[教育学心理学]溶剂萃取法brbr萃取概述br萃取： 萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接 触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配， 触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件 选择得恰当时， 选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地 发生转移，集中到一相中， 发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其 它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等） 它杂质（如中间代谢产物、杂蛋

　　萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛，萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化，所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物的提取上。分液漏斗有机相溶剂萃取概述萃取法是利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液，溶质：其中欲提取的物质，萃取剂：用以进行萃取的溶剂，萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液，余液：被萃取出溶质的料液称为。溶剂萃取概述萃取的基本概念萃取剂＋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＋稀释剂萃取过程有选择性能与其它步聚相配合通过相转移减少产品水解适用于不同规模传质快周期短，便于连续操作毒性与安全环境问题液液萃取是以分配定律为基础分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。K-分配系数在常温常压下Ｋ为常数萃余相的浓度萃取相的浓度分离3）溶剂回收操作方式单级萃取多级萃取多级错流多级逆流萃取剂萃取相L产物单级萃取流程示意图单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取剂接触，再进行萃取。第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加入新鲜萃取剂进行萃取；第二级的萃余液再作为第三级的料液，以此类推。此法特点在于每级中都加溶剂，故溶剂消耗量大，而得到的萃取剂平均浓度较稀，但萃取较完全。多级错流萃取示意图第一级第二级第三级萃余液出口在多级逆流萃取中，在第一级中连续加入料液，并逐渐向下一级移动，而在最后一级中连续加入萃取剂，并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反，故称为逆流萃取。在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓度较高。上面讨论的萃取属于物理萃取，是指用一个有机溶剂择优溶解目标溶质，符合分配定律。在物理萃取的应用中一个主要的限制是需要发现一个在有机相和水相之间对目标溶质分配系数足够高的溶剂除此以外，用有机溶剂萃取弱电解质（有机酸或有机碱）时都要调节溶液的pH使其小于pKa（对有机酸）或大于pKa（对有机碱），这样会影响目标溶质的稳定性，因此启发人们寻找新的萃取体系。离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶剂通过络合反应，酸碱反应或离子交换反应生成可溶性的复合络合物，易从水相转移到有机溶剂/萃取系统中。H17C8H17C8H17C8磷酸三丁酯（TBP）氧化三辛基膦（TOPO）二2乙基己基磷酸（DEHPA）有机磷类萃取剂与目标溶质发生络合反应，而易于转移到萃取相，在类似的条件下，用有机磷类化合物萃取弱有机酸比醋酸丁酯等碳氧类萃取剂分配比要高很多。可与目标溶质发生反应，用胺类长链脂肪酸从水溶液中萃取带质子的有机化合物是一个可行的过程，并用于从发酵液中大规模回收柠檬酸。此类萃取剂都要溶解在稀释剂中，稀释剂：溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质的有机溶剂，如煤油、己烷、辛烷、苯。稀释剂的选择：分配系数：稀释剂能够影响分配系数，特别是通过萃取剂/溶剂复合物的溶剂化作用。选择性：为萃取尽可能少的杂质，使用非极性稀释剂更好。水溶性：低的水溶性，使溶剂的损失最少。毒性：对食品和药品应低毒或无毒的溶剂，长链烷烃由于它们具有低毒和低水溶性，因此理应优先使用。粘度和密度：低粘度和低密度的稀释剂会使分相更容易。稳定性：烷烃比醇、酯和卤代烃更难降解第三相的形成：化学萃取表观分配系数：对比物理分配K：虽然离子对/反应萃取体系对生物产物的萃取具有选择性高、溶剂损耗小、产物稳定等优点，但是由于溶剂的毒性会引起产品残留毒性影响健康，只有那些可用于工业原料的产物，才有使用价值，故有待进一步研究开发。pKpHpKpH理解概念：分配系数，表观分配系数，分离因素，介电常数，HLB，萃取因素，带溶剂，未被萃取分率，理论收率，离子对/反应萃取，化学萃取pH对弱电解质的萃取效率有何影响？发酵液乳化现象产生原因与影响？如何消除乳化现象？萃取方式包括哪些，其理论收率如何计算？近20年来研究溶剂萃取技术与其他技术相结合从而产生了一系列新的分离技术，如：超临界萃取（SupercriticalFluidExtraction）逆胶束萃取（ReversedMicelleExtraction）液膜萃取（LiquidMembraneExtraction）微波辅助萃助（microwave-assistedextraction)两水相萃取（aqueoustwo-phasesystem)概念：利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料(液体或固体)接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。所谓超临界流体(SCF)即处于临界温度、临界压力以上的流体。在临界温度、压力以上，无论压力多高，流体都不能液化但流体的密度随压力增高而增加。特点：密度接近液体萃取能力强粘度接近气体传质性能好超临界流体萃取常用萃取剂超临界二氧化碳临界点：Tc=31.26、Pc=7.2MPa优点：缺点：–临界条件温和设备投资大–产品分离简单–无毒、无害–无腐蚀性–价格便宜超临界流体(supercriticalfluid,SCF)对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油脂等具有特殊的溶解作用，因此可用于这类物质的萃取分离。萃取CO2水洗蒸馏咖啡因脱气CO2+咖啡因大型超临界流体萃取装臵反胶束萃取技术（Reversedmicellarextraction）是近年来发展起来的一种新型萃取分离技术，主要适合于蛋白质的提取和分离。是利用表面活性剂在有机溶剂中自发形成一种纳米级的反胶束相来萃取水溶液中的大分子蛋白质。静电引力：主要是蛋白质的表面电荷与反胶束内表面电荷（离子型表面活性剂）之间的静电引力作用。空间位阻作用：增大反胶束极性核的尺寸，以减小大分子蛋白进入胶核的传质阻力。凡是能够引起静电引力，能够促使反胶束尺寸增大的因素均有利于提高分配系数。这些因素主要是pH、离子强度、表面活性剂种类和浓度等，通过因素优化，实现选择性地萃取和反萃取。在反胶束内部包含了水溶液，蛋白质等生物分子萃取后进入反胶团内部的“水池”避免了与有机溶剂直接接触，反胶束内的微环境与生物膜内相似，故能很好保持其生物活性，解决了蛋白质在有机溶剂中容易变性失活和难溶于有机溶剂的问题，为蛋白质的提取和分离开辟了一条新的途径。成本低，有机溶剂可反复使用；容易放大和 实现连续操作 反胶束萃取是一条具有工业发展前景的蛋白 质分离技术。 液膜：通常是由溶剂、表面活性剂和添加 剂制成的。溶剂构成膜基体；表面活性剂 起乳化作用，可以促进液膜传质速度并提 高其选择性；添加剂用于控制膜的稳定性 和渗透性。 液膜萃取：通常将含有被分离组分的料液 作连续相，称为外相；接受被分离组分的 流体，称内相；处于两者之间的成膜的流 体称为膜相，三者组成液膜分离体系。液 膜把两个组成不同而又互溶的内、外相溶 液隔开，并通过渗透现象起到分离作用。 液膜根据其结构可分为多种，但具 体有实际应用价值的主要有三种： 流动液膜乳状液膜（emulsion liquid membrance,ELM） 是N.N.Li发明专利中使 乳状液膜根据成膜流体的不同，分为(W/O)/W和 (O/W)/O两种。在生物分 离中主要应用(W/O)/W型 乳状液膜。 支撑液膜•支撑液膜是将固体膜浸在膜溶 剂(如有机溶剂中)使膜溶剂充 满膜的孔隙形成液膜。 膜为聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等高疏水性膜。 •与乳状液膜相比，支撑液膜结 构简单，放大容易。 流动液膜流动液膜也是一种支撑 是为了弥补上述支撑液膜的膜相容易流失的缺 点而提出的， 液膜相可循环流动，因 此在操作过程中即使有 所损失也很容易补充， 不必停止萃取操作进行 液膜再生。 液膜分离技术的应 液膜分离技术由于其良好的选择性和定向性，分离效率高，而且能达到浓缩、净化和分离 的目的，因此，广泛用于化工、食品、制药、 环保、湿法冶金、气体分离和生物制品等工 近年来液膜分离技术在发酵液产物分离领域中也引起了人们的关注，进行了较为广泛的 研究和开发工作。 柠檬酸萃取物 废液循环 １－乳液装置 2－发酵罐３－混合-分离装置 4－破乳装置 利用不同结构的化合物吸收微波能力的差异，使得细胞内的某些成分被微波选择性加热，导致细胞结 构发生变化，从而提高有效成分的溶出程度和速度。 20世纪70年代，普通家用微波炉首次走进实验室；80年代，首次发表了微波用于植物提取的文献； 90年代商业化开始应用于中药有效成分的提取； 一方面微波使细胞内的一些极性分子成为激发态，或者使极性分子变性，细胞结构不再“正常”，或者极性分 子释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分 子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩 散到溶剂界面的时间，从而提高萃取速率；