萃取原理

液液萃取原理

液液萃取是指两个完全不互溶或部分互溶的液相接触后，一个液相中

的溶质经过物理或化学作用另一个液相，或在两相中重新分配的过程。如图所示。

萃取操作示意图

几个概念：

1 原溶液：欲分离的原料溶液，原溶液中欲萃取组份称为溶质

A ，其余称稀释剂B

2 溶剂S ：为萃取A 而加入的溶剂，也称萃取剂

3 萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S 较多

的一相；

4 萃余相：主含稀释剂的一相

5 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液

6 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液

萃取过程的条件：

1． 两个接触的液相完全不互溶或部分互溶；

2． 溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同；

3． 两相接触混合和分相；

4． 溶剂S 对A 和B 的溶解能力不一样，溶剂具有选择性，即

B A B A

x x y y

其中：y 表示萃取相内组分浓度；x 表示萃余相内组分浓度。

上式表明：萃取相中A／B的浓度比值应大于萃余相中A／B的浓度比值。

典型工业萃取过程

1以醋酸乙酯为溶剂萃取稀醋酸水溶液中的醋酸，制取无水醋酸。

由于萃取相中含有水，萃余相中含有醋酸乙酯，所以萃取后产品和溶剂均须通过精馏分离实现。

2．以醋酸丁酯为溶剂萃取青霉素产品。

3．以环砜为溶剂从石油轻馏分中提取环烃；

4．以轻油为溶剂从废水中脱酚；

5．以丙烷为溶剂从植物油中提取维生素。

萃取过程的经济性

1 混合物的相对挥发度下或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济；

2．混合物浓度很稀，采用精馏方法必须将大量稀释剂B气化，能耗国道；

3 混合液含热敏性物质（如药物等），采用萃取方法精制可避免物料受

热破坏。

萃取过程对萃取剂要求：

①选择性好；

②萃取容量大；

③化学稳定性好；

④分相好；

⑤易于反萃取或精馏分离；

⑥操作安全、经济、毒性小

常用的工业萃取剂

醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇

醚类：二异丙醚；乙基己基醚

酮类：甲基异丁基酮；环己酮

酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯

磷酸酯类：己基磷酸二（2－乙基己基）酯、二辛基磷酸辛指、磷酸三丁酯

亚砜类：二辛基亚砜、二苯基亚砜、烃基亚砜

羧酸类：肉桂酸、脂肪酸、月桂酸、环烷酸

磺酸类：十二烷基苯磺酸、三壬基萘磺酸

有机胺类：三烷基甲胺、二癸胺、三辛胺、三壬胺

等等

典型的萃取过程及设备

1．单级萃取：混合沉清槽如图

2．多级混合—澄清槽

多级错流萃取

多级逆流萃取

3塔式接触设备：喷淋塔；板式塔；填料塔；脉动塔；转盘塔

萃取原理

萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，利用相似相溶原理，萃取有两种方式：

液-液萃取，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须和被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。如用苯分离煤焦油中的酚；用有机溶剂分离石油馏分中的烯烃；用CCl4萃取水中的Br2.

固-液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。

虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变（或说化学反应），所以萃取操作是一个物理过程。

萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。这里介绍常用的液－液萃取。

基本原理

利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。

分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物和此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。属于物理变化。用公式表示。

CA/CB=K

CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数，称为“分配系数”。

有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的

典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。

要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。

设：V为原溶液的体积

w0为萃取前化合物的总量

w1为萃取一次后化合物的剩余量

w2为萃取二次后化合物的剩余量

w3为萃取n次后化合物的剩余量

S为萃取溶液的体积

经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即：

w1/V =K w1=w0 KV

(w0-w1)/S KV+S

同理，经二次萃取后，则有

w2/V =K 即

(w1-w2)/S

w2=w1 KV =w0 KV

KV+S KV+S

因此，经n次提取后:

wn=w0 ( KV )

KV+S

当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而和水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。

萃取可分为以下几种：

一、双水相萃取

双水相萃取技术((Two-aqueous phase extraction,简称A TPS)是指亲水性聚合物水溶液在一定条件下可以形成双水相,由于被分离物在两相中分配不同,便可实现分离"被广泛用于生物化学细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取"双水相萃取技术设备投资少,操作简单"该类双水相体系多为聚乙二醇-葡萄糖和聚乙二醇-无机盐两种"由于水溶性高聚物难以挥发,使反萃取必不可少,且盐进入反萃取剂中,对随后的分析测定带来很大的影响"另外水溶性高聚物大多黏度较大,不易定量操作,也给后续研究带来麻烦"事实上,普通的能和水互溶的有机溶剂在无机盐的存在下也可生成双水相体系,并已用于血清铜和血浆铬的形态分析"基于和水互溶的有机溶剂和盐水相的双水相萃取体系具有价廉!低毒!较易挥发而无需反萃取和避免使用黏稠水溶性高聚物等特点。

二、有机溶剂萃取

水洗分液法是用水将有机相中溶于水的杂质分离出来，达到纯化有机相的目的。

有机溶剂萃取法就是常说的萃取，即用有机溶剂把水相、固相（或其它不溶于该溶剂的相）中溶于该溶剂的组分分离出来的方法。理论部分见Afeastforeye的内容。

一般萃取实验中，萃取后的有机相（含所需化合物）还要用水或饱和食盐水洗，进一步纯化有机相。这两种方法都需要分液漏斗，操作过程基本相同，只需确定哪一层（相）需要保留。

三、超临界萃取

超临界萃取所用的萃取剂为超临界流体，超临界流体是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物