论文萃取技术

萃取技术研究摘要：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。萃取是利用混合物中各组分在某溶剂中的溶解度差异来分离混合物的一种单元操作3。近年来其在工业领域的应用范围越来越广，本文简要介绍萃取的相关技术。关键字：萃取、原理、影响因素、应用一、萃取原理利用化合物在两种互不相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，该化合物与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2。不论所加物质的量是多少，都是如此。用公式表示。 CA/CB=K 二、影响萃取的因素1、萃取压力的影响 萃取过程中，SF密度的变化直接影响萃取效果。萃取压力是影响SF密度的重要参数。压力的变化能显著提高SF溶解物质的能力3。根据萃取压力的变化，可将SFE分为3类：(1)高压区的全萃取。高压时，SF的溶解能力强，可最大限度地溶解所有成分；(2)低压临界区的萃取，仅能提取易溶解的成分，或除去有害成分；(3)中压区的选择萃取，在高低压之间，可根据物料萃取的要求，选择适宜的压力进行有效萃取5。另外，压力对萃取效果的影响还与溶质的性质有关。 2、温度的影响 温度对萃取效果的影响较为复杂，可以从两个方面来考虑：一方面，在一定压力下，升高温度；由于升高温度作为萃取剂CO2的分子间距增大，分子间作用力减小，密度降低，溶解能力相应下降。另一方面，在一定压力下，升高温度被萃取物的挥发性增强，分子的热运动加快，分子间缔和的机会增加，从而使溶解能力增大7。因此，温度对超临界萃取率的影响应综合这两个因素来考虑：升高温度，分子的热运动加快，分子的缔和的机会增加，从而使溶解度的增加起了一定的主导作用8。在实际生产中，超临界CO2萃取的温度控制为大于临界温度，但不宜太高，一般为31.585 是最佳操作温度。 3、萃取剂流量、萃取时间的影响 在超临界流体萃取过程中，萃取剂流量一定时，萃取时间越长，收率越高。萃取刚开始时，由于溶剂与溶质未达到良好接触，收率较低。随着萃取时间的加长，传质达到某种程度，则萃取速率增大，直到达到最大之后，由于待分离组分的减少，传质动力降低而使萃取速率降低8。萃取剂的流量主要影响萃取时间。一般来说，收率一定时，流量越大，溶剂、溶质问的传热阻力越小，则萃取的速度越快，所需要的萃取时间越短，但萃取回收负荷大，从经济上考虑应选择适宜的萃取时间和流量。 4、物料性质的影响 物料的粒度影响萃取效果，一般情况下，粒度越小，扩散时间越短，有利于SF向物料内部迁移，增加了传质效果，但物料粉碎过细会增加表面流动阻力，反而不利于萃取。对于多孔的疏松物料，粒度对萃取率影响较小，菌体脂肪存在于细胞内，萃取脂肪时，应考虑使细胞破壁4。水分是影响萃取效率的重要因素。物料中含水量较高时，其水分主要以单分子水膜形式在亲水性大分子界面形成连续系统，从而增加了超临界相流动的阻力，当继续增加水分时，多余的水分子主要以游离态存在，对萃取不产生明显的影响。而当含水量较低时，水分子主要以非连续的单分子层形式存在7。可见，破坏传质界面的连续水膜，使溶质与溶剂之间进行有效的接触，形成连续的主体传质体系就可减小水分的影响。超临界流体的极性是影响萃取速率的又一因素。在弱极性的溶剂中，强极性物质的溶解度远小于非极性物质，可萃取性随极性增加而降低。三、萃取的应用1、固相萃取固相萃取(简称SPE)是一个包括液相和固定相的物理萃取过程。在萃取过程中，固相对分析物的吸附力大于样品液。当样品通过固相柱时，分析物被吸附在柱子固定相的表面，其他干扰物组分则通过柱子，而分析物也可被适当溶剂洗脱下来。固相萃取不需要大量溶剂，处理过程中也不会产生乳化现象；因此采用高效、高选择性的吸附剂萃取能显著减少溶剂的用量；其预处理过程简单，费用也低6。2、双水相萃取双水相萃取技术(ATPE)是指把两种聚合物或一种聚合物与一种盐的水溶液混合在一起，由于聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相1 ，是近年来引人注目，极有前途的新型分离技术8。ATPE技术始于20世纪60年代, 从1956 年瑞典伦德大学Albertson4发现双水相体系到1979年德国国家生物工程研究中心(GBF)的Kula5等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有二、三十年的历史，但由于其条件温和、容易放大、可连续操作等特点。目前，已成功的应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，以及生物转化及生物分析中6。3、液膜萃取法由于固体膜存在选择性低和通量小的缺点，故人们试图用改变固体高分子膜的状态，使穿过膜的扩散系数增大、膜的厚度变小,从而使透过速度跃增,并再现生物腹的高度选择性迁移。这样,在60年代中期诞生了一种新的膜分离技术液膜萃取法，这是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作液膜是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒1。它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起到分离的作用。 4、超临界萃取利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的11。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的10。四、萃取技术的发展前景萃取技术以高效、高度自动化、高选择性的特点广泛用于分析化学的样品分离和纯化，应用十分理想。在近几十年来发展十分迅速，尤其在中药分析领域，发展趋势及前景更是一片大好。随着研究的不断深入，萃取装置不断改良，各种性能优越的吸附剂不断被开发出来，SPE在体内药物分析领域中将担任越来越重要的角色，今后也必将在样品预处理中，尤其是在复杂中药分析的前处理方面发挥越来越大的作用8。参考文献1 李好枝. 体内药物分析M. 北京:中国医药科技出版社. 2004.2 张海霞, 朱彭龄. 固相萃取J. 分析化学, 2000, 28(9):117211803 王立, 汪正范, 牟世芬, 等. 色谱分析样品处理M. 化学工业出版社, 20024 戴敬, 冯丽, 王璐. SPE-HPLC法测定止嗽立效丸中吗啡的含量J. 中国药品标准, 2011, 12(3):181-184.5 张海涛,吕颖. 固相萃取技术在药物分析中的应用J.亚太传统医药, 2011, 7(1):143-145.6 张颖.生物样品预处理技术及应用进展J. 天津药学, 2006,18(1):56-58.7 王洪允,江骥,胡蓓, 等.液相萃取技术进展及在生物药物分析中的应用J.药物分析杂志, 2003, 23(3):236-239.8 王国建, 李敏刚,马治平.液相微萃取技术在食品分析领域中的应用J. 2011, 8:154-158.9 朱炳辉, 方继辉, 李瑾翡. 蛇胆川贝液和蛇胆汁中牛磺胆酸的SPE-HPLC 法测定J.中成药, 2003, 25(4): 2