7-有机溶剂萃取法

7有机溶剂萃取法(Extraction)一

基本概念溶剂萃取法：用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离操作。至少有一相为流体，称为萃取剂（extractant）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，而得到的溶液。萃余液：被萃取出溶质的料液。使用有机溶剂萃取法的条件：①两个溶剂互溶度要小。②对生化物质要有较大溶解度，选择性。物理萃取化学萃取液－液萃取(溶剂萃取、双水相萃取、液膜萃取、反胶团萃取等)液－固萃取或浸取（Leaching）

物理萃取物理萃取即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。例如，利用乙酸丁酯萃取发酵液中的青霉素即属于物理萃取。

化学萃取则利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成酯溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。萃取剂与溶质之间的化学反应包括离子交接和络合反应等。例如:利用季铵盐（如氯化三辛基甲铵R+Cl-，为萃取剂萃取氨基酸)：水溶性大的溶质+酸、碱、酯(稀释剂）

复合物（稀释剂)

杂质（水相弃去)酸、碱、酯（稀释剂）回收水相（溶质）

化学萃取中通常用煤油、已烷、四氯化碳和苯等有机溶剂溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质，此时的有机溶剂称为稀释剂。完整的萃取过程:萃取、洗涤、反萃取。反萃取（Backextraction）

当萃取完成后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，往往需要将将目标产物转移至水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取。

洗涤的目的：除去与目标产物同时萃取到有机相的杂质，提高反萃液中目标产物的纯度。2.1分配定律分配定律:在一定T、P，C1/C2=K0（孙彦版用A表示）K0分配系数，热力学的真正分配系数。与T、P有关。分配定律公式推导μ1=μ2(μ=μ0+RTlna)μ02—μ01

ln(

a1/a2)=——————a1/a2=KRT

C1/C2=K二

分配定律和分配平衡①必须是稀溶液。②溶质对溶剂之间的互溶度没有影响。③必须是同一种分子类型，而不发生缔合和离解。强调：①

K0=C1/C2=萃取相/萃余相②真正分配系数（热力学分配系数）返回2）分离因素（β）

料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量就不同于萃余相中A和B的相对含量。这样A和B就得到一定程度的分离。萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素（β）来表征：

C(L,A)/C(L,B)1KAβ=——————=KA×——=——C(R,A)/C(R,B)KBKB

其中：C(L,A)、C(L,B)—分别为萃取相中溶质A、B的浓度

C(R,A)、C(R,B)

—分别为萃余相中溶质A、B的浓度

2.2分配平衡1）弱电解质在有机溶剂—水相间的分配平衡弱酸：AHA-+H+弱碱：BH+

B+H+从以上可知：K决定于K0、Kp、pH。2）

化学萃取平衡

氨基酸等两性电解质不能采用物理萃取，而需采用化学萃取方法。氨基酸萃取剂：氯化三辛基甲铵、磷酸酯类

（二（2－乙基己基）磷酸）。抗生素萃取剂：月桂酸、其它有机酸或胺类。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、十二烷、四氯化碳、苯。三溶剂萃取操作

－溶剂的选择1．对产物有较大的溶解度。2．对产物有良好的选择性，α

＞1。

测定被提取物（产物）的介电常数D，选择相近的介电常数的溶剂。3．溶剂与被萃取的液相互溶度要小，粘度低。4．溶剂的回收和再生容易，化学稳定性好。5．溶剂价廉易得。6．溶剂的安全性好，闪点高，毒性低。常用的溶剂有乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇。影响萃取的因素1） 水相pH值pH对K的影响。酸性物质：在T、P固定时，K0、Kp为常数∴K与pH有关。萃取时，一般选择pH＜PKp所以对酸性物质pH低，有利于萃取。选择pH原则：一般使pH＜PKp（PKp作为基准），但不能无限小，同时应考虑杂质的分离程度，乳化现象，化合物的稳定性。如：青霉素萃取，pKp=2.75,V丁：V水=1：1已知：K0=4.7，pH=4.4求K

∴pH>pKp(2.75)时，不利于萃取若pH=2.5,求K∴pH<pKp(2.75)时，有利于萃取2） pH对β的影响因为β=KA/KB，所以pH~β(1)若酸性溶质混有碱性杂质。调节pH＜PKp，有利于酸性溶质萃取，而碱性杂质成盐留在水相。(2)若酸性物质，混有酸性杂质。若PK杂＜PKp，则调PK杂＜pH＜PKp，则有利于萃取溶质。而杂质留下来。若PK杂＞PKp?3） pH对萃取过程的影响由于提取物质转移，水相pH自然变化，不利于萃取，因此，在萃取过程中水相pH应保持稳定。4)温度1、温度对萃取速度有影响萃取时，若温度低，则萃取速度很小。2、温度影响分配系数3、温度对溶媒的互溶度有影响如： 丁/水 水/丁 15℃

0．8% 1．28% 20℃1% 1．37% 一般：选择T在室温或低温，同时考虑1-3因素。续返回pH9.0pH4.55)盐析作用：①使产物在水中的溶解度降低，而易转入机相中。②减少有机溶剂在水中的溶解度。6)带溶剂带溶剂：能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于溶剂中，且此复合物在一定条件下又容易分解。故也称为化学萃取剂链霉素、青霉素（离子对萃取）、土霉素（液体离子交换剂）四萃取过程中出现的问题及其解决方案乳化和去乳化乳化：一种液体分散在另一种不相溶的液体中的现象。乳浊液，分散相，连续相。乳化缺点：①分层困难。②出现两种夹带：发酵液废液中夹带有机溶剂微滴—单位损失。溶剂相中夹带发酵液微滴—纯化困难。③两相物质分配不能达到真平衡。乳浊液的形成1．乳化剂的存在是形成乳浊液的必要条件：当将有机溶剂（通常为油）和水混在一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液。①油分散在水中，称为水包油型或O/W型。②水分散在油中，油包水型或W/O型。要有乳化剂的存在，才能形成乳浊液。2、成为乳化剂的条件：①分子有亲油和亲水端。②能降低表面张力的性质。亲油端：—R、烃基亲水端：—COONa(醋酸盐),—SO3Na（磺酸盐）,—OSO3Na（磺酸酯）,—N+(CH3)3Cl-，（季胺盐），—O（CH2CH2O）nH（聚醚）续返回HLB参数1949年，Grifin首次提出用一个数值来表示表面活性剂亲水、亲油性的相对大小，这就是所谓的亲水一亲油平衡值(Hydrophile-Lipophile-Balance)，简称HLB值。HLB：在工业上用来表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱。

HLB大，亲水性强，形成O/W型

HLB小，亲油性强，形成W/O型HLB值

的

获得方法有试验法和计算法两种.HLB值没有绝对值，它是相对于某个标准所得的值。一般以石蜡的HLB=0，油酸HLB=1，油酸钾HLB=20，十二烷基磺酸钠的HLB=40作为标准，由此可得到阴、阳离子型表面活性剂的HLB值在1-40之间，非离子型的HLB值在1一20之间。

具体计算参考/tech/detail/33-724.html乳浊液的破坏预处理降低其中表面活性物质：过滤乳化发生后：不严重，采用离心分离或过滤加热稀释法加电解质吸附法顶替法转型法常用的去乳化剂（1）阳离子：溴代十五烷基吡啶（P.P.B）（2）阴离子：十二烷基磺酸钠强调：去乳化剂的选择，除考虑去乳化能力外，还应注意不应破坏发酵单位和污染成品。选择去乳化剂的条件：①不影响单位；②破坏能力强；③不污染产品。因此：酸性产物宜用碱性去乳化剂，碱性产物宜用酸性去乳化剂。五萃取得率的计算萃取操作：①混和；②分离；③溶剂回收。5.1 单级萃取假设：①每级都达到理论级②两相完全不互溶③两相能完全分离料液溶剂萃取液萃余液浓缩比萃取因素未被萃取分率理论收得率或萃取因子5.2 多级错流萃取 操作方式萃余液与新鲜溶剂接触，再进行萃取返回（1）若每次加入的萃取剂Vs体积相