文档介绍：第五章
溶剂萃取和浸取
萃取:利用物质在互不相溶的两相之间溶解度的不同而使物质得到纯化或浓缩的方法。
反萃取:调节水相条件,将目标产物从萃取相转入水相的萃取操作。
物理萃取:根据相似相溶的原理,溶质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的萃取过程。
化学萃取: 利用萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。
有机溶剂萃取法广泛应用于抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物工业规模的提取上。
利用一种溶质组分(如产物)在两个互不混溶的液相(如水相和有机溶剂相)中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。
有机溶剂萃取
比化学沉淀法分离程度高;
比离子交换法选择性好、传质快;
比蒸馏法能耗低;
生产能力大、周期短、便于连续操作、易实现自动化控制。
优点
溶剂萃取法和其他新型分离技术相结合,产生了一系列新型分离技术:
超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction)
反胶团萃取(Reversed micelle extraction)
双水相萃取技术(Partition of two aqueous phase system)等。
用于高品质的天然物质、胞内物质(胞内酶、蛋白质、多肽、核酸等)的分离提取上。
用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为浸取或浸出。
用温水从甜菜中提取糖,
用有机溶剂从大豆、花生等油料作物中提取食用油,
用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素等。
几种萃取方法的比较
萃取方法
原理
应用
液-固萃取
属于用液体提取固体原料中有用成分的扩散分离操作。
多用于提取存在于胞内的有效成分。
液-液萃取
溶剂萃取
利用溶质在两个互不混溶的液相(通常为水相和有机溶剂相)中溶解度和分配性质上的差异进行的分离操作。
可用于有机酸、氨基酸、维生素等生物小分子的分离纯化。
双水相萃取
利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。
主要用于蛋白质、酶,特别是胞内蛋白的提取纯化。
反胶团萃取
利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团,从而在有机相中形成分散的亲水微环境,使生物分子在有机相(萃取相)内存在于反胶团的亲水微环境中。
适用于氨基酸、肽和蛋白质等生物分子的分离纯化,特别是蛋白质类生物大分子的分离。
液膜萃取
液膜能将与之不互溶的液体分开,使其中一侧液体中的溶质选择性地透过液膜进入另一侧,实现溶质之间的分离。
适用于金属离子、烃类、有机酸、氨基酸和抗生素的分离及废水处理,在酶的包埋固定化和生物医学方面的应用也前景广阔。
超临界流体萃取
利用超临界流体作为萃取剂,对物质进行溶解和分离。
适用于脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯、芳香成分等物质的萃取分离。
第一节溶剂萃取
一、溶剂萃取过程的理论基础
从热力学角度考虑,一个过程要能自动进行,体系的自由能应下降,自由能的变化包括焓变化和熵变化两部分:
为了简单起见,忽略熵的变化,并忽略压力和体积变化(一般溶解过程压力和体积的变化很小),这样只要考虑体系能量的变化即可。
溶解过程的三个能量变化过程
(1)溶质B各质点的分离; 原先是固态或液态的溶质B,先分离成分子或离子等单个质点。此过程需要吸收能量,这种能量的大小通常与分子之间的作用力有关,一般顺序为:
非极性物质<极性物质<氢键物质<离子型物质
(2)溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位;此过程也需要吸收能量,其大小与溶剂分子A之间的相互作用力有关,一般顺序与上述相同:
非极性物质<极性物质<氢键物质
该能量还与溶质分子B的大小有关。
(3)溶质质点B进入溶剂A形成的空位; 此过程放出能量,放出能量的大小有以下规律:
A、B均为非极性分子<一非极性分子、另一极性分子<均为极性分子<B被A溶剂化
(1)两种惰性溶剂互溶
(2)水向油中溶解
(3)油向水中溶解
(4)水和乙醇的溶解
从能量角度分析几种溶解过程:
“相似相溶”原理
分子之间可以有两方面的相似:一是分子结构相似,如分子的组成、官能团、形态结构的相似;二是能量(相互作用力)相似,如相互作用力有极性的和非极性的之分,两种物质如相互作用力相近,则能互相溶解。与水“相似”的物质易溶于水,与油“相似”的物质易溶于油就是相似相溶原理的表现。