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现代分离技术(第三章萃取分离与逆流分配)

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第三章 萃取分离与逆流分配

第三章 萃取分离与逆流分配
2015/12/7 29
② 聚合物浓度的影响
在一定浓度下（如在10-25%的聚乙二醇中），蛋白质在聚 合物相的分配随聚合物浓度的增大而增大。达到一个最大值后，
聚合物浓度再增大，蛋白质在聚合物相的分配反而减小。
③ 盐的种类及浓度
盐的种类既影响分配平衡，对蛋白质稳定性有不同 影响。如：盐酸胍、尿素加入后会使蛋白质失活。
收率 83% 96% 86% 93%
实例：
32
3.5 超临界流体萃取技术
概念：利用超临界流体作为萃取剂，从液体和固 体中提出某种高沸点的成分，以达到分离或提 纯目的。 3.5.1 超临界流体（SCF）的性质 超临界流体：是处于临界温度和压力以上的流体。 在这种条件下，流体即使处于很高的压力下， 也不会凝缩为液体。
原溶液 体积V 质量Wo
2015/12/7
用s（ml）萃取剂，n次萃取
剩余量 体积V 质量Wn
4
V n 则：Wn = Wo（ ） k· s+V
可以看出：
V k· s+V ＜1
∴ n 越大，Wn 越小。
结论：用s mL萃取剂来萃取，则应将其中分成几 份，多萃取几次，效果会比一次萃取好得多。 即遵循“少量多次”的原则。
2015/12/7 22
图3-5 超声波提取机
2015/12/7 23
3.2.3
萃取液的浓缩
实验室常用的浓缩方法是蒸馏（普通蒸馏
和减压蒸馏）和真空旋转薄膜蒸发。 真空旋转薄膜蒸发器（下页图）由旋转蒸 发烧瓶、可调速的驱动马达、加热恒温装置、 高效冷凝器、溶剂收集瓶组成。
2015/12/7
24
例子：
2015/12/7 17
②渗漉法：
常用的仪器：渗滤筒；分液 漏斗；粗色谱柱等。 操作步骤： 粉碎→润湿→拌匀→静置 （ 30min ） → 装 料 →压 实 → 添加溶剂→静置（6h）→渗漉 注意事项： 流速：随物料的多少而定，如 100g料，可控制1mL· min-1。 终点判定：颜色或体积(10倍)

现代萃取分离技术.

现代萃取分离技术.

固相萃取（Solid Phase Extraction）

固相萃取（SPE）：利用被萃取物质在液－固两
相间的分配作用的差异，实现与样品基体及干扰组
分分离或富集的方法。

原理：利用组分在固相（吸附剂）和液相（溶剂）
之间的分配能力或吸附能力的差异进行分离。其保
留或洗脱的机制取决于组分与固相（吸附剂）表面


操作简便、快速，费用低，易于实现自动化及与 其他分析仪器的联用。
5. 固相萃取操作
固相萃取操作基本步骤：

固相萃取柱的预处理（活化）：目的是打开碳链、湿润和
活化固定相，增大固定相的表面积，使目标物与表面紧密
接触，易于发生分子间相互作用；增加萃取柱与组分的相
互作用的表面积；除去萃取柱中存在的有机干扰物，减少
若温度一定，溶解度大的组分在低压时优先被萃 取，随着压力的升高溶解度较小的组分也依次被 萃取。


若压力一定，改变温度会引起SCF的密度和萃取 物的蒸汽压的变化，从而影响SFE的萃取效率。

在各压力范围内所得到的萃取物并非是单一的， 可通过控制条件得到最佳比例的混合成分，然后 再减压、升温SCF变成普通气体，对被萃取的物
超临界流体萃取装置：
7. 影响超临界流体萃取的因素

超临界流体种类的选择：必须对目标萃取物有良好的溶解能力和较
好的选择性，同时考虑操作的安全性和便利性。
超临界流体的溶剂化性质随温度和压力的改变而改变，其溶解能力可
通过控制压力和温度在很宽的范围内改变，其溶解能力就可与许多常用 的有机溶剂相当，为超临界流体取代有机溶剂提供了条件。

4. SFE系统的组成：


SFE系统的基本组成包括四部分：

现代分离技术资料总结

现代分离技术资料总结

名词解释：萃取：是利用两物质在两相中溶解度不同而使其分离的技术。

超临界萃取：利用超临界流体的特殊性质，与待分离的物质接触，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。

反相微胶团萃取：如果溶剂为非极性液体，加入表面活性剂时，表面活性剂的非极性基团部分朝外，朝向非极性溶剂部分，而极性基团部分则朝内，因而形成一种与水相微胶团结构反向的聚集体，这种聚集体就称为反相微胶团。

如果待分离组分以是以反微胶团的形式被萃取，就称之为反相微胶团萃取。

分离膜：是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。

迁移率：在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。

色谱分离技术：利用混合液中各种组分之间的理化性质差别，在固定相和流动相中具有不同的平衡分配系数（或溶解度），当两相作相对运动时，不同的组分在两相中被反复多次地分配，形成特有的区段，从而得到分离。

有机沉淀剂沉淀分离法概念：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。

膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

电泳迁移率：在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。

其单位是cm2.sec-1.V-1简答题：分离技术方法的确定：⑴查找待分离组分的基础性研究资料，包括待分离组分的相对分子质量、化学结构、理化性质以及生物活性等。

⑵选择和确立对该组分进行定性、定量测定的方法，目的在于能对分离效率有一个有效的评价。

⑶了解原料的特性以及待分离组分的存在和含量情况。

⑷确定选用分离技术并对分离条件进行实验选择、优化。

⑸对分离效果进行评价。

⑹中间试验和工业生产应用的放大设计。

沉淀分离技术通常包括下列各种沉淀方法：⑴无机沉淀剂沉淀分离法：通常是以盐类作为沉淀剂的一类沉淀方法，如盐析法，多用于各种蛋白质和酶类的分离纯化，以及某些金属离子的去除。

现代分离技术-3

现代分离技术-3
Corg Caq w0 w1 ( ) Vorg ( w0 w1 )Vaq w1 w1Vorg Vaq
D
w1 w 0 (
Vorg DVorg Vaq
）
用Vorg毫升新的有机溶剂再萃取一次时，
剩余在水相中的被萃取物量为W2克。设水相体积为Vaq （mL），水中含被萃物W1 (g)，用Vorg (mL)萃取剂又萃取一 次，水相中剩余W2 (g)被萃物，则进入有机相中量为W1-W2克



（3）萃取率

在萃取分离实验中，通常用萃取率（E）表示在 一定条件下被萃取溶质进入有机相的量，即
溶质在有机相中的量 E 100% 溶质在两相中的总量
对于一次萃取操作，萃取率为
E Corg Vorg Corg Vorg Caq Vaq 100%
Vaq和Vorg分别表示水相和有机相的体积

溶剂萃取分配定律：
在一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两种 溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓 度比为一常数。 如溶质A在水相和有机相中的浓度分别为[A]aq 和[A]org，则[A]aq和[A]org之间的关系如下：

KD
[A]org [A]aq
表3-1碘在水和四氯化碳之间的分配（25℃）




溶剂萃取几乎可以用于所有物质的分离。
徐光宪在总结国外分类方法的基础上，根据萃取剂 理货粗区国衡中生成的萃合物的性质，将萃取体系 分为：
简单分子萃取、 中性配合萃取体系、



螯合萃取体系、
离子缔合体系、
协同萃取体系
高温萃取体系
3.1.3.1中性配合萃取体系

中性配合萃取体系是指萃取物与萃取剂形 成中性配合物后被萃取到有机相的体系。

现代分离技术复习思考题及答案教学内容

现代分离技术复习思考题及答案教学内容

现代分离技术复习思考题及答案教学内容现代分离技术复习思考题及答案第⼀章膜分离1.什么是分离技术和分离⼯程？分离技术系指利⽤物理、化学或物理化学等基本原理与⽅法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的⼀种⼿段。

在⼯业规模上，通过适当的技术与装备，耗费⼀定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离⼯程。

2.分离过程是如何分类的？机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离第⼆章膜分离1.按照膜的分离机理及推动⼒不同，可将膜分为哪⼏类？根据分离膜的分离原理和推动⼒的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

2.按照膜的形态不同，如何分类？按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。

3.按照膜的结构不同，如何分类？按膜的结构分为对称膜、⾮对称膜和复合膜。

4.按照膜的孔径⼤⼩不同，如何分类？按膜的孔径⼤⼩分多孔膜和致密膜。

5.⽬前实⽤的⾼分⼦膜膜材料有哪些？⽬前，实⽤的有机⾼分⼦膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。

6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动⼒是什么？压⼒差。

7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之⼀。

醋酸纤维素性能稳定，但在⾼温和酸、碱存在下易发⽣⽔解。

纤维素醋类材料易受微⽣物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐⾼温和某些有机溶剂或⽆机溶剂。

8.醋酸纤维素膜的结构如何？表⽪层，孔径（8－10）×10－10m。

过渡层，孔径200×10－10m。

多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m9.固体膜的保存应注意哪些问题？分离膜的保存对其性能极为重要。

主要应防⽌微⽣物、⽔解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。

微⽣物的破坏主要发⽣在醋酸纤维素膜；⽽⽔解和冷冻破坏则对任何膜都可能发⽣。

温度、pH值不适当和⽔中游离氧的存在均会造成膜的⽔解。

《现代分离方法与技术》

《现代分离方法与技术》

• 综上所述，分子蒸馏技术作为一种特殊 的新型分离技术,主要应用于高沸点、热 敏性物料的提纯分离。实践证明,此技术 不但科技含量高,而且应用范围广,是一项 工业化应用前景十分广阔的高新技术。 它在天然药物活性成分及单体提取和纯 化过程的应用还刚刚开始,尚有很多问题 需要进一步探索和研究。
分子印迹技术
• 生物大分子印迹技术发展极为迅速，己 广泛用于 DNA、RNA、蛋白质的检测。 通常人们将DNA印迹技术称为Southern blotting，将RNA印迹技术称为 Northern blotting，将蛋白质印迹技术 称为Western blotting，将不经凝胶的 印迹技术称为斑点印迹（Dot blotting）
• 将各种生物大分子从凝胶转移到一种固 定基质上的过程称为印迹技术 （blotting）。
• Southern在1975年首先提出了分子印渍的概念。他 将琼脂糖凝胶电泳分离的 DNA片段在凝胶中进行变 性使其成为单链，然后将一张硝酸纤维素 (nitrocellulose， NC)膜放在凝胶上，上面放上吸水 纸巾，利用毛细管作用原理使凝胶中的DNA片段转移 到 NC膜上，使之成为固相化分子。载有DNA单链分 子的 NC膜就可以在杂交液与另一种带有标记的 DNA 或RNA分子(即探针)进行杂交，具有互补序列的RNA 或DNA结合到存在于NC膜的 DNA分子上，经放射自 显影或其他检测技术就可以显现出杂交分子的区带。 由于这种技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹，因 此称为“blotting”，译为“印迹技术”。
其他分离技术
刘昌春
分子蒸馏技术
• 分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术， 它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离技术， 而是靠不同物质分子运动平均自由程的 差别实现分离。

第03章 萃取分离与逆流分配


④
pH值
• 不仅影响分配系数，而且影响蛋白质和酶的稳 定。因此在溶质是蛋白质和酶的双水相萃取中， pH值的选择以考虑溶质的稳定性为主。
⑤ 离子强度
增加离子强度有利于相分离。
（3）应用
① 适合于分离提取有生物活性的大分子； ② 直接从含菌体的发酵液和培养液中提取目标产品。
优点：使活性物质不失活，操作及设备简单，无 毒、分离规模大。 不足：理论和实用方面有待进一步研究。
溶剂：回流——冷凝——萃取——虹吸入 烧瓶——蒸发——回流……周而复始，被萃取的 物质浓集在烧瓶内。 优点：提取效率高（省溶剂）
（a）较轻溶剂萃取较 重溶液中物质
（b）较重溶剂萃取较轻 溶液中的物质
（c）兼具（a）和（b）
（d）脂肪提取器
图3-4 连续萃取装置
⑤ 超声波提取：
• 适宜于实验室和工业生产。小量提取可利用实 验室的超声波清洗器进行，一般物料比控制在 5∶1～9∶1之间，提取温度控制在30-40℃， 提取次数为2-3次。工业提取可采用专用的超 声波提取机进行，超声功率一般为16002000W，提取时间为30min。该法提取效率极 高，对于热敏性物质尤为合适。 ⑥ 超临界提取（后面讨论）
O OH
葡萄糖 (-)夫糖
O OH
葡萄糖 (-)夫糖
O
CH2OH 柴胡皂甙 a
O
CH2OH
柴胡皂甙 d
3.4 双水相萃取
（1）原理：
0.39%葡聚糖 0.65%甲基纤维素 98.96%水 1.58%葡聚糖 0.15%甲基纤维素 98.27%水
图3-10 等体积的2.2%葡聚糖与0.72% 甲基纤维素的水溶液所形成的双水相
② 聚合物浓度的影响 在一定浓度下（如在10-25%的聚乙二醇中）， 蛋白质在聚合物相的分配随聚合物浓度的增大而 增大。达到一个最大值后，聚合物浓度再增大， 蛋白质在聚合物相的分配反而减小。

现代萃取分离技术


900
1200 550 800 415 550 >1000
注：PS-聚苯乙烯；DVB-二乙烯苯；EVB-乙烯基乙苯；NVP-N-乙烯基吡咯烷酮。
5. 固相萃取操作
固相萃取操作基本步骤：

固相萃取柱的预处理（活化）：目的是打开碳链、湿 润和活化固定相，增大固定相的表面积，使目标物与
表面紧密接触，易于发生分子间相互作用；增加萃取
样品进入固定相的方法

干扰物洗脱：选择合适的溶剂强度和体积的溶剂（清洗剂） （一般是较弱的溶剂）将保留的杂质或基体物质洗脱。 一般选择中弱强度的混合溶剂，尽可能除去基体中干扰 组分，又不会导致目标物流失。如反相萃取体系常选用一
定比例组成的有机溶剂/水混合液，有机溶剂比例应大于
样品溶液，而小于洗脱剂溶液。
常用的商品C18 和C8键合硅胶固相萃取吸附剂
制造商
Varian Varian Varian J.T. Baker J.T. Baker J.T. Baker
孔径(Å)
60 60 60 60 60 60
粒径(µ m)
40 40 40 40 40 40
封端
是 否 是 是 否 否
含碳量(%)
18 13.5 12.5 17～18 16～17 12～13
正相萃取，适合于极性化合物；弱阴离子交换萃取，适合 于弱阴离子和有机酸化合物 强阴离子交换萃取，适合于有机酸，核酸，核苷酸, 表面活 化剂 强阳离子交换萃取，适合于阳离子，抗菌素，有机碱，氨 基酸，儿茶酚胺，核酸碱，核苷，表面活化剂。
表2
吸附剂
Bond-Elut C18 Bond-Elut C18/OH Bond-Elut C8 Bakerbond C18 Bakerbond C18-Polar Plus Bakerbond C18-light

现代分离方法介绍——萃取


叁
萃取剂
• 什么是萃取剂？ 萃取剂是使那些亲水性溶质通过与萃取剂反应生成各 种类型的疏水性化后而易于进入有机相。 选择要求： • (1)具有至少一个萃取功能基团 • (2)具有足够的疏水性 • (3)良好的选择性 • (4)有较高的萃取容量 • (5)良好的物理性质
叁
萃取三步骤:
• 第一步,水相中的被萃取溶质与加入的萃取剂生成 可取化合物(也称萃合物,通常是配合物)。 • 第二步,在两相界面萃合物因疏水分配作用进入有 机相。 • 第三步,萃合物在有机相中发生化学反应(聚合、离 解、与其他组分反应等)。
单一分离就是将某 种化合物以纯物质 的形式从混合物中 分离出来。单一分 离有包括下面三种 方式
壹
单一分离分类
特定 组分 分离
多组 分相 互分 离
部分 分离
①多组分相互分离：使混合物中 所有组分都得到相互分离，全部 成为纯组分。 ②特定组分分离：将某一种感兴 趣的物质冲混合物中分离出来， 其余物质仍然混合在一起。 ③部分分离：指每种物质都存在 于被分开的几个部分中，对每一 个部分而言，是以某种物质为主， 还含有少量其他组分。
78
肆
实验仪器欣赏
• 高效液相色谱仪(HPLC)
• 色谱柱
肆
实验试剂
• 市售阿特拉津标准溶液(农业部环境 保护科研检测所)，浓度为 100ug/mL(溶于丙酮中) • 甲醇(色谱纯) • 二氯甲烷(色谱纯) • 无水硫酸钠(分析纯) • 氯化钠(分析纯)
肆
实验结论
用二氯甲烷液液萃取水中阿特拉津，
分离方法溶剂萃取
录 目
壹
分
贰
萃
叁
溶 剂 萃
肆
实 验 与 应 用

现代萃取分离技术


表2
物质名称 二氧化碳
部分物质的沸点和临界点
临界温度（C） 31.06 临界压力 （MPa） 7.39 临界密度 （g/cm3) 0.448
沸点（C） 78.5
氨
甲烷 乙烷 丙烷 n－丁烷 n－戊烷 n－己烷 乙烯 丙烯 二氯二氟甲烷 一氯三氟甲烷 六氟化硫 水
33.4
164.0 88.0 44.5 0.5 36.5 69.0 103.7 47.7 29.8 81.4 63.8 100
SCF分子与目标物分子之间的相互作用较强，可保持高流速 使得目标物易溶于SCF。SCF的扩散性和粘度则是接近气态， 目标物在超临界流体中可以获得很高的传质速率；

具有气体相似的渗透能力，SCF较容易滲透入基体，大大提 高了萃取的效率。
3. 超临界流体萃取的基本原理

由于SCF具有很好的流动性和渗透性，根据目标 萃取物的物理化学性质，可通过调节合适的温度 和压力调节SCF的溶解性能，从而可选择性地把 各组分按照各自极性大小、沸点高低和分子量大 小依次被萃取出来。

4. SFE系统的组成：


SFE系统的基本组成包括四部分：
SCF系统（泵）、萃取池（器）、控制器和样品收集系统 原料
SCF 发生 装置
萃取 容器
控制
收集 分离 装置
目标产物
温度、压力控制

基本部件：高压泵（具有程序升压和程序升密功能的加压 系统）、 萃取池（液相色谱柱 、专用萃取池 ）、 阻尼器 （限制流出萃取池流入收集器的超临界流体的流量和压 力）、收集器、控制器。
密度（g/cm3）
粘度10-5 （kg/m.s）
扩散系数10-4 （m2/s）
1～ 3
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图3-2 常用溶剂的互溶性
表 3 —4 名称 石油醚 己烷 乙醚 甲苯 苯 水 饱和 NaCl 水溶液 二氯甲烷 氯仿 四氯化碳
常用萃取剂 密度（g·mL-1） 0.63～0.65 0.69 0.71 0.87 0.88 1.00 1.20 1.34 1.50 1.59
（5）应用：（例子）
液-液萃取在有机工业中的应用
（2）萃取效率： • 使用一定量的有机溶剂去萃取一定量的水 溶液中的有机物质，应该采取“少量多次” 的方法。这样 既节省溶剂，又可以实现 高的萃取率。 • 利用分配定律可以定量地说明萃取次数、 溶剂量与萃取后剩余物之间的关系。即：
原溶液 体积V 质量Wo
用s（ml）萃取剂，n次萃取
剩余量 体积V 质量Wn
液体 固体
萃取方法： 人工手摇法 机械振荡法 机械搅拌法 超声搅拌法 连续萃取法
3.2.1 液体中物质的萃取 (液-液萃取)
（1）实验室常用仪器： 分液漏斗。（有球形和长梨形两种） （2）常见操作过程： 用有机溶剂从水溶液中萃取有机物； 用水从有机溶液中萃取水溶液。 （3）操作步骤：（见下页图） ①分液漏斗检漏； ②装样液与萃取剂； ③充分摇动（注意放气）； ④静置分层； ⑤分离。
由图看出：
• 萘在CO2中溶解度随着压力上升而急剧上升。 • 温度对萘在CO2中溶解度也有很大的影响： ①当压力＞150× 105 Pa时，随温度的升高，萘 溶解度逐渐加大。 ②当压力减小（＜ 150× 105 Pa ）时，则温度升 高时，溶解度却急剧下降。∵溶剂CO2的密度急 剧减小的缘故。
3.3.2 基本原理
第三章
萃取分离
• 萃取原理 • 萃取操作 •超临界流体萃取
3.1 萃取原理
（1）原理： 利用物质在互不相溶的两相中溶解 度或分配系数的不同达到提取、分离及 纯化的目的。即:萃取是通过溶质在两相 的溶解竞争而实现的。 分配定律：在一定温度下，此有机化合物在 有机相和水相的浓度之比为一常数。
分配定律数学表达式： CA/CB= K （≈溶解度之比） 其中： K—为常数，又叫分配系数。 CA、CB—有机物在两液相A、B中的浓度。 一般地：有机物在有机溶剂中的溶解度比在 水中的大，所以较易将它们从水溶液中萃 取出来。
②渗漉法：
常用的仪器：渗滤筒；分液 漏斗；粗色谱柱等。 操作步骤： 粉碎→润湿→拌匀→静置 （ 30min ） → 装 料 →压 实 → 添加溶剂→静置（6h）→渗漉 注意事项： 流速：随物料的多少而定，如 100g料，可控制1mL· min-1。 终点判定：颜色或体积(10倍)
图3-3 渗漉装置
哺乳动物的肝
畜皮 海藻 中草药
肽/缩氨酸
海盐 药用成分
水
稀盐酸 水
去胶质的蛋白质 Ca(OH)2水溶液
③ 溶剂的选择
• 食品工业：水、酸、无毒的盐水溶液、己烷、乙 醇、二氯甲烷、丙酮等。 • 植物油的浸取：己烷、醇类、醇-水混合液 • 制药与化工工业：溶剂范围广（因为治疗效果比 溶剂可能导致的副作用重要得多）。 注：超临界的萃取可用于食品和生物物质的浸出。
图3-5 超声波提取机
3.2.3
萃取液的浓缩
实验室常用的浓缩方法是蒸馏（普通蒸馏 和减压蒸馏）和真空旋转薄膜蒸发。 真空旋转薄膜蒸发器（下页图）由旋转蒸 发烧瓶、可调速的驱动马达、加热恒温装置、 高效冷凝器、溶剂收集瓶组成。
图3-6 旋转薄膜蒸发器
3.3 超临界流体萃取技术
概念：利用超临界流体作为萃取剂，从液体和固 体中提出某种高沸点的成分，以达到分离或提 纯目的。
（2）溶解性能
• 与一般熔媒相比，SCF具有十分独特的物理化学性质， 对某些物质具有异乎寻常的溶解能力。 ① SCF对液体、固体的溶解度与液体接近。 ② 温度和压力的变化会大大改变超临界流体的溶解能力。 例如：
图3-12 萘在CO2中溶 解度与压力的关系图
图3-13 萘在CO2中溶 解度与温度的关系图
注：一般操作3—5次
图3-1 液-液萃取操作
（4）对有机萃取剂的要求：
常见萃取剂 石油醚 （被萃取物水溶性小） ②被萃取物在其中溶解度大； 苯or乙醚 （被萃取物水溶性中） 乙酸乙酯 （被萃取物水溶性大）
①与水不溶且易分层；
③萃取剂与被萃取物不发生反应，且易分离。
（一般使用低沸点溶剂）
不互溶 互溶
3.3.4 提高溶剂选择性的基本原则（对工艺要求） （1）操作温度与超临界流体的临界温度相近。 （2）超临界流体的化学性质与被萃取的化学性 质相近。 3.3.5 应用 （1）从石油残渣油中回收油品； （2）从咖啡中提炼咖啡因； （3）从啤酒花中提取有效成分； （4）从大豆中提取豆油； （5）从烟草中提取尼古丁； （6）从动植物体中提取有用成分。
优点： 在各部分始终维持了一个被萃物料与萃取液之间被萃 物的浓度差。 效果比①好。
③ 加热回流萃取法：
• 适宜于实验室和工业生产，一般需要加上搅拌。
工业上多用蒸气加热，实验室多用水浴加热。
但不适宜于热敏性物质的提取。
④连续加热萃取法：
实验室多用索氏提取器（也称索氏提取法）
• 索氏提取器是利用溶剂回流后流过固体样品的滤 纸套，样品不断地被新冷凝下来的纯溶剂萃取。
• 超临界流体萃取：是气体溶剂于低温、高压的 高密度条件下，萃取所需的有效成分，然后采 取恒压升温（或恒温降压或降压又升温）的方 法，可将溶剂与所萃取的有效成分分离，它兼 利用蒸汽压和溶解度之间的差异（又称 Distraction）即具备精馏和萃取两者混合的分 离方法。 3.3.3 主要的临界萃取剂 二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、苯、氨
3.3.1 超临界流体（Supercritical fluid，SCF）的性质
超临界流体：是处于临界温度和压力以上的流体。 在这种条件下，流体即使处于很高的压力下， 也不会凝缩为液体。
例如：CO2的P-T相图
图3-11 CO2的P-T相图
某些超临界萃取剂的临界参数
（1）传递性质：
超临界流体 气体 (Tc， (常温、常压) (Tc，Pc) 4Pc) 液体 (常温，常压)
部门 料 液 溶 剂 石油 石油原料(宽馏分) 二甘醇/三甘醇 工业 汽油和煤油馏分 环丁砜 炼油 粗焦馏物 工业 商品焦油酸馏分 油脂 植物油和动物油 工业 植物油 甲醇-水和乙烷 NaOH溶液-甲苯 丙烷 糠醛 被 萃 物 苯/甲苯/二甲苯
芳香烃
焦油酸 2,4 - 二甲苯酚
医药 麻黄草浸渍液 工业 含青霉素发酵液 醋酸稀溶液 其他 纸厂黑液
浸取过程中的相平衡可用分配系数衡量： D = m(液) / m(固) m(液)、 m(固)分别表示溶质在液相和饱和固相中的 浓度，其单位： Kg/m3 。则 D值一般保持不变。
②常见有机物质浸取过程
产物 固体 溶质 溶剂
咖啡
豆油 大豆蛋白 香料提取物 维生素B 果胶 鱼油 鸦片提取物 胰岛素
粗烤咖啡
苯/二甲苯 醋油酯 麻黄素 青霉素 醋酸 甲酸与乙酸
3.2.2 固体中物质的萃取 (浸取)
（1）浸取过程 ①机理：在浸取过程中，干燥的固体首先 吸收溶剂，溶剂则进入固体的小孔或细 胞内，溶质成分就在其中扩散，直到相 平衡。（即：固—液传质过程）
（2）方法
①冷浸法：——最方便的方法
• 在天然产物研究中常称为提取。萃取之前，固 体材料一般均需要粉碎至20目左右。 • 用新鲜溶剂室温反复浸泡3次，每次溶剂用量 为材料的5倍左右，每次12—24h或数天。
缺点：溶剂用量大，萃取效率低，浓缩工作量大， 如用水萃取还需防止发霉变质。 适用范围：富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成 分的材料以及不宜采用热提取法的物料。
解：代入公式
① W1 = 4×100/(3×100+100) =1.0 g 萃取效率 E% = 萃取剂中物质量(Wo-Wn) 样品中物质总量(Wo)
×100%
∴ E1% = 75% ② W3 = 0.5g E3%=87.5%
可见：“少量多次”萃取效率高。但过多次数没必要。
3.2 萃取操作
萃取对象
大豆 豆粉 碎米 去糖的果渣 碎鱼块 罂粟 牛、猪的胰脏
咖啡溶质
豆油 蛋白质 维生素B (VB) 果胶 鱼油 鸦片提取物 胰岛素
水
己烷 NaOH溶液PH=9 80%乙醇 乙醇-水 稀酸 己烷/二氯甲烷/丁醇 二氯甲烷/超临界CO2 酸性醇
丁香/胡椒/麝香草 香料提取物
肝提取物
灰退的皮革 脱盐的海藻 中草药汁
V n 则：Wn = Wo（ ） k· s+V 可以看出： V k· s+V ＜1
∴ n 越大，Wn 越小。
结论：用X mL萃取剂来萃取，则应将其中分成几 份，多萃取几次，效果会比一次萃取好得多。 即遵循“少量多次”的原则。
例题：在100 mL水溶液中含有 4克正丁酸，若用100 mL苯 来萃取正丁酸。已知15℃时正丁酸和水中的分配系数K=3。 操作如果在15℃进行。计算： ①100mL苯作1次萃取后，在水中的正丁酸的量及萃取效率？ ②100mL苯作3次萃取后，在水中的正丁酸的量及萃取效率？
密度/(g/cm3)
黏度/(10-5kg/m· s) 自扩散系数 (10-4 m2 /s)
0.006～ 0.002 1～ 3 0.1～0.4
0.2～0.5
1～ 3 0.7×103
0.4～0.9
3～ 9 0.2×103
0.6～1.6
20～300 (0.2～2)×10-5
• 性质：超临界流体的密度与液体相近；黏度与普通气体相 近；自扩散系数也远大于一般液体。 • 表明：与一般液体溶剂相比，在超临界流体中，可更快地 进行传质，在短时间内达到分配平衡，从而高效地进行分 离。尤其是对固体物质中的某些成分进行提取时，由于溶 剂的扩散系数大，黏度小，渗透性能好，所以可以简化固 体粉碎的预处理过程。