1、5 液液萃取,教师：何寿林,5 液液萃取,5.1 萃取过程与萃取剂 5.2液液萃取过程的计算 5.3 其他萃取技术,5.1 萃取过程与萃取剂,5.1.1 萃取过程 原理: 利用溶液中溶质组分在两个液相间的不同分配关系，通过相间传质使组分从一个液相转移到另一液相，达到分离的目的。 按有无化学反应分类： 物理萃取主要用于在石油化工、抗生素及天然产物的提取。 化学萃取主要用于金属的提取和分离。,按过程机理（主要）分四类： （1）简单分子萃取被萃取组分以一种简单分子的形式在两相间物理分配。它在两相中均以中性分子形式存在。溶剂与被萃取组分之间不发生化学反应。如碘单质在水和四氯化碳间的分配。 （2）中性溶
2、剂络合萃取被萃取物是中性分子，萃取剂也是中性分于，萃取剂与被萃取物结合成为中性溶剂络合物而进入有机相。这类萃取体系主要采用中性磷化合物萃取剂和含氧有机萃取剂进行的萃取过程。,（3）酸性阳离子交换萃取这类萃取体系的萃取剂为一弱酸性有机酸或酸性螫合剂。金属离子在水相中以阳离子或能解离为阳离子的络离子形式存在，金属离子与萃取剂反应生成中性鳌合物。这类萃取剂可分为3类，即酸性磷萃取剂、螫合萃取剂和羧酸类萃取剂。（4）离子络合萃取被萃取物通常是金属以络合阴离子形式进入有机相，即金属离子在水相中形成络合阴离子，萃取剂与氢离于结合成阳离子，然后二者构成离子缔合体系。,5.1.2 萃取流程,返回,5.2 逆流
3、萃取计算的集团法,同于吸收过程,模型塔（52）：,对比：,对比：,对比：,对比：,看例3-9,旧书：P119 20题有错,返回,液液萃取的缺点：1. 对于两相密度差小，连续相粒度大，返混严重的物系不适用。相际传质十分不利。2. 两相具有一定程度的互溶性，易造成溶剂损失和二次污染。3. 溶剂再生也对过程的经济性和可靠性产生重要影响。 发展：与超临界流体、反微团、双水相、膜等相关技术渗透。促进了液液萃取及相关技术的发展。,5.3 其它萃取技术,超临界流体萃取： （Supercritical fluid extraction）简称SFE 超临界流体： （ Supercritical fluid ）简
4、称SCF,5.3.1超临界流体,SFE操作原理：利用SCF作为萃取剂，从液体和固体中提取出某种高沸点的成分，以达到分离或提纯的新型分离技术。 优点：易于调节、萃取效率高、能耗低、产物易分离。 应用：生物、轻工、医药、化工、环保等领域。,5.3.1 超临界流体的性质,一、超临界流体的性质（介于气液两相之间） 主要表现：有近似气体的流动行为 即：粘度小、传质系数大、密度大、溶解度比气体大的多。又表现出一定液体行为。 另：介电常数、极化率、分子行为与气、液两相有明显的差别。,图56临界点附近的P-T相图,2.常用的SCFCO2 优点：1.无毒、无味2.稳定性好3.价廉4.无残留5.P-V-T图：,特
5、点： 1.临界点附近的超临界状态下等温线斜率平缓，即：T或P微小变化就会引起密度发生很大的变化。 2.压力增大，SCF密度增加，接近液体密度。改变过程的T或P可实现萃取分离的目的,二、超临界萃取热力学和动力学 热力学：相平衡的研究一般将SCF视为压缩气体或膨胀液体，后者由于参照状态下活度系数计算未解决，以前者居多。计算机模拟，从物质分子结构及分子间相互作用的本质上来研究超临界流体的热力学性质，起到了重要作用。 动力学：与热力学相比，传质过程研究较少，只是对一些从普通流体的流体力学行为得到的传质模型进行修正。,例：以SCF萃取天然产物的传质机理（1）SCF经外扩散进入天然产物的微孔表面；（2）被
6、萃取成分与SCF发生溶剂化作用；（3）溶解的被萃取成分经内扩散和外扩散进入超临界流体主体。 控制步骤： （2）步 原因：SCF扩散系数大，溶质溶解度低。,三、影响因数 （1）PT不变时：P，密度增加，溶剂溶解能力，萃取容量大。 （2）T当P较高时：T，溶质分压，有利于提高挥发度和扩散系数。但使SCF密度减小，萃取容量下降。还会使热敏性物质分解。 （3）密度密度大，溶解能力大。但传质系数小恒T时，密度，萃取速率；恒P时，密度，萃取速率。,（4）溶剂比T、P确定后：低溶剂比时，萃取后固体中残留量大； 非常高溶剂比时，萃取后固体中残留量趋于低限。由经济性考虑 （5）颗粒度颗粒度大时，固体内受传质控制
7、，萃取速率慢；颗粒度小时，会形成高密度床层，使流道受阻。 四、应用 1.优缺点 优点： （1）相对挥发度和分子之间亲和力同时起作用，既是精馏问题也是萃取问题，能分离用常规方法不能分离的物系。,（2）萃取速率高于液液萃取，特别适合于固态物分离提取。 （3）接近常温操作，能耗低，适于热敏性物质和易氧化物质提取分离。 （4）传热速率快，温度易控制。 （5）萃取剂回收分离快。 缺点： （1）相平衡关系复杂； （2）设备费用和安装要求高； （3）溶剂循环量大； （4）连续化生产较困难。,2.工艺,萃取剂经压缩升压达到超临界状态点流体经换热后，进入萃取器与萃取物料接触，因超临界流体有较高的扩散系数，传质过程很快就达到平衡，此过程维持压力不变到达状态点接着萃取物流进入分离器减压分离，到达状态点这时超临界流体溶解能力减弱，溶质从流体中析出。减压的流体再升压后回到状态,3.应用 （1）石油化工应用SFE从20世纪50年代初起先后在石油化工、煤化工、精细化工等领域应用于渣油脱沥青、重烃油加氢转化、废油回收利用。 （2）食品工业啤酒花有效成分萃取；天然香料植物、果蔬中提天然香精、色素及风味物系；烟草脱尼古丁；奶脂脱胆固醇及食品脱臭等。 （3）环保三废处理、环境监测。 （4）分离有机化工原料一步法处理高级脂肪纯、芳香族化合物、酯、醚、醛及有机氧化物甚至重金属等。,返回,
