第七章萃取分离探讨.ppt

第七章 萃取分离;第一节 萃取分离的基本原理;　　　　;　溶液 发酵液;相关概念;二、萃取分离的分类;三、物质的溶解原理—相似相溶; 显然，溶解度增加或下降的原因是物质的分子结构与水的相似性增加或下降了。 ;2. 能量相似;按照生成氢键的能力，可将溶剂分成四种类型。 （1）N型溶剂：不能形成氢键，称惰性溶剂/如烃类。 （2）A型溶剂：只有电子受体的溶剂，能与电子供体 　　　　　　　 形成氢键。 （3）B型溶剂：只有电子供体的溶剂 。 （4）AB型溶剂：同时具备电子受体A－H和供体B的溶剂， 　　　　　　　 可缔合成多聚分子。;AB（1）型：交链氢键缔合溶剂，如水、多元醇、胺基取代醇、羟基羧酸、多元羧酸、多酚等 AB（2）型：直链氢键缔合溶剂，如醇、胺、羧酸等。 AB（3）型：生成内氢键分子，这类溶剂中的电子受体A－H因已形成内氢键而不再起作用。故AB（3）型溶剂的氢键性质与N型或B型相似。 ;;　表中所处位置越接近，越易互溶，越远越难互溶 ;介电常数ε ：是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果已知介电常数，就能预测该化合物是极性的还是非极性的。 ;介电常数 相近的物质，则极性相近，互溶性好； 介电常数 差距大的物质，则极性相差大，不易互溶。; 根据萃取目标物质（产物）的介电常数，寻找极性相接近的溶剂作为萃取溶剂，也是溶剂选择的重要方法之一。 ;四、萃取分离的原理; 分配系数　K = = ;分配系数的选择; 青霉素是一种弱酸，在水中会有一部分离解成负离子，而只有两相中的游离酸分子才符合分配定律。此时，同时存在着两种平衡，一种是青霉素游离酸分子在有机溶剂相和水相间的分配平衡；另一种是青霉素游离酸在水中的电离平衡。前者用分配系数K0表征，后者用电离常数Kp来表征。 　 K = K0[H+]/(Kp＋[H+]) （弱酸） 　　（5.2） K = K0Kp/(Kp＋[H+]) 　 （弱碱）　　 （5.3） ; 萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用 　　　　分离因数(β)来表征： β = ( C1A/C1B)/(C2A/C2B) 　　　　= ( C1A/C2A)/(C1B/C2B) = KA/KB 如果A是产物，B为杂质，分离因数可写为： 　　　　　　　 β ＝ K产/K杂 　β越大，A、B的分离效果越好， 　　　　　　即产物与杂质越容易分离，产物纯度越高。 ;五、萃取分离的特点;第二节 溶剂萃取; 一般萃取过程很快，如果接触表面足够大，则在数秒之内就可完成。 萃取操作流程可分为单级萃取和多级萃取。多级萃取中又有多级错流萃取和多级逆流萃取之分。 ;液-液萃取过程图 　　1―萃取器； 2 ―溶剂／溶质塔； 3 ―汽提塔； 　　4 ―冷凝器； 5 ―分离器； 　　 6 ―热交换器;一、溶剂的选择;二、萃取操作方式;F　　料液 S　　溶剂 R　　萃余液 L　　萃取液 P　　产物　　;2.多级错流萃取 ;　　　　三级错流萃取装置 (a)艾德连式；　　　　　　(b)泵混合分离器； (c)加当―齐格勒接触器；　(d)霍米―莫脱接触器; 多级逆流萃取流程的特点是： 　料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率最高。 　在工业上除非有特殊理由，否则应采用多级逆流萃取流程。;在三级逆流萃取装置分离青霉素;多级逆流萃取装置;（1）pH值 ：pH直接影响表观分配系数/特别是弱的酸碱。 （2）温度 ：它影响分配系数K，因为温度通过影响溶质的 　　　　　　　化学位而影响溶质在两相中的分配/能量 （3）盐析 ：无机盐类一般可降低产物在水中的溶解度而使 　　　　　　　其更易于转入有机溶剂相中，另一方面还能减 　　　　　　　小有机溶剂在水相中的溶解度/争夺水分子。 （4）带溶剂 ：能与产物形成复合物的物质。使产物更易溶于有 机溶剂相中/该复合物憎水性强。该复合物在一 定条件下又要容易分解。 （5）溶剂比与回流比：溶剂用量越大，溶质回收率越高； 回流比越大，萃取液中溶质浓度越高。;（6）乳化和去乳化 ;;1、单级萃取设备 ： 　单级萃取用一套混合器和分离机即可。 2、多级萃取设备 ： （1）脉动筛板塔 优点： ① 操作方便、密闭性好 ② 萃取剂用量少； ③ 占地面积小。 ; 利用机械搅拌装置，促使连续相液体的湍动，从而使悬浮在湍动液流中的分散相液滴被剪切成较细小的液滴，使分布更为均匀