生化工程下游技术 知识课件第五章溶剂萃取和浸取.pptVIP

第五章 溶剂萃取和浸取 萃取（extraction）指任意两相之间的传质过程。 溶剂萃取法是利用一种溶质组分（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。 ;溶剂萃取法应用于： 抗菌素、有机酸、维生素、激素等发酵产物工业规模的提取上。 溶剂萃取法的优点： 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、容易实现自动化控制 。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 。 ;生物质萃取与传统萃取的比较; 第一节 溶剂萃取何谓萃取过程;物理萃取;2）溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位 在溶质B的影响下溶剂分子相互作用形成可容纳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 3）溶质质点B进入溶剂A形成的空位 溶质的质点B进入溶剂A形成的空位，溶质分子B与溶剂分子A之间也存在相互作用力。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 ;4） “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。 （1）两种惰性溶剂（不能形成氢键的溶剂，如烷烃、苯、四氯化碳等）互溶 （2）水向油中溶解 （3）油向水中溶解 （4）水和乙醇的溶解 ;;2、溶剂的互溶性规律 物质分子之间的作用力与物质种类有关，作用力包括较强的氢键力和较弱的范德华力。氢键力与化合键能相比较弱，但比范德华力要强得多。 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，如烷烃、四氯化碳、苯等，称惰性溶剂。 ②?A???溶剂：只有电子受体的溶剂，如氯仿、二氯甲烷等，能与电子供体形成氢键。 ③?B型溶剂：只有电子供体的溶剂，如酮、醛、醚、酯等，萃取溶剂中的TBP(磷酸三丁酯)、叔胺等。 ;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，因氢键的结合形式不同又可分成三类： 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，例如邻硝基苯酚等。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。 两种溶剂混合后形成的氢键比混合前增加或强度更大，则有利于互溶，否则不利于互溶。 ;;;;3、溶剂的极性 介电常数能预测该化合物是极性的还是非极性的。 介电常数是一个化合物极化程度的量度。可通过该物质在电容器二极板间的静电容量C来决定。 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。 ;;一个良好的溶剂具备的条件: ①有很大的萃取容量，即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物； ②有良好的选择性，理想情况是只萃取产物而不萃取杂质； ③与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面张力小或适中； ④溶剂的回收和再生容易； ⑤???? 化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥???? 经济性好，价廉易得； ⑦ ???? 安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。 生物工业上常用的溶剂有酯类、醇类和酮类等 ;;4、分配定律和分配系数 从料液中提取出来的物质称为溶质； 用来萃取产物的溶剂常称为萃取剂； 溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶液称为萃取液； 被萃取出溶质后的料液称萃余液。 分配定律成立的条件： 1）稀溶液 2）溶质对溶剂互溶性没有影响 3）必须是同一种分子类型（不发生缔合或离解）;分配定律： 在一定温度一定压力的条件下，溶质分配在两个互不相溶的溶剂中，达到平衡时溶质在两相中的活度之比为一常数，这个现象即为之，比例常数为分配系数。;;弱电解质的萃取 弱酸或弱碱性溶质在水相中