(生化工程课件)有机溶剂萃取.ppt

1、萃取-用一种溶剂将产物自另一种溶剂用一种溶剂将产物自另一种溶剂中提取出来，达到浓缩和提纯的目的中提取出来，达到浓缩和提纯的目的18 18 有机溶剂萃取有机溶剂萃取特点特点（1 1）萃取过程有选择性萃取过程有选择性（2 2）能与其它步聚相配合能与其它步聚相配合（3 3）通过相转移减少产品水解通过相转移减少产品水解（4 4）适用于不同规模适用于不同规模（5 5）传质快传质快（6 6）毒性与安全环境问题毒性与安全环境问题溶剂体积为样品溶液的溶剂体积为样品溶液的30303535。振荡几次振荡几次打开活塞打开活塞Gas蒸气逸出（也叫放气）蒸气逸出（也叫放气）絮状物絮状物（乳化）（乳化）有机相有机相水相水

2、相水相和絮状物水相和絮状物静置分层静置分层激烈振摇激烈振摇1 1 2min2min有机相有机相35次次如为稀溶液，可用浓度代替活度如为稀溶液，可用浓度代替活度 分配系数分配系数 K K C1/C2 C1/C2萃取相浓度萃取相浓度/萃余相浓度萃余相浓度 应用前提条件应用前提条件（1 1）稀溶液稀溶液（2 2）溶质对溶剂互溶没有影响溶质对溶剂互溶没有影响（3 3）必须是同一分子类型必须是同一分子类型 在有机相中，物质不发生缔合而成单在有机相中，物质不发生缔合而成单分子形式，则单分子化合物的浓度符分子形式，则单分子化合物的浓度符合分配定律合分配定律K0AH/AH（18a）K0B/B （18b）用分析

3、方法不能单独测定水相中游离酸及游离碱浓度，只能测定游离酸和其负离子或游离碱和其正离子浓度的总浓度。K0AH（Kp+H+）（185a）c.H+K0B（Kp+H+）（185b）c.H+式中式中c为为 用分析方法测得的水相中物质的总浓用分析方法测得的水相中物质的总浓度度c AH+A-（186a）c B+BH+（186b）由（185）解出解出AH 和和B,可得有机相中物质浓度与水相中总浓度及pH之间的关系 AH K0.c H+（18-7a）（Kp+H+）B K0.c H+（Kp+H+）（18-7b）K与与pH之间的关系之间的关系 H+K=K0 Kp+H+（18-8a）KpK=K0 Kp+H+（18-8

4、）溶质在两相的分配决定于溶剂的选择和水相的溶质在两相的分配决定于溶剂的选择和水相的pH 溶剂特性对萃取过程的影响溶剂特性对萃取过程的影响（1 1）萃取过程的选择性萃取过程的选择性 分离因子分离因子（2 2）溶剂选择溶剂选择 介电常数介电常数除除选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要求求溶剂与被萃取的液相互溶度要小，黏度低，溶剂与被萃取的液相互溶度要小，黏度低，界面张力适中，使相的分散和两相分离有利界面张力适中，使相的分散和两相分离有利溶剂的回收和再生容易，化学稳定性好溶剂的回收和再生容易，化学稳定性好溶剂的价廉易得溶剂的价廉易得溶剂的安全性好，如闪点高

5、、低毒等溶剂的安全性好，如闪点高、低毒等18.3 水相条件对萃取的影响 1 pH 2 温度 3 盐析 4 带溶剂（离子对）pH值一方面影响分配系数一方面影响分配系数弱碱性红霉素，当弱碱性红霉素，当pH9.8时，在乙酸戊酯与时，在乙酸戊酯与水相（发酵液）间的分配系数为水相（发酵液）间的分配系数为44.7,而在而在pH5.5时，红霉素在水相（缓冲液）与乙时，红霉素在水相（缓冲液）与乙酸戊酯间的分配系数为酸戊酯间的分配系数为14.4另一方面对选择性也有影响另一方面对选择性也有影响酸性物质一般在酸性下萃取到有机溶剂，而酸性物质一般在酸性下萃取到有机溶剂，而碱性杂质则成盐而留在水相。如为酸性杂碱性杂质则

6、成盐而留在水相。如为酸性杂质则应根据其酸性强弱，选择合适的质则应根据其酸性强弱，选择合适的pH，尽可能除去尽可能除去盐析盐析 加入盐析剂可使产物在水中溶解度降加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中低，而易于转入溶剂中 另一反面也能减少有机溶剂在水中溶另一反面也能减少有机溶剂在水中溶解度解度带溶剂带溶剂 带溶剂带溶剂是指一种物质，能和欲提取是指一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于溶的生物物质形成复合物，而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下，又容剂中，此复合物在一定条件下，又容易分解。易分解。乳化乳化是一种液体分散在另一种不相混是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现

7、象。合的液体中的现象。乳化产生后，会使有机溶剂相和水相乳化产生后，会使有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带即发酵液废分层困难，出现两种夹带即发酵液废液中夹带有机溶剂微滴，意味发酵单液中夹带有机溶剂微滴，意味发酵单位的损失，溶剂相中夹带发酵液微滴，位的损失，溶剂相中夹带发酵液微滴，精制困难精制困难有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液乳浊液一种是以油滴分散在水中，为一种是以油滴分散在水中，为O/W型乳浊液；型乳浊液；另一种是水以水滴分散在油中，为另一种是水以水滴分散在油中，为W/O型型 表面活性剂的存表面活性剂的存在，容易形成乳在，容易形成乳

8、化剂化剂 18.4.2 乳浊液的稳定条件和乳浊液乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型的类型乳浊液稳定剂和下列因素有关乳浊液稳定剂和下列因素有关界面上保护膜是否形成界面上保护膜是否形成液滴是否带电液滴是否带电介质的黏度介质的黏度 离子型的表面活性剂，离子型的表面活性剂，除形成保护膜外，除形成保护膜外，还会使分散相液滴带电荷。还会使分散相液滴带电荷。如图如图18-718-7*（1）过滤和离心分离）过滤和离心分离*（2）加热）加热*（3）稀释法）稀释法*（4）加电解质）加电解质*（5）吸附法）吸附法*（6）顶替法）顶替法*（7）转型法）转型法18.4.4 常用的去乳剂常用的去乳剂 在生物合成工业上较在生物

9、合成工业上较常使用的去乳化剂有常使用的去乳化剂有两种两种一种是阳离子表面活性一种是阳离子表面活性剂溴代十五烷基吡啶。剂溴代十五烷基吡啶。另一种为阴离子表面活另一种为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠性剂十二烷基磺酸钠18.5 萃取方式和理论收得率的萃取方式和理论收得率的计算计算 工业上萃取操作包括三步骤工业上萃取操作包括三步骤混合混合 料液和萃取剂充分混合形成乳浊料液和萃取剂充分混合形成乳浊液，生物物质自料液转入萃取剂中。液，生物物质自料液转入萃取剂中。分离分离 将乳浊液分成萃取相和萃余相将乳浊液分成萃取相和萃余相溶剂溶剂 回收混合通常在搅拌罐中进行；回收混合通常在搅拌罐中进行；也可以将料液和萃取

10、剂以很高的速度也可以将料液和萃取剂以很高的速度在管道内混合，湍流很高，为管道萃在管道内混合，湍流很高，为管道萃取；也可利用在喷射泵内涡流混合进取；也可利用在喷射泵内涡流混合进行萃取的为喷射萃取。行萃取的为喷射萃取。对于利用混合对于利用混合-分离器的萃取过程，分离器的萃取过程，按其操作方式分类，可以分成单级按其操作方式分类，可以分成单级萃取和多级萃取，后者又分为错流萃取和多级萃取，后者又分为错流萃取和逆流萃取，也可将错流和逆萃取和逆流萃取，也可将错流和逆流结合起来操作流结合起来操作18.5.1 18.5.1 单级萃取单级萃取 离子对离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶反应萃取就是使目标溶质与溶剂通

11、过络合反应，酸碱反应或离子交剂通过络合反应，酸碱反应或离子交换反应生成可溶性的复合的络合物，换反应生成可溶性的复合的络合物，易从水相转移到有机溶剂易从水相转移到有机溶剂/萃取系统中。萃取系统中。主要有两类萃取剂主要有两类萃取剂*（1）有机磷类萃取剂）有机磷类萃取剂*（2）胺类萃取剂）胺类萃取剂 两种情况下，萃取剂都要溶解在稀释剂中两种情况下，萃取剂都要溶解在稀释剂中。稀释剂的选择稀释剂的选择A 分配系数分配系数B 选择性选择性C 毒性毒性D 水溶性水溶性E 稳定性稳定性F 黏度和密度黏度和密度G 第三相的形成第三相的形成（1）青霉素的萃取）青霉素的萃取1 理解概念：分配系数，分离因子，溶解度参数，介理解概念：分配系数，分离因子，溶解度参数，介电电常数，常数，HLB 值值，萃取因素，萃取因素，带带溶溶剂剂2 生物物生物物质质的萃取与的萃取与传统传统的萃取相比有哪些不同点？的萃取相比有哪些不同点？3 pH 对对弱弱电电解解质质的萃取效率有何影响？的萃取效率有何影响？4 发发酵液乳化酵液乳化现现象是如何象是如何产产生的？生的？对对分离分离纯纯化化产产生生何影响何影响?如何有效消除乳化如何有效消除乳化现现象？象？