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1、1摘 要萃 取 是 在 两 个 液 相 间 进 行 。 大 部 分 萃 取 采 用 一 个 是 水 相 。 另一 个 是 有 机 相 。 但 有 机 相 易 使 蛋 白 质 等 生 物 活 性 物 质 变 性 。 最 近 ，发 现 有 一 些 高 分 子 水 溶 液 （ 如 分 子 量 从 几 千 到 几 万 的 聚 乙 二 醇 硫酸 盐 水 溶 液 ） 可 以 分 为 两 个 水 相 ， 蛋 白 质 在 两 个 水 相 中 的 溶 解 度有 很 大 的 差 别 。 故 可 以 利 用 双 水 相 萃 取 过 程 分 离 蛋 白 质 等 溶 于 水的 生 物 产 品 。 例 如 用 聚 乙 二
2、 醇 （ PEG Mr 为 6000） /磷 酸 钾 系 统 从大 肠 杆 菌 匀 浆 中 提 取 -半 乳 糖 苷 酶 。 这 是 一 个 很 有 前 途 的 新 的 分离 方 法 ， 特 别 适 用 于 生 物 工 程 得 出 的 产 品 的 分 离 。萃取技术是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，这里将介绍几种常用的萃取技术，有溶剂萃取、双水相萃取、凝胶萃取三种，本文将分别从它们的原理、过程及应用三方面介绍，这些技术广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。关键字 溶剂萃取 双水相萃取 凝胶萃取 原理 过程 应用2目 录摘要- 1目录- 2一、 溶剂萃取
3、- 31 原理- 32 过程- 53 应用- 5二、 双水相萃取- 61 原理- 62 过程- 73 应用- 8三、 凝胶萃取- 81 原理- 82 过程- 103 应用- 11参考文献- 113第一章溶剂萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程。溶质：被萃取的物质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度1、原理溶剂萃取法也称液液萃取法，简称萃取法。萃取法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密度不同将两相分
4、开。有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释剂、溶剂。有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂的性能更好。从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类，如氯化三烷基甲胺（N263） 、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。水相即是要处理的废水。溶 剂 萃 取利 用 化 合 物 在 两 种 互 不 相 溶 （ 或 微 溶 ） 的 溶 剂 中 溶 解 度 或 分配 系 数 的 不 同 ， 使 化 合 物 从 一 种 溶 剂 内 转 移 到 另 外 一 种 溶 剂 中 。经 过 反 复 多 次 萃 取 ， 将 绝 大 部 分 的 化 合 物 提 取 出 来 。 分 配 定 律 是 萃 取 方
5、法 理 论 的 主 要 依 据 ， 物 质 对 不 同 的 溶 剂 有着 不 同 的 溶 解 度 。 同 时 ， 在 两 种 互 不 相 溶 的 溶 剂 中 ， 加 入 某 种 可溶 性 的 物 质 时 ， 它 能 分 别 溶 解 于 两 种 溶 剂 中 ， 实 验 证 明 ， 在 一 定温 度 下 ， 该 化 合 物 与 此 两 种 溶 剂 不 发 生 分 解 、 电 解 、 缔 合 和 溶 剂化 等 作 用 时 ， 此 化 合 物 在 两 液 层 中 之 比 是 一 个 定 值 。 不 论 所 加 物质 的 量 是 多 少 ， 都 是 如 此 。 用 公 式 表 示 。 CA/CB=KCA
6、.CB 分 别 表 示 一 种 化 合 物 在 两 种 互 不 相 溶 地 溶 剂 中 的 摩 尔 浓 度 。K 是 一 个 常 数 ， 称 为 “分 配 系 数 ”。 有 机 化 合 物 在 有 机 溶 剂 中 一 般 比 在 水 中 溶 解 度 大 。 用 有 机 溶剂 提 取 溶 解 于 水 的 化 合 物 是 萃 取 的 典 型 实 例 。 在 萃 取 时 ， 若 在 溶解 度 ， 常 可 提 高 萃 取 效 果 。 4要 把 所 需 要 的 水 溶 液 中 加 入 一 定 量 的 电 解 质 （ 如 氯 化 钠 ） ， 利用 “盐 析 效 应 ”以 降 低 有 机 物 和 萃 取 溶
7、 剂 在 水 溶 液 中 的 化 合 物 从 溶液 中 完 全 萃 取 出 来 ， 通 常 萃 取 一 次 是 不 够 的 ， 必 须 重 复 萃 取 数 次 。利 用 分 配 定 律 的 关 系 ， 可 以 算 出 经 过 萃 取 后 化 合 物 的 剩 余 量 。 设 ： V 为 原 溶 液 的 体 积 w0 为 萃 取 前 化 合 物 的 总 量 w1 为 萃 取 一 次 后 化 合 物 的 剩 余 量 w2 为 萃 取 二 次 后 化 合 物 的 剩 余 量 w3 为 萃 取 n 次 后 化 合 物 的 剩 余 量 S 为 萃 取 溶 液 的 体 积 经 一 次 萃 取 ， 原 溶 液
8、 中 该 化 合 物 的 浓 度 为 w1/V； 而 萃 取 溶 剂 中 该化 合 物 的 浓 度 为 (w0-w1)/S； 两 者 之 比 等 于 K， 即 ： w1/V =K w1=w0 KV(w0-w1)/S KV+S同 理 ， 经 二 次 萃 取 后 ， 则 有 w2/V =K 即(w1-w2)/Sw2=w1 KV =w0 KVKV+S KV+S因 此 ， 经 n 次 提 取 后 : wn=w0 ( KV )KV+S单级萃取：使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混合，静止后分成两层。多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程，分离效率高，产品回收率高，溶剂用量少。当 用 一 定 量 溶 剂
9、 时 ， 希 望 在 水 中 的 剩 余 量 越 少 越 好 。 而 上 式KV/(KV+S)总 是 小 于 1， 所 以 n 越 大 ， wn 就 越 小 。 也 就 是 说 把 溶剂 分 成 数 次 作 多 次 萃 取 比 用 全 部 量 的 溶 剂 作 一 次 萃 取 为 好 。 但 应该 注 意 ， 上 面 的 公 式 适 用 于 几 乎 和 水 不 相 溶 地 溶 剂 ， 例 如 苯 ， 四氯 化 碳 等 。 而 与 水 有 少 量 互 溶 地 溶 剂 乙 醚 等 ， 上 面 公 式 只 是 近 似的 。 但 还 是 可 以 定 性 地 指 出 预 期 的 结 果 。 水 相 与 一
10、 完 全 或 部 分 不 相 溶 的 有 机 相 密 切 接 触 后 ， 水 相 中 的溶 质 转 入 有 机 相 ， 并 在 两 相 中 重 新 分 配 的 过 程 。 由 于 它 能 有 效 地从 含 量 很 低 的 铀 矿 浸 出 液 中 分 离 、 富 集 和 提 纯 原 子 能 工 业 中 应 用的 铀 。 分 配 比 、 萃 取 率 和 分 离 系 数 物 质 M 在 水 相 和 有 机 相 之 间 的 重新 分 配 服 从 能 斯 脱 (Nernst)分 配 定 律 ， 即 在 一 定 温 度 下 ：Kd M0/M5M0、 M分 别 表 示 平 衡 时 溶 质 在 水 相 和 有
11、 机 相 中 的 浓 度 ， Kd 为分 配 系 数 。 当 含 有 溶 质 的 两 相 溶 液 接 近 于 理 想 溶 液 ， 且 溶 质 在 两相 中 的 分 子 状 态 相 同 ， 温 度 一 定 时 ， Kd 为 常 数 。 2、过程溶剂萃取的工艺过程，除了萃取和反萃取这两个主要工序以外，还包括负载有机相的洗涤和贫有机相再生两个工序。 由有机萃取剂、添加剂和有机溶剂（稀释剂）组成的有机相，从溶液（或矿浆）中萃取铀，萃余水相在回收有机相后尾弃；负载铀的有机相采用洗涤剂，通过洗涤去除部分杂质；然后用反萃取剂把铀转入水相，得到反萃取成品液，用于制备铀化合物产品。如果反萃取过程中还有部分杂质留
12、在有机相中，需要采用其它试剂（再生剂）使这些杂质转入水相，同时使有机相再生，达到可以返回萃取的目的。萃取-洗涤-反萃取-再生-萃取，加上从水相中回收有机相，这就是溶剂萃取工艺的全部过程。每个具体的工艺流程，可以根据实际情况的需要，决定采用全部或部分工序。3、应用萃 取 剂 在 使 用 过 程 中 ， 有 机 相 必 须 能 够 再 生 和 反 复 使 用 ， 才有 工 业 应 用 的 价 值 。 溶 于 水 相 的 溶 质 与 有 机 溶 剂 接 触 后 ， 经 过 物理 或 化 学 作 用 ， 部 分 或 几 乎 全 部 转 移 到 有 机 相 的 过 程 。 又 称 液 液萃 取 。 是
13、一 种 分 离 技 术 ， 主 要 用 于 物 质 的 分 离 和 提 纯 ， 具 有 装 置简 单 、 操 作 容 易 的 特 点 ， 既 能 用 来 分 离 、 提 纯 大 量 物 质 ， 更 适 合于 微 量 或 痕 量 物 质 的 分 离 、 富 集 ， 广 泛 应 用 于 分 析 化 学 、 原 子 能 、冶 金 、 电 子 、 环 境 保 护 、 生 物 化 学 和 医 药 等 领 域 。溶剂萃取法广泛地应用于冶金和化工行业中。在黄金行业中，用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究，在国外，其成熟技术已经工业应用多年。用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导。6在我国，1997
14、年由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。第二章双水相萃取利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。1、原理某 些 亲 水 性 高 分 子 聚 合 物 的 水 溶 液 超 过 一 定 浓 度 后 可 以 形 成两 相 ， 并 且 在 两 相 中 水 分 均 占 很 大 比 例 ， 即 形 成 双 水 相 系 统（ aqueous two-phase system,ATPS） 。 利 用 亲 水 性 高 分 子 聚 合物 的 水 溶 液 可 形 成 双 水 相 的 性 质 ， Albertsson 于 20 世 纪 50 年 代后 期 开 发 了 双 水 相 萃 取 法 （ aqueous two-phase extraction） ，又 称 双 水 相 分 配 法 。 20 世 纪
