溶剂萃取过程新技术进展.pdf
《溶剂萃取过程新技术进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《溶剂萃取过程新技术进展.pdf(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第2 3 卷第2 期 2 0 0 8 年6 月 河北工业大学成人教育学院学报 J o u m a l0 fA d u l tE d u c a t i o nS c h o o lo fH e b e iU n i v e r s i t yo fT b c h n 0 1 0 9 y V 0 1 2 3N o 2 J u n 2 0 0 8 溶剂萃取过程新技术进展木 王朋1邵拥军2 张文林1赵新强1 ( 1 河北工业大学天津3 1 3 0 ;2 天津市普莱特科技发展有限公司天津3 3 8 4 ) 摘要:阐述了近年来溶剂萃取的新进展。认为反胶团溶剂萃取、超临界流体萃取、微波萃 取、电泳萃取、超
2、声萃取、预分散萃取、磁场协助溶剂萃取、液膜萃取、内耦合萃取反交替分离 过程、离子液体萃取等是溶剂萃取发展的新方向。溶剂萃取已成为一项得到广泛应用的分 离提纯技术。 关键词:溶剂萃取;新进展;新方向 中图法分类号:T Q 0 2 8 ,3文献标识码:A文章编号:1 0 0 8 9 1 l x ( 2 0 0 8 ) 0 2 0 0 4 0 0 6 N e wP r o g r e s si nS o l V e n tE x t r a c t i o n W a n gP e n 9 1 S h a oY o n 幽u n 2 Z h a n gW e n l i n l Z h a oX i
3、 n q i a n 9 1 ( 1 H e b e iU I I i v e r s 时o f1 k h I I o l o 科。T i a 哪i n3 0 0 1 3 0 C h i 船; 2 1 r i a n j i nP l a t e1 k h 肿I o 韶& D e V e l o p m e n tC o L t d ,T i 粕j i I l3 0 0 3 8 4 ,C M 岫) A b s t r a c t :N e wp m g r e s si ns o l V e n te x t r a c t i o ni nr e c e n ty e a r sw a sp
4、 r e s e n t e d N e wd i r e c t i o n sf o rt h e s o l v e n te x t r a c t i o ni sb e l i e v e dt ob er e v e r s em i c e l l es o l v e n te x t r a c t i o n , s u p e r c r i t i c a ln u i ds o l v e n t e x t r a c t i o n 。m i c r o w a v ea s s i s t a n ts o l v e n te x t r a c t i o
5、 n , e l e c t r 0s o l v e n te x t r a c t i o n ,u l t r a s o n i cs o l v e n te x t m c t i o n ,p r e d i s p e r s e ds o l v e n te x t r a c t i o n ,m a g n e t i cf i l e da s s i s t e ds 0 1 V e n te x t r a c i o n ,l i q u i dm e m b r a n es o l v e n te x t r a c t i o n ,i n n e r
6、 c o u p l i n ge x n a c t i o n s t r i p p i n gs e p a r a t i o np I D c e s sa n di o n i cl i q u i ds o l V e n te x t r a c t i o n T h es o l v e n te x t r a c t i o nh a sb e e naw i d e l yu s e dt e c h n o l o g yf o rs e p a m t i o np r o c e s sa n dp u r i f i c a t i o n K e yw o
7、 r d s :s o l V e n te x t r a c t i o n ;n e wp r o g r e s s ;n e wd i r e c t i o n s 溶剂萃取是重要的传质单元操作,其基本原理足通过溶质在两种互不相溶( 或部分互溶) 的液相之 间分配不同的性质来实现液体混合物溶质之间的分离或提纯。溶剂萃取通常在常温或较低温度下进 行,具有能耗低的特点,较适用于热敏性物质的分离,可实现经济效益较佳的逆流操作,有利于连续化的 大规模生产。其应用范围已遍及石油、化工、湿法冶金、医药、原子能、生物工程、新材料、环境保护等领 域。溶剂萃取法具有选择性高、分离效果好的优点。 本文
8、将从萃取介质、接触方式、过程强化三大方面对溶剂萃取过程进展进行介绍。 收稿日期:2 0 0 7 一0 4 1 1 作者简介:王朋( 1 9 7 0 一) ,男,河北工业大学土木学院讲师。 第2 期王朋等溶剂萃取过程新技术进展 4 1 1 萃取介质进展 1 1 反胶团溶剂萃取( R M s E ) 反胶团溶剂萃取( R e v e r 8 em i c e l l es o l v e n te x t m c t i o n ) 是当今极受重视的萃取新技术之一。随着工业 发展,在生物制品中,如使用传统的溶剂萃取分离蛋白质及酶,会使它们发生变性,为了满足这类生物化 工的需要,发展了反胶团萃取技术
9、【2 。采用这种技术提取与分离蛋白质及酶,既能保证它们不被有机试 剂破坏,又能获得高萃取率,所以R M s E 技术在一些生物化工制品中得到了广泛的应用”4 J 。 当水溶液中表面活性剂浓度超过一定值( 称为临界胶束浓度) 时,表面活性剂单体会聚集成胶束,亦 称为胶团。在胶团中,表面活性剂的非极性端朝内聚集在一起,形成一个疏水空腔,而极性端朝外,使胶 团能稳定地溶于水中。如果在菲极性的有机溶剂中,表面活性剂浓度超过一定值时,表面活性剂单体也 会聚集成聚集体,这时就是极性端朝内聚集在一起,形成一个亲水空腔,而非极性端朝外,使聚体胶团也 能稳定的溶于水中,这种聚集体称之为反胶团。利用反胶团,可以把
10、一些亲水憎油的物质包藏在亲水空 腔里,而溶解于非极性有机溶剂中。 反胶团溶剂萃取正是利用反胶团的这一性质达到分离的目的,如蛋白质可以被反胶团包藏而进入 有机相,改变其条件,又能回到水相。反胶团内表面足荷负电的,使用的表面活性剂性质不同,荷电情况 也不同。根据异电相吸原理,反胶团可以对蛋白质进行选择性萃取,改变条件可以改变选择性和萃取效 率。水相p H 值也影响蛋白质的荷电荷与反胶团内表面所荷电荷的相互作用,而且影响反胶团对蛋白质 的溶解能力和稳定性。在实际操作中,优化控制条件,使反胶团萃取技术有效地提取、分离蛋白质。 反胶团溶剂萃取是一项重要的萃取新技术,今后在生物化工、冶金、环保等领域将发挥
11、有效作用。 1 2 超临界流体萃取( S F S E ) 超临界流体技术( s u p e r c d t i c a ln u i ds 0 1 v e n te x t l I a c t i o n ) 是一项迅速发展的新技术,也是近些年来热点 研究课题。文献 5 全面阐述了它的应用现状,认为这一技术有广阔的应用前景。 所谓超I 临界流体,是指处于临界温度( T c ) 和临界压力( P c ) 以上的流体。这种流体兼有气液两相的 特点,它既有气体的低粘度和高扩散系数的特点,又具有流体的高密度和良好溶解性能。当流体的压力 和温度变化时,对溶解能力有很大的影响。因此,可以通过改变温度和压力
12、来调节组份的溶解度。将这 一技术应用于萃取体系中,显示出许多优点,除了优于一般的精馏和萃取技术外,其能量消耗也较小。 在操作中,优选温度和压力,就可能把一些元素的分配比提高,使元素问的分离系数增大。现在常使用 的超临界流体有c O :、氨、乙烯、丙烯、水等。因为c O :容易达到I 临界压力和临界温度,其化学性质稳定, 无毒、无臭、无腐蚀性,因而容易得到纯产品,所以它是最为常用的临界流体1 6 1 。 使用超临界流体作为萃取剂,从液体和固体中萃取特定组份,可以达到某些元素或化合物分离的目 的。该技术已在医药、食品、石油化工、精细化工、生物及环境分析中样品的前处理和废物处理等领域得 到实际应用。
13、 超临界流体萃取技术必须使萃取剂处于超I 临界状态,需要专门的设备,使其应用受到一定限制。 1 3 离子液体萃取分离( I L S E ) 离子液体萃取分离( I o n i cl i q u i ds o l v e n te x t m c t i o n ) 是指利用在室温附近很大的温度范围内均呈液态 的离子化合物作为溶剂进行液液萃取分离的一种方法。离子液体体系中没有分子而均为离子,因此具 有很高的导电性,同时具有挥发性低、不易燃、对热稳定、对环境无污染等优点,是一种环境友好的绿色 溶剂一 。用离子液体萃取水溶液中有机物质,表现出和其他的萃取剂相类似的一些性质。H u d d l e s
14、 t o nJ G 等喁3 以甲基咪唑类的离子液体作为萃取剂对于多种有机物进行了萃取。结果发现,离子液体一水体 系中的分配系数一般比正辛醇一水体系低一个数量级。这说明离子液体中带电荷基团浓度高,整体具 4 2 河北工业大学成人教育学院学报 2 0 0 8 年 有较强的极性。研究中发现具有带电基团或者较强氢键的一些有机酸和有机碱的分配系数有随p H 值 摆动的现象,分配系数在物质取分子状态时为最大值。然而C u l lSG 等一1 对离子液体和乙酸丁酯提取 红霉素一A 的效果进行比较后得出不同的结论。当p H 值在5 9 时,两者的分配系数基本相同,都达到 2 0 2 5 。但是对于p H 值在
15、1 0 1 1 时,两者的行为很不同。红霉素一A 的p K a 为8 6 ,对于乙酸丁酯萃 取而言,当p H 值高于8 6 时,红霉素获得最大的分配系数,这个时候恰好它以分子形式存在。而采用离 子液体时,分配系数在p H 值为9 以后发生急剧的下降。这与H u d d l e s t o nJG 等哺1 认为对于离子液体而 言分子形式可以取得最大的分配系数的看法产生一定的矛盾。但是不论是哪种情况,体系中都有分配 系数随p H 值的摆动效应,利用这一点可以实现经典的萃取溶剂所进行的萃取与反萃。 在使用离子液体萃取完成以后,存在产品和离子液体的分离和离子液体的回收问题,虽然有些情况 下可以利用p
16、H 值摆动效应,但是对于许多情况并不适用。而如果采用水进行萃取回收则应用范围仅限 于亲水性物质,而采用精馏方法则对于不易挥发和热不稳定的物质不适用,若采用有机溶剂的液液萃取 过程则存在交叉污染问题。B l a n c h a r dLA 【l 驯等应用c O :萃取离子液体中的萘从而实现对离子液体的回 收进行了研究,结果表明利用C O :萃取离子液体中的萘获得了9 4 9 6 的回收率,不但实现了纯物质 产品和离子液体的回收,而且由于离子液体没有对C O :相造成任何的污染,真正实现了绿色工艺。 由于离子液体可以通过变化阴阳离子来进行分子设计从而可以适应不同的体系,这一点对分离过 程极为有利。
17、同时离子液体的低挥发性、低溶解性,可以将经济因素和环境因素结合于一体而实现真正 意义上的可持续发展。 2 接触方式进展 2 1 预分散萃取( P S E ) 预分散萃取( P r e d i s p e r s e ds o l v e n te x t r a c t i o n ) 的原理是首先把萃取剂及溶剂制备成高度分散的微小颗 粒,然后与料液混合,由于这些微小颗粒有巨大的表面积,因此,就可使用小相比,即少量的有机相。这 种方法在萃取体系中具有很大的有机相界面积,有利于传质,能提高萃取效率。 制备高度分散的微小颗粒有二种形式,一种是胶质液体泡沫( c o l l o i d a lL i
18、 q u i dA p h o m ,简称C L A ) ,另 一种是胶质气体泡沫( C o u o i d a lG a sA p h o m ,c G A ) 。前者是由含油溶性表面活性剂油相液滴和含水溶性 表面活性剂的水质滑腻( s o a p y ) 壳层构成,后者则把上述的油相液滴换成气体。C L A 和C G A 都是分散于 连续水相的泡沫,c L A 直径在1 2 0 m 范围,C G A 一般大于2 5 斗m 。C L A 与C G A 在P S E 过程中的应用 是由于它们具有良好的稳定性和巨大的表面积。c L A 在制备后处于聚泡沫或双液体泡沫状态。其特征 可用相体积比描述
19、,如相体积比为9 ,C L A 单个泡沫直径为2 皿,则油水总界面面积为2 7 0 0 m 2 L 。对体 积为6 0 的气体,泡沫直径为2 4 些m 的c G A ,其气一水总界面面积为1 5 0 m 2 L 。这么大的界面积非常有 利于传质和萃取。 预分散萃取作业可在单级简单萃取器内完成。萃取器中先注入料液,C L A 和C G A 分别从萃取器底 部输入,c L A 吸附在C G A 上,由于密度差增大,C L A 的上升速度变大。c L A 的上升过程,就是含萃取剂 的有机相通过界面从料液中萃取溶质的过程,这一过程传质效率很高,可以得到很高的萃取效率。 P s E 技术是刚起步研究的新
20、技术,其研究的重点是c L A 和c G A 。预计随着对c L A 、C G A 的结构、大 小、稳定性及其影响因素以及P S E 过程的研究,P S E 技术会逐步完善起来,其应用前景是美好的。 2 2 液膜萃取( L M s E ) 液膜萃取( L i q u i dm e m b r a n es o l v e n te x t L a c t i o n ) 技术主要是指乳状液膜萃取,乳状液膜是一种双重乳 状体系,首先把不相溶的有机相和反萃相搅拌制成乳状液,然后将这种乳状液分散到萃取料液中,萃取 料液可称为第三相,也可叫外相,乳状液滴包裹的反萃相为内相,外相与内相之间的膜相即是液膜
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 溶剂萃取 过程 新技术 进展
链接地址:https://www.31doc.com/p-3334377.html