萃取设备__错流萃取_逆流萃取.ppt

第八章 萃取设备及计算 第1节 萃取设备 一、萃取原理和基本过程 1、基本概念 溶剂萃取法：是指利用物质在互不混溶的两相（有机相和水溶液相）中溶解度的不同，依据分配定律，提取和分离物质的一种方法。 在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。 混合液中欲分离的组分称为溶质。 混合液中的原溶剂称稀释剂。 萃剂提取了溶质成为萃取相，分离出萃取相后剩余的混合液成为萃余相。 2、液-液萃取的分类 （1）物理萃取 ① 概念：进行萃取的体系是多相多组分体系，在萃取过程中不发生化学反应。 在一个多组分两相体系中，溶质自动地从化学位大的一相转移到化学位小的一相，其过程是自发进行的。 萃取过程符合Nerst分配定律。 ②分配定律的应用条件 必须是稀溶液 溶质对溶剂的互溶度没有影响 溶质在两相中必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。 ③萃取工艺操作方式 单级萃取 多级萃取 2、液-液萃取的分类 （2）化学萃取 在萃取过程中常伴随有化学反应，包括相内反应与相界面上的反应。这类萃取统称为化学萃取（反应萃取）。 根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理，大致可分为五类，即络合反应、阳离子交换反应、离子缔合反应、加合反应和带同萃取反应等。 3、萃取的基本过程 流程：混合→分离→溶剂回收（见图） 4、影响溶剂萃取的主要因素 （1）主要影响因素 pH：根据萃取药物性质确定 温度：低温操作 盐析作用：增大萃取度，有助于分相。 溶剂的性质 （2）溶剂的选择 分配系数尽量大 分离因素大于1 料液与萃取溶剂互溶度尽量小 毒性低 化学性质稳定，腐蚀性小 价格便宜，来源方便 ——常用：乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇 5、双水相萃取 （1）概念 双水相现象：当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。 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。 5、双水相萃取 （2）可以构成双水相的体系有： 离子型高聚物－非离子型高聚物（分子间斥力）：如PEG－DEXTRAN 高聚物－相对低分子量化合物（盐析作用）：如PEG－硫酸铵基本原理 5、双水相萃取 （3）影响双水相萃取的主要因素 界面张力、成相高聚物的分子量、电化学分配、疏水反应、生物亲和分配、温度等。 （4）应用 生物大分子（蛋白质、酶、核酸、干扰素等）及细胞和细胞器（病毒、叶绿体、线粒体、细胞膜等）的提取。 5、双水相萃取 （5）特点 操作条件温和，在常温常压下进行； 两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，两相易分散； 两相的相比随操作条件而变化； 上下两相密度差小，一般在10 g/L，因此两相分离较困难； 易于连续操作，处理量大，成本较低，适合工业应用。 二、萃取设备 （一）组成、功能及分类 1、萃取体系的组成及功能 液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。 混合设备：使料液与萃取剂充分混合形成乳浊液，欲分离的生物产品自料液转入萃取剂中。 分离设备：将萃取后形成的萃取相和萃余相进行分离。 溶剂回收设备：把萃取液中的生物产品与萃取溶剂分离并加以回收。 2、分类 （二）混合设备 1、混合管 （1）工作原理 萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流动实现液体混合。 强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间10~20s。 （2）特点 混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏度的流体。 2、喷射式混合器 （1）类型及作用 弯头交错喷嘴混合器、同向射流混合器、孔板射流混合器 （2）特点 喷射式混合器是一种体积小效率高的混合装置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设备投资小，但需要料液在较高的压力下进入混合器。 （三）混合清澄槽 混合清澄槽是一种单件组合式萃取设备，每一级均由一个混合器与一个澄清器组成。 优点：级数可增减，既可连续操作也可间歇操作，级效率高，操作稳定，操作弹性大，结构简单；缺点是动力消耗大，占地面积大。 原料液及溶剂同时加入混合器内，经搅拌后流入澄清器，进行沉降，即重相沉至底部形成重相层，而轻相浮入器上部，形成轻相层。轻相层及重相层分别由其排出口引出。 （四）分离设备 1、离心分离设备 高速离心机：碟片式，4000~6000rpm 超速离心机：管式，＞10000rpm 三相倾析式：固体、重液、轻液 2、离心萃取设备（萃取分离同设备） 重液、轻液两相快速充分混合并快速分离 分为逐级接触式和微分接触式两类 优点：结构紧凑，生产强度高，物料停留时间短、分离效果好 缺点：结构复杂，制造困难，造价高，能耗大 三、液-液萃取操作要点 1、选择合适的分散相 2、选择合适