1、 萃 取 又 称 溶 剂 萃 取 或 液 液 萃 取 （ 以 区 别 于 固 液 萃 取 ,即 浸 取 ） ， 亦 称抽 提 （ 通 用 于 石 油 炼 制 工 业 ） ， 是 一 种 用 液 态 的 萃 取 剂 处 理 与 之 不 互 溶 的双 组 分 或 多 组 分 溶 液 ， 实 现 组 分 分 离 的 传 质 分 离 过 程 ， 是 一 种 广 泛 应 用 的单 元 操 作 。 利 用 相 似 相 溶 原 理 ， 萃 取 有 两 种 方 式 ： 液 -液 萃 取 ， 用 选 定 的 溶 剂 分 离 液 体 混 合 物 中 某 种 组 分 ， 溶 剂 必 须 与 被萃 取 的 混 合 物
2、 液 体 不 相 溶 ， 具 有 选 择 性 的 溶 解 能 力 ， 而 且 必 须 有 好 的 热 稳 定性 和 化 学 稳 定 性 ， 并 有 小 的 毒 性 和 腐 蚀 性 。 如 用 苯 分 离 煤 焦 油 中 的 酚 ； 用有 机 溶 剂 分 离 石 油 馏 分 中 的 烯 烃 ； 用 CCl4 萃 取 水 中 的 Br2. 固 -液 萃 取 ， 也 叫 浸 取 ， 用 溶 剂 分 离 固 体 混 合 物 中 的 组 分 ， 如 用 水 浸 取甜 菜 中 的 糖 类 ； 用 酒 精 浸 取 黄 豆 中 的 豆 油 以 提 高 油 产 量 ； 用 水 从 中 药 中 浸 取有 效 成
3、分 以 制 取 流 浸 膏 叫 “渗 沥 ”或 “浸 沥 ”。 虽 然 萃 取 经 常 被 用 在 化 学 试 验 中 ， 但 它 的 操 作 过 程 并 不 造 成 被 萃 取 物 质化 学 成 分 的 改 变 （ 或 说 化 学 反 应 ） ， 所 以 萃 取 操 作 是 一 个 物 理 过 程 。 萃 取 是 有 机 化 学 实 验 室 中 用 来 提 纯 和 纯 化 化 合 物 的 手 段 之 一 。 通 过 萃取 ， 能 从 固 体 或 液 体 混 合 物 中 提 取 出 所 需 要 的 化 合 物 。 这 里 介 绍 常 用 的 液 液 萃 取 。 编 辑 本 段原 理原 理 示
4、意 图利 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 1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 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
5、， 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 。 属 于 物 理 变 化 。 用 公 式 表 示 。 CA/CB=K CA.CB 分 别 表 示 一 种 化 合 物 在 两 种 互 不 相 溶 地 溶 剂 中 的 量 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
6、 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 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 剂 在 水溶 液 中 的 溶 解 度 ， 常 可 提 高 萃 取 效 果 。 要 把 所 需 要 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
7、 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 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
8、 理 ， 经 二 次 萃 取 后 ， 则 有 w2/V =K 即 (w1-w2)/S w2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S 因 此 ， 经 n 次 提 取 后 : wn=w0 ( KV ) KV+S 当 用 一 定 量 溶 剂 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
9、 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 。 仪 器 :分 液 漏 斗 用 四 氯 化 碳 萃 取 碘 水 中 的 碘常 见 萃 取 剂 ： 水 ， 苯 ， 四 氯 化 碳 要 求 ： 萃 取 剂 和 原 溶 剂 互 不 混 溶 萃 取 剂 和 溶 质 互 不 发 生 反 应 溶 质 在 萃 取 剂 中 的 溶 解 度 远 大 于 在 原 溶 剂 中 的 溶 解 度 相 关 规 律 ： 有 机 溶 剂 溶 易 于
10、有 机 溶 剂 ， 极 性 溶 剂 溶 易 于 极 性 溶 剂 ， 反之 亦 然 audislee 简 单 点 说 给 你 听 ： 萃 取 是 利 用 两 者 的 溶 解 度 不 同 。 萃 取 ， 溶 解原 理 ， 比 如 说 现 在 A 跟 B 混 在 一 块 ， 有 一 种 溶 剂 C， 它 与 A 相 溶 ， 但 不 与B 相 溶 ， 那 么 我 们 可 以 在 AB 的 混 合 液 中 加 入 C， 此 时 A 溶 入 于 C， 与 B 分离 ， 化 学 里 边 讲 的 “分 层 “。 编 辑 本 段沿 革1842 年 E.-M.佩 利 若 研 究 了 用 乙 醚 从 硝 酸 溶 液
11、 中 萃 取 硝 酸 铀 酰 。 1903年 L.埃 迪 兰 努 用 液 态 二 氧 化 硫 从 煤 油 中 萃 取 芳 烃 ， 这 是 萃 取 的 第 一 次 工 业 应用 。 20 世 纪 40 年 代 后 期 ， 生 产 核 燃 料 的 需 要 促 进 了 萃 取 的 研 究 开 发 。 现 今萃 取 已 应 用 于 石 油 馏 分 的 分 离 和 精 制 ， 铀 、 钍 、 钚 的 提 取 和 纯 化 ， 有 色 金 属 、稀 有 金 属 、 贵 重 金 属 的 提 取 和 分 离 ， 抗 菌 素 、 有 机 酸 、 生 物 碱 的 提 取 ， 以 及废 水 处 理 等 。 编 辑 本
12、 段方 法向 待 分 离 溶 液 （ 料 液 ） 中 加 入 与 之 不 相 互 溶 解 （ 至 多 是 部 分 互 溶 ） 的 萃取 剂 ， 形 成 共 存 的 两 个 液 相 。 利 用 原 溶 剂 与 萃 取 剂 对 各 组 分 的 溶 解 度 （ 包 括经 化 学 反 应 后 的 溶 解 ） 的 差 别 ， 使 它 们 不 等 同 地 分 配 在 两 液 相 中 ， 然 后 通 过两 液 相 的 分 离 ， 实 现 组 分 间 的 分 离 。 如 碘 的 水 溶 液 用 四 氯 化 碳 萃 取 ， 几 乎 所有 的 碘 都 移 到 四 氯 化 碳 中 ， 碘 得 以 与 大 量 的 水
13、 分 开 。 最 基 本 的 操 作 是 单 级 萃 取 。 它 是 使 料 液 与 萃 取 剂 在 混 合 过 程 中 密 切 接触 ， 让 被 萃 组 分 通 过 相 际 界 面 进 入 萃 取 剂 中 ， 直 到 组 分 在 两 相 间 的 分 配 基 本达 到 平 衡 。 然 后 静 置 沉 降 ， 分 离 成 为 两 层 液 体 ， 即 由 萃 取 剂 转 变 成 的 萃 取 液和 由 料 液 转 变 成 的 萃 余 液 。 单 级 萃 取 达 到 相 平 衡 时 ， 被 萃 组 分 B 的 相 平 衡比 ， 称 为 分 配 系 数 K， 即 ： K yB/xB 式 中 yB 和 x
14、B 分 别 为 B 组 分 在 萃 取 液 中 和 萃 余 液 中 的 浓 度 。 浓 度 的 表 示方 法 需 考 虑 组 分 的 各 种 存 在 形 式 ， 按 同 一 化 学 式 计 算 。 若 料 液 中 另 一 组 分 D 也 被 萃 取 ， 则 组 分 B 的 分 配 系 数 对 组 分 D 的 分 配系 数 的 比 值 ， 即 B 对 D 的 分 离 因 子 ,称 为 选 择 性 系 数 ， 即 ： KBKD yBxD/(xByD) 1 时 ,组 分 B 被 优 先 萃 取 ; 1 表 明 两 组 分 在 两 相 中 的 分 配 相 同 ，不 能 用 此 萃 取 剂 实 现 此
15、两 组 分 的 分 离 。 单 级 萃 取 对 给 定 组 分 所 能 达 到 的 萃 取 率 （ 被 萃 组 分 在 萃 取 液 中 的 量 与原 料 液 中 的 初 始 量 的 比 值 ） 较 低 ， 往 往 不 能 满 足 工 艺 要 求 ， 为 了 提 高 萃 取 率 ，可 以 采 用 多 种 方 法 ： 多 级 错 流 萃 取 。 料 液 和 各 级 萃 余 液 都 与 新 鲜 的 萃 取 剂接 触 ,可 达 较 高 萃 取 率 。 但 萃 取 剂 用 量 大 ， 萃 取 液 平 均 浓 度 低 。 多 级 逆 流萃 取 。 料 液 与 萃 取 剂 分 别 从 级 联 （ 或 板 式
16、 塔 ） 的 两 端 加 入 ， 在 级 间 作 逆 向流 动 ， 最 后 成 为 萃 余 液 和 萃 取 液 ,各 自 从 另 一 端 离 去 。 料 液 和 萃 取 剂 各 自 经过 多 次 萃 取 ， 因 而 萃 取 率 较 高 ， 萃 取 液 中 被 萃 组 分 的 浓 度 也 较 高 ， 这 是 工业 萃 取 常 用 的 流 程 。 连 续 逆 流 萃 取 。 在 微 分 接 触 式 萃 取 塔 （ 见 萃 取 设 备 ）中 ,料 液 与 萃 取 剂 在 逆 向 流 动 的 过 程 中 进 行 接 触 传 质 ,也 是 常 用 的 工 业 萃 取方 法 。 料 液 与 萃 取 剂 之
17、 中 ， 密 度 大 的 称 为 重 相 ， 密 度 小 的 称 为 轻 相 。 轻 相自 塔 底 进 入 ， 从 塔 顶 溢 出 ； 重 相 自 塔 顶 加 入 ， 从 塔 底 导 出 。 萃 取 塔 操 作 时 ，一 种 充 满 全 塔 的 液 相 ,称 连 续 相 ;另 一 液 相 通 常 以 液 滴 形 式 分 散 于 其 中 ， 称分 散 相 。 分 散 相 液 体 进 塔 时 即 行 分 散 ， 在 离 塔 前 凝 聚 分 层 后 导 出 。 料 液 和 萃取 剂 两 者 之 中 以 何 者 为 分 散 相 ， 须 兼 顾 塔 的 操 作 和 工 艺 要 求 来 选 定 。 此 外
18、 ，还 有 能 达 到 更 高 分 离 程 度 的 回 流 萃 取 和 分 部 萃 取 。 编 辑 本 段应 用多 级 液 液 萃 取 器萃 取 与 其 他 分 离 溶 液 组 分 的 方 法 相 比 ， 优 点 在 于 常 温 操 作 ， 节 省 能 源 ， 不 涉及 固 体 、 气 体 ， 操 作 方 便 。 萃 取 在 如 下 几 种 情 况 下 应 用 ， 通 常 是 有 利 的 ： 料 液 各 组 分 的 沸 点 相 近 ， 甚 至 形 成 共 沸 物 ， 为 精 馏 所 不 易 奏 效 的 场 合 ，如 石 油 馏 分 中 烷 烃 与 芳 烃 的 分 离 ， 煤 焦 油 的 脱 酚
19、 ； 低 浓 度 高 沸 组 分 的 分离 ， 用 精 馏 能 耗 很 大 ， 如 稀 醋 酸 的 脱 水 ； 多 种 离 子 的 分 离 ， 如 矿 物 浸 取液 的 分 离 和 净 制 ， 若 加 入 化 学 品 作 分 部 沉 淀 ， 不 但 分 离 质 量 差 ,又 有 过 滤操 作 ， 损 耗 也 大 ； 不 稳 定 物 质 （ 如 热 敏 性 物 质 ） 的 分 离 ， 如 从 发 酵 液 制 取青 霉 素 。 萃 取 的 应 用 ， 目 前 仍 在 发 展 中 。 元 素 周 期 表 中 绝 大 多 数 的 元 素 ， 都可 用 萃 取 法 提 取 和 分 离 。 萃 取 剂 的 选 择 和 研 制 ， 工 艺 和 操 作 条 件 的 确 定 ， 以及 流 程 和 设 备 的 设 计 计 算 ， 都 是 开 发 萃 取 操 作 的 课 题 。 2
