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固-液萃取,也叫浸取,用溶劑分離固體混合物中的組分,如用水浸取甜菜中的糖類;用酒精浸取黃豆中的豆油以提高油產(chǎn)量;用水從中藥中浸取有效成分以制取流浸膏叫“滲瀝”或“浸瀝”。
雖然萃取經(jīng)常被用在化學(xué)試驗中,但它的操作過程并不造成被萃取物質(zhì)化學(xué)成分的改變(或說化學(xué)反應(yīng)),所以萃取操作是一個物理過程。
萃取是有機化學(xué)實驗室中用來提純和純化化合物的手段之一。通過萃取,能從固體或液體混合物中提取出所需要的物質(zhì)
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向待分離溶液(料液)中加入與之不相互溶解(至多是部分互溶)的萃取劑,形成共存的兩個液相。利用原溶劑與萃取劑對各組分的溶解度(包括經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后的溶解)的差別,使它們不等同地分配在兩液相中,然后通過兩液相的分離,實現(xiàn)組分間的分離。如碘的水溶液用四氯化碳萃取,幾乎所有的碘都移到四氯化碳中,碘得以與大量的水分開。
基本的操作是單級萃取。它是使料液與萃取劑在混合過程中密切接觸,讓被萃組分通過相際界面進入萃取劑中,直到組分在兩相間的分配基本達到平衡。然后靜置沉降,分離成為兩層液體,即由萃取劑轉(zhuǎn)變成的萃取液和由料液轉(zhuǎn)變成的萃余液。單級萃取達到相平衡時,被萃組分B的相平衡比,稱為分配系數(shù)單級萃取對給定組分所能達到的萃取率(被萃組分在萃取液中的量與原料液中的初始量的比值)較低,往往不能滿足工藝要求,為了提高萃取率,可以采用多種方法:①多級錯流萃取。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸,可達較高萃取率。但萃取劑用量大,萃取液平均濃度低。②多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯(lián)(或板式塔)的兩端加入,在級間作逆向流動,后成為萃余液和萃取液,各自從另一端離去。料液和萃取劑各自經(jīng)過多次萃取,因而萃取率較高,萃取液中被萃組分的濃度也較高,這是工業(yè)萃取常用的流程。③連續(xù)逆流萃取。在微分接觸式萃取塔(見萃取設(shè)備)中,料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質(zhì),也是常用的工業(yè)萃取方法。料液與萃取劑之中,密度大的稱為重相,密度小的稱為輕相。輕相自塔底進入,從塔頂溢出;重相自塔頂加入,從塔底導(dǎo)出。萃取塔操作時,一種充滿全塔的液相,稱連續(xù)相;另一液相通常以液滴形式分散于其中,稱分散相。分散相液體進塔時即行分散,在離塔前凝聚分層后導(dǎo)出。料液和萃取劑兩者之中以何者為分散相,須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此外,還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取
萃取與其他分離溶液組分的方法相比,優(yōu)點在于常溫操作,節(jié)省能源,不涉及固體、氣體,操作方便。萃取在如下幾種情況下應(yīng)用,通常是有利的:①料液各組分的沸點相近,甚至形成共沸物,為精餾所不易奏效的場合,如石油餾分中烷烴與芳烴的分離,煤焦油的脫酚;②低濃度高沸組分的分離,用精餾能耗很大,如稀醋酸的脫水;③多種離子的分離,如礦物浸取液的分離和凈制,若加入化學(xué)品作分部沉淀,不但分離質(zhì)量差,又有過濾操作,損耗也大;④不穩(wěn)定物質(zhì)(如熱敏性物質(zhì))的分離,如從發(fā)酵液制取青霉素。842年 E.-M.佩利若研究了用溶液中萃取硝酸鈾酰。1903年L.埃迪蘭努用液態(tài)二氧化硫從煤油中萃取芳烴,這是萃取的一次工業(yè)應(yīng)用
萃取的應(yīng)用,目前仍在發(fā)展中。元素周期表中絕大多數(shù)的元素,都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制,工藝和操作條件的確定,以及流程和設(shè)備的設(shè)計計算,都是開發(fā)萃取操作的課題