萃取和浸取技術(shù)

第一節(jié)溶劑萃取

將所選定的某種溶劑，加入到液體混合物中，根據(jù)混合物中不同組分在該溶劑中的溶解度不同，將需要的組分分離出來，這個(gè)操作過程稱為溶劑萃取。萃取操作的基本過程如圖3-1所示。原料液（液體混合物）由A、B兩組分組成，若待分離的組分為A，則稱A為溶質(zhì)，B組分為原溶劑（或稱稀釋劑），加入的溶劑稱為萃取劑S。首先將原料液和溶劑加入混合器中，然后進(jìn)行攪拌。萃取劑與原料液互不相溶，混合器內(nèi)存在兩個(gè)液相。通過攪拌可使其中一個(gè)液相以小液滴的形式分散于另一相中，造成很大的相接觸面積，有利于溶質(zhì)A由原溶劑B向萃取劑S擴(kuò)散。

第一節(jié)溶劑萃取A在兩相之間重新分配后，停止攪拌，將兩液相放入澄清器內(nèi)，依靠?jī)上嗟拿芏炔钸M(jìn)行沉降分層。上層為輕相，通常以萃取劑S為主，并溶入較多溶質(zhì)A，同時(shí)含有少量B，為萃取相，以E表示；下層為重相，以原溶劑B為主及未擴(kuò)散溶質(zhì)A，同時(shí)含有少量的S，稱為萃余相，以R表示。在實(shí)際操作中，也有輕相為萃余相，重相為萃取相的情況。萃取相和萃余相都是A、B、S的均相混合物，為了得到分離后的A組分，應(yīng)除去溶劑S，稱為溶劑回收。回收后的溶劑S，可供循環(huán)使用。通常用蒸餾的方法回收S，如果溶質(zhì)A很難揮發(fā)，也可用蒸發(fā)的方法回收S。萃取相脫去溶劑S后，稱為萃取液，以E`表示；萃余相脫去S后，稱為萃余液，以R`表示。第一節(jié)

溶劑萃取

圖3-1萃取過程示意圖由此可見，一個(gè)完整的萃取過程應(yīng)包括：原料液（A+B）與萃取劑（S）的充分混合，以完成溶質(zhì)（A）由原溶劑（B）轉(zhuǎn)溶到萃取劑S的傳質(zhì)過程；萃取相與萃余相的分離過程；從兩相中回收溶劑S最后得到產(chǎn)品的過程。下面以溶劑萃取為例，介紹萃取過程的理論基礎(chǔ)。第一節(jié)溶劑萃取一、溶劑萃取的理論基礎(chǔ)1．物質(zhì)的溶解和相似相溶原理一種物質(zhì)（溶質(zhì)）均勻地分散在另一種物質(zhì)（溶劑）中的過程，稱為溶解。從熱力學(xué)角度來看，一個(gè)溶解過程要能自動(dòng)進(jìn)行，體系的熵將增大。吉布斯自由能應(yīng)下降。當(dāng)△G<0時(shí)，溶解自動(dòng)進(jìn)行；△G=0達(dá)到溶解平衡；△G>0時(shí)，溶解不能進(jìn)行。△G=△H–T△S（3-1）△H=△E+△(PV)（3-2）第一節(jié)溶劑萃取式中

G——吉布斯自由能，J；H——焓，J；S——熵，J.K—1；E——能量，J；P——壓力，Pa;V——體積，m3;T——熱力學(xué)溫度，K。一般溶解過程，壓力和體積的變化很小，熵的變化引起吉氏函數(shù)的變化也很小，因此可忽略熵、體積和壓力的變化，只考慮體系能量的變化。第一節(jié)溶劑萃取溶解過程能量的變化，從以下三個(gè)方面綜合考慮。（1）溶質(zhì)A各質(zhì)點(diǎn)的相互分離。原先是固態(tài)或液態(tài)的溶質(zhì)A，先分離成單個(gè)的分子或離子，這個(gè)過程需要吸收能量△H1。對(duì)離子晶體而言該能量等于晶格能，對(duì)液體分子而言是汽化能或升華能。根據(jù)分子間作用力大小的一般規(guī)律可知，該作用力一般順序?yàn)椋悍菢O性物質(zhì)<極性物質(zhì)<氫鍵物質(zhì)<離子型化合物。（2）溶劑S在溶質(zhì)A的作用下形成可容納A分子的空穴。此過程需吸收能量△H2,該能量大小與溶劑S分子之間的作用力大小有關(guān)，一般順序?yàn)椋悍菢O性物質(zhì)<極性物質(zhì)<氫鍵物質(zhì)。該能量大小△H2還與溶質(zhì)A的分子大小有關(guān)，溶質(zhì)A的分子大，則容納A質(zhì)點(diǎn)的空穴就要大些，所需破壞溶劑S的分子間作用力的能量就要多些。第一節(jié)溶劑萃取（3）溶質(zhì)A進(jìn)入溶劑S形成的空穴，A與S之間也存在作用力，此時(shí)放出能量△H3。該能量的大小順序?yàn)椋篈、S均為非極性分子<一為極性分子<均為極性分子<A被S溶劑化。所謂溶劑化是指一定數(shù)目的溶劑分子較牢固地結(jié)合在溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)上。根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)，體系吸收能量為正值，放出能量為負(fù)值。若△H1+△H2+△H3<0，△G<0,溶質(zhì)A自動(dòng)溶解于溶劑S中；若△H1+△H2+△H3=0，△G=0,溶質(zhì)A與溶劑S達(dá)到溶解平衡；若△H1+△H2+△H3>0，△G>0,溶質(zhì)A不能溶解于溶劑S中。第一節(jié)溶劑萃取目前還不能定量的解釋溶解的規(guī)律,用得較多的是相似相溶原理：相似物易溶解在相似物中。相似體現(xiàn)在二個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)相似，如分子的組成，官能團(tuán)，形態(tài)結(jié)構(gòu)和極性相似；二是溶質(zhì)A與溶劑S的相互作用力相似，即能量相似。兩種物質(zhì)如相互作用力相似，則能互相溶解。而分子間作用力與分子的極性緊密相關(guān)，故兩種物質(zhì)極性相似，則能互相溶解。下面先從能量的角度，說明相似相溶原理對(duì)溶解過程的應(yīng)用。（1）兩種不能形成氫鍵的溶劑，如烷烴、苯、四氯化碳等，在相互溶解過程中，吸收的能量△H1、△H2都很小，A與S相互作用放出的能量△H3足以補(bǔ)償吸收的能量，△G<0，因此溶解情況良好。第一節(jié)溶劑萃取（2）水向油中溶解。在溶解過程中，吸收的能量△H1很大，△H2較小，但水與油相互作用放出的能量△H3不足以補(bǔ)償吸收的能量，△G>0,故難以溶解。（3）油向水中溶解。在溶解過程中，吸收的能量△H1較小，而由于油的分子量比水大得多，吸收的能量△H2很大，兩者之間作用放出的能量△H3也不能補(bǔ)償所需的能量△H1，△H2，△G>0，故難以溶解。（4）水和乙醇的溶解。兩者都有氫鍵，△H1，△H2都很大，但水和乙醇相互之間能形成氫鍵，放出的能量△H3足以補(bǔ)償吸收的能量，△G<0,故水與乙醇能以任何比例相互溶解。第一節(jié)溶劑萃取

2．溶劑的互溶性規(guī)律在萃取操作中，萃取劑與原溶劑的互溶度對(duì)萃取操作有重大影響，因此必須對(duì)溶劑的互溶性規(guī)律有所了解。物質(zhì)分子之間的作用與物質(zhì)種類有關(guān)，分子間力包括氫鍵力和分子間作用力。氫鍵鍵能比化學(xué)鍵鍵能小得多，但氫鍵鍵能加上范得華力對(duì)分子物理性質(zhì)的影響很大。化合物分子中凡是和電負(fù)性大的原子相連的氫原子都有可能再和同一分子或另一分子內(nèi)的另一個(gè)電負(fù)性較大的原子相連接，這樣形成的鍵，叫做氫鍵。也就是說一個(gè)氫原子可以和兩個(gè)電負(fù)性大的原子相結(jié)合。如A—H……B，這里……表示氫鍵。形成氫鍵必須有兩個(gè)條件：可接受電子的電子受體，A—H……B中的H可接受電子；可提供孤對(duì)電子的電子供體，A—H……B中的B有孤對(duì)電子。F、O、N形成的氫鍵強(qiáng)，S、Cl形成的氫鍵較弱。第一節(jié)溶劑萃取按照生成氫鍵的能力，可將溶劑分成四種類型。（1）N型溶劑不能形成氫鍵，如烷烴、四氯化碳，苯等，稱惰性溶劑。（2）A型溶劑只有電子受體的溶劑。如氯仿，二氯甲烷等，能與電子供體形成氫鍵。（3）B型溶劑只有電子供體的溶劑，如酮、醛、醚、酯等，萃取溶劑中的磷酸三丁酯（TBP）胺等。（4）AB型溶劑

同時(shí)具備電子受體A—H和供B的溶劑，可締合成多聚分子。因氫鍵的結(jié)合形式不同，又可分為三類：

第一節(jié)溶劑萃取①AB（1）型

交鏈氫鍵締合溶劑，如水，多元醇，氨基取代醇，羥基羧酸，多元羧酸，多酚等。②AB（2）型

直鏈氫鍵締合劑，如醇、胺、羧酸等，見圖3-2。③AB（3）型

生成分子內(nèi)氫鍵，見圖3-2，這類分子因已生成分子內(nèi)氫鍵，同類分子間不再生成氫鍵，故AB（3）型溶劑的性質(zhì)與N型或B型分子相似。各類溶劑互溶性的規(guī)律，可由氫鍵形成的情況來推斷。由于氫鍵形成的過程，是釋放能量的過程，如果兩種溶劑混合后能形成氫鍵或形成的氫鍵強(qiáng)度更大，則有利互溶，否則不利于互溶。AB（1）型與N型幾乎不互溶，如水與四氯化碳，因?yàn)槿芙庖茐乃肿又g的氫鍵；A型、B型易互溶，如氯仿和丙酮混合后可形成氫鍵。第一節(jié)溶劑萃取圖3-3粗略地表示了各類溶劑的互溶性規(guī)律，為選擇萃取劑S提供了依據(jù)。圖3-2AB(2)型、AB(3)型舉例

圖3-3溶劑互溶性規(guī)律

第一節(jié)溶劑萃取

3．溶劑的極性溶劑萃取的關(guān)鍵是萃取劑S的選擇，萃取劑S既要與原溶劑互不相溶，又要與目標(biāo)產(chǎn)物有很好的互溶度。根據(jù)相似相溶原理，分子的極性相似，是選擇溶劑的重要依據(jù)之一。極性液體與極性液體易于相互混合，非極性液體與非極性液體易于相互混合。鹽類和極性固體易溶于極性液體中，而非極性化合物易溶于低極性或沒有極性的液體中。衡量一個(gè)化合物摩爾極化程度的物理常數(shù)是介電常數(shù)ε。兩物質(zhì)的介常數(shù)相似，兩物質(zhì)的極性相似。物質(zhì)的介電常數(shù)ε，可通過該物質(zhì)在電容器二極板間的靜電容量C來確定。第一節(jié)溶劑萃取

（3-3）

式中，C0是同一電容器在沒有任何介質(zhì)時(shí)的靜電容量值。在實(shí)際操作中，是在同一電容器中測(cè)出試樣的電容量和一個(gè)已知介電常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電容量，加以比較，獲得試樣的介電常數(shù)。介電常數(shù)可通過查物理化學(xué)手冊(cè)得到。通過測(cè)定萃取目標(biāo)物質(zhì)的介電常數(shù)，尋找極性相近的溶劑作為萃取劑，是溶劑選擇的重要方法之一。第一節(jié)溶劑萃取

4．分配定律和分離因數(shù)在恒溫恒壓條件下，溶質(zhì)A在互不相溶的兩相中達(dá)到分配平衡時(shí)，如果其在兩相中以相同的分子形態(tài)存在，則其在兩相中的平衡濃度之比為常數(shù)，稱為分配常數(shù)。這就是溶質(zhì)的分配平衡定律，簡(jiǎn)稱為分配定律。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：式中K——分配常數(shù)；C2——A在萃取相E中的濃度，mol/L；C1——A在萃合相R中的濃度，mol/L。

（3-4）第一節(jié)溶劑萃取分配常數(shù)是以相同分子形態(tài)存在于兩相中的溶質(zhì)濃度之比。但在多數(shù)情況下，特別是在化學(xué)萃取中，溶質(zhì)在各相中并非以同一種分子形態(tài)存在。因此，萃取過程中常用溶質(zhì)在萃取相E和萃余相R中的總濃度之比表示溶質(zhì)的分配平衡，該比值稱為分配系數(shù)，用k表示。對(duì)溶質(zhì)A在兩相中的分配系數(shù)。第一節(jié)溶劑萃取對(duì)原溶劑B在兩相中的分配系數(shù)顯然分配常數(shù)K是分配系數(shù)的特殊情況。不同體系有不同的分配系數(shù)值。對(duì)同一體系，分配系數(shù)一般不是常數(shù)，其值隨系統(tǒng)的溫度和溶質(zhì)的組成變化而變化。當(dāng)溶質(zhì)的組成變化不大時(shí)，在恒溫恒壓條件下，k為常數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)決定。一般情況下，習(xí)慣上取E相中的溶質(zhì)A的組成為分子，因此kA值越大，表示萃取效果越好。第一節(jié)溶劑萃取在萃取操作中，不僅要求萃取劑S對(duì)溶質(zhì)A的效果好，而且要求萃取劑S盡可能與原溶劑B不互溶，這種性質(zhì)稱為溶劑的選擇性，通常用分離因數(shù)β來表示。分離因數(shù)β也稱為分離因子，或選擇性系數(shù)。（3-5）式中β——分離因數(shù)萃取劑S對(duì)溶質(zhì)A和原溶劑B的選擇性系數(shù)；yA——溶質(zhì)A在萃取相E中的摩爾分?jǐn)?shù)；yB——原溶劑B在萃取相E中的摩爾分?jǐn)?shù)；第一節(jié)溶劑萃取

xA——溶質(zhì)A在萃余相R中的摩爾分?jǐn)?shù)；xB——原溶劑B在萃余相R中的摩爾分?jǐn)?shù)。分離因數(shù)β值越大，說明萃取分離的效果越好。若β=1，表示A、B兩組分在E相和R相中分配系數(shù)相等，不能用萃取的方法對(duì)A、B進(jìn)行分離。

5．影響因素（1）萃取劑對(duì)萃取的影響

根據(jù)萃取原理，分配定律和分離因數(shù)等知識(shí)，萃取劑對(duì)溶劑萃取的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一節(jié)溶劑萃取萃取劑S的選擇性。萃取劑S對(duì)溶質(zhì)A的分配系數(shù)要大，對(duì)原溶劑B的分配系數(shù)要小，分離因數(shù)β值大，萃取劑S的選擇性就好。只有選擇性好，才能利用不同溶質(zhì)在兩相中的分配平衡的差異實(shí)現(xiàn)萃取分離。萃取劑S與原溶劑B的互溶度要小。互溶度越小，溶質(zhì)A在萃取相E中的濃度就越高。萃取劑S與原溶劑B之間要有密度差。有利于萃取后的萃取相E與萃余相R分層。同時(shí)界面溶劑的張力要適中。溶劑的界面張力過小，分散后的液滴不易凝聚，產(chǎn)生乳化現(xiàn)象不利于分層，使兩相分離困難；溶劑的界面張力過大，兩相分散困難，單位體積內(nèi)的相界面面積小，對(duì)傳質(zhì)不利，但細(xì)小的液滴易凝聚對(duì)分離有利。一般情況下，傾向于選擇界面張力較大的溶劑。第一節(jié)溶劑萃取溶劑的粘度過大，不利于傳質(zhì)；溶劑的粘度小，不僅有利于傳質(zhì)，而且有利于兩相的混合與分離，還可節(jié)省操作和輸送過程的能量。因此常根據(jù)需要加入稀釋劑，降低溶劑的粘度。以上是萃取劑S對(duì)萃取分離的影響。在選擇萃取劑時(shí)除必須考慮上述因素外，還應(yīng)滿足下列要求：①不與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，不易燃，不易爆，毒性低，對(duì)設(shè)備的腐蝕性小；③價(jià)格低廉，來源方便；④容易回收和利用。在萃取操作中，萃取劑的回收操作往往是費(fèi)用最多的環(huán)節(jié)，回收萃取劑的難易，直接影響萃取操作的經(jīng)濟(jì)效益。回收萃取劑的主要方法是蒸餾和蒸發(fā)。用蒸餾的方法回收萃取劑，萃取劑與溶質(zhì)的相對(duì)揮發(fā)度要大，不形成恒沸物，且最好是含量低的組分是易揮發(fā)的，以便節(jié)約能源。用蒸發(fā)的方法回收萃取劑，萃取劑的沸點(diǎn)越小越易蒸發(fā)，以節(jié)省操作費(fèi)用。第一節(jié)溶劑萃取（2）溫度對(duì)溶劑萃取的影響

溫度升高，溶解度增加；但溫度過高，兩相互溶度增大，可能導(dǎo)致萃取分離不能進(jìn)行；溫度降低，溶解度減小。但溫度過低，溶劑粘度增大，不利于傳質(zhì)。因此要選擇適宜的操作溫度，有利于目標(biāo)產(chǎn)物的回收和純化。由于生物產(chǎn)物在較高溫度下的不穩(wěn)定，萃取操作一般在室溫或較低溫度下進(jìn)行。（3）原溶劑pH值對(duì)溶劑萃取的影響

pH值對(duì)分配系數(shù)有顯著影響。如青霉素在pH=2時(shí)，醋酸丁酯萃取液中青霉素烯酸可達(dá)青霉素含量的12.5%，當(dāng)pH>6.0時(shí)，青霉素幾乎全部分配在水相中。可見選擇適當(dāng)?shù)膒H值，可提高青霉素的收率。紅霉素是堿性電解值，在乙酸戊酯和pH=9.8的水相之間分配系數(shù)為44.7，而pH=5.5時(shí)，分配系數(shù)降至14.4。第一節(jié)溶劑萃取通過調(diào)節(jié)原溶劑B的pH值可控制溶質(zhì)的分配行為，提高萃取劑S的選擇性，同樣可以通過調(diào)節(jié)pH值來實(shí)現(xiàn)反萃取操作。反萃取是在萃取分離過程中，當(dāng)完成萃取后，為進(jìn)一步完成純化目標(biāo)產(chǎn)物或便于完成下一步分離操作的實(shí)施，往往需要將目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相。這種調(diào)節(jié)水相條件，將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的萃取操作稱為反萃取。例如在pH值在10～10.2的水溶液中萃取紅霉素，而反萃取則在pH=5.0的水溶液中進(jìn)行。（4）鹽析作用對(duì)溶劑萃取的影響無機(jī)鹽類如硫酸銨，氯化鈉等在水相中的存在，一般可降低溶質(zhì)A在水中的溶解度，使溶質(zhì)A向有機(jī)相中轉(zhuǎn)移。如萃取青霉素時(shí)加入NaCl，萃取維生素B12時(shí)添加（NH4）2SO4等。但鹽析劑的添加要適量，用量過多時(shí)可能促使雜質(zhì)也轉(zhuǎn)入有機(jī)相。第一節(jié)溶劑萃取二、溶劑萃取方式在工業(yè)生產(chǎn)操作中，完整的萃取操作應(yīng)該包括：①混合：原料液與萃取劑的充分混合，完成溶質(zhì)A由原溶劑B轉(zhuǎn)移到萃取劑S的過程；②分離：萃取相與萃余相分離過程；③萃取劑S的回收：從萃取相和萃余相中回收萃取劑S，供循環(huán)使用的過程。萃取操作流程按不同的分類方法，可分為間歇和連續(xù)，單級(jí)和多級(jí)萃取流程。在多級(jí)萃取流程中，又可分為多級(jí)錯(cuò)流和多級(jí)逆流萃取流程。

第一節(jié)溶劑萃取不論是何種萃取方式，萃取效率（級(jí)效率）是實(shí)際萃取級(jí)與理論級(jí)的比值。經(jīng)過萃取后，萃取相E與萃余相R為互成平衡的兩個(gè)液相，則稱為理論級(jí)。而工業(yè)生產(chǎn)中的萃取設(shè)備，若要達(dá)到理論級(jí)的狀態(tài)是不太可能的。因?yàn)檩腿∵^程是傳質(zhì)過程，隨著過程的進(jìn)行，傳質(zhì)推動(dòng)力越來越小，意味著要達(dá)到平衡需要無限長(zhǎng)時(shí)間，而工業(yè)萃取過程，兩相接觸的時(shí)間是有限的；其次兩相完全分離也是不可能的。引入理論級(jí)的概念是為了便于研究萃取級(jí)的傳質(zhì)情況，并可作為實(shí)際萃取級(jí)傳質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際萃取級(jí)則是通過實(shí)驗(yàn)得到的。在萃取操作過程的計(jì)算中，每一級(jí)均按理論級(jí)計(jì)算。第一節(jié)溶劑萃取

1．單級(jí)萃取單級(jí)萃取是液—液萃取中最簡(jiǎn)單的操作形式，一般用于間歇操作，也可用于連續(xù)操作。單級(jí)萃取流程示意圖見圖3-1，單級(jí)萃取常用設(shè)備——單級(jí)混合澄清器見圖3-4。

圖3-4單級(jí)混合澄清器

第一節(jié)溶劑萃取下面以間歇操作為例，說明單級(jí)萃取操作的計(jì)算。假定萃取劑全部進(jìn)入萃取相，料液中溶劑全部進(jìn)入萃余相，對(duì)（圖3-1）所示萃取過程進(jìn)行物料衡算，溶質(zhì)A在萃取前的總質(zhì)量應(yīng)等于萃取后的總質(zhì)量。式中H為料液中溶劑的質(zhì)量或物質(zhì)的量；L為萃取劑S的質(zhì)量或物質(zhì)的量；xF為初始料液B中溶質(zhì)A的濃度；yF為萃取劑S中溶質(zhì)A的濃度；x為萃取平衡后萃余相R中溶質(zhì)A的濃度；y為萃取平衡后萃取相E中溶質(zhì)A的濃度。在單級(jí)萃取中，初始萃取劑S中溶質(zhì)A的濃度一般為零（yF=0）。上式變?yōu)椋海?-6）（3-7）第一節(jié)溶劑萃取對(duì)于稀釋溶液，當(dāng)兩相萃取平衡時(shí)：

（3-8）把代入上式，可得：，同理可得：式中ε稱為萃取因子，為萃取平衡后萃取相E與萃余相R中溶質(zhì)量之比。單級(jí)萃取中，萃取相ε中溶質(zhì)A的量為L(zhǎng)x，溶質(zhì)A的總量為HxF，其收率或萃取分率η為二者的比值。

（3-9）第一節(jié)溶劑萃取

未被萃取的分率為：當(dāng)分配平衡關(guān)系為非線性方程時(shí)，用圖解法求算萃取平衡濃度就比較方便。在圖解法中，溶質(zhì)平衡關(guān)系式稱為平衡線方程，質(zhì)量衡算關(guān)系式稱為操作線方程。直線坐標(biāo)系上描點(diǎn)作圖，得到兩條曲線分別稱為平衡線和操作線，兩條線的交點(diǎn)坐標(biāo)即為萃取平衡時(shí)溶質(zhì)在兩相中的濃度。如圖3-5所示。圖3-5單級(jí)萃取的圖解計(jì)算第一節(jié)溶劑萃取

2．多級(jí)錯(cuò)流萃取單級(jí)萃取效率不高，萃余相中溶質(zhì)A的組成仍然很高。為使萃余相中溶質(zhì)A的組成達(dá)到要求值時(shí)，可采取多級(jí)錯(cuò)流萃取。其流程如圖3-6所示。圖3-6多級(jí)錯(cuò)流萃取流程示意圖

第一節(jié)溶劑萃取多級(jí)錯(cuò)流萃取是由幾個(gè)萃取器串聯(lián)組成，原料液自第一級(jí)進(jìn)入，各級(jí)均加入新鮮萃取劑S1，S2，……，Sn。由第一級(jí)放出的萃余相R1引入第二級(jí)，作為第二級(jí)的原料液，由新鮮萃取劑S2萃取，依次類推，直到第n級(jí)引出的萃余相Rn中含溶質(zhì)A的含量達(dá)到規(guī)定的值。各級(jí)所得的萃取相E1，E2，……，En匯集在一起進(jìn)入回收設(shè)備，回收萃取劑S供循環(huán)使用。經(jīng)過n級(jí)錯(cuò)流萃取，最終溶質(zhì)A在萃余相的濃度為Xn，在萃取相的濃度為Yn。第一節(jié)溶劑萃取設(shè)溶質(zhì)A在兩相中的分配均達(dá)到平衡狀態(tài)，則：

（i=1，2，……，n）設(shè)通入各級(jí)萃取中溶劑的用量相等，則第一級(jí)的物料衡算式為：其中y0為萃取劑S中溶質(zhì)A的濃度。當(dāng)y0=0時(shí)，

因?yàn)椋裕瑒t第一節(jié)溶劑萃取對(duì)于第二級(jí)同樣得到：對(duì)于第n級(jí)同理可得：解方程可得理論級(jí)數(shù)n為：(3-10)而萃取分率為：

第一節(jié)溶劑萃取萃余分率為：當(dāng)萃取平衡不符合線性關(guān)系時(shí)，用圖解法比解析法更方便。設(shè)平衡線方程為：若通入每一級(jí)中的萃取溶劑的用量相等，第i級(jí)的物料衡算式為：由此可得第i級(jí)的操作線方程：第一節(jié)溶劑萃取若各級(jí)加入的均為新鮮萃取劑S，則y0=0。第一級(jí)操作線方程為第二級(jí)操作線方程為第n級(jí)操作線方程為各操作曲線的斜率均為，分別通過x軸上的點(diǎn)（xF,0），（x1,0），…（xn-1,0）。具體解法見圖3-7。①首先在直角坐標(biāo)圖上，根據(jù)平衡線方程的數(shù)據(jù)，作出平衡線；②確定第一操作線的初始點(diǎn)（xF,0）。以為斜率，自F1點(diǎn)（xF,0）作直線與平衡線交于E1，E1點(diǎn)的坐標(biāo)為（x1,y1）,得出的第一級(jí)中萃余相與萃取相溶質(zhì)濃度。第一節(jié)溶劑萃取

③第二級(jí)的進(jìn)料濃度為x1，由E1點(diǎn)作垂線交x軸于F2點(diǎn)（x1,0），F(xiàn)2是第二級(jí)操作線的初始點(diǎn)。從F2點(diǎn)開始以斜率作直線與平衡線相交于E2點(diǎn)，E2點(diǎn)坐標(biāo)（x2,y2），即為第二級(jí)萃余相和萃取相的平衡溶質(zhì)濃度。圖3-7互不相溶體系多級(jí)錯(cuò)流萃取的圖解示意圖

第一節(jié)溶劑萃取④依照②、③步驟，依次作操作線，直到某操作線與平衡線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值（萃余相濃度）小于生產(chǎn)指標(biāo)為止。此時(shí)重復(fù)所做的操作線即為所需的級(jí)數(shù)。若入口處萃取劑S已帶有少量溶質(zhì)A，則y0≠0，在相圖上有一截距存在，垂線不與x軸相交，而是與平行x軸，截距為y0的直線相交，其余步驟與上述相同。若萃取劑S的入口處流量L不等時(shí)，則各操作線斜率不同。多級(jí)錯(cuò)流萃取流程特點(diǎn)是萃取的推動(dòng)力大，萃取效果好，但所用萃取劑量較大，回收萃取劑時(shí)能耗大，不經(jīng)濟(jì)，工業(yè)上此種流程較少。第一節(jié)溶劑萃取

3．多級(jí)逆流萃取將若干個(gè)單級(jí)萃取器分別串聯(lián)起來，料液和萃取劑分別從兩端加入，使料液和萃取液逆向流動(dòng)，充分接觸，即構(gòu)成多級(jí)逆流萃取操作。圖3—8為多級(jí)逆流萃取示意圖。萃取劑S從第一級(jí)加入，逐次通過第二、三…n各級(jí)萃取相E，從n級(jí)流出，濃度為yn；料液B從第n級(jí)加入，逐次通過n-1、…二、一各級(jí)，萃余相R由第一級(jí)排出，濃度為x1。

圖3-8多級(jí)逆流液液流程示意圖

第一節(jié)溶劑萃取設(shè)各級(jí)中溶質(zhì)的分配均達(dá)到平衡，第i級(jí)的物料衡算式為：平衡線方程為：對(duì)于第一級(jí)（i=1）,y0=0,解得：對(duì)于第二級(jí)：同理，對(duì)于第n級(jí)：

（3-11）

（3-12）第一節(jié)溶劑萃取該式為最終萃余相和料液溶質(zhì)之間的關(guān)系。若已知進(jìn)料液度（xF）、萃取因子（ε）和級(jí)數(shù)（n），即可計(jì)算萃余相中溶質(zhì)濃度（x1）。同樣可以計(jì)算出多級(jí)逆流萃取過程的萃余分率為：萃取分率η為：第一節(jié)溶劑萃取當(dāng)萃取平衡關(guān)系為非線性方程時(shí)，解析方法不適用。可用圖解法。見圖3-9。圖3-9互不相溶體系多級(jí)逆流萃取的圖解示意圖第一節(jié)溶劑萃取平衡線方程：對(duì)整個(gè)流程作物料衡算，得出操作線方程：

（3-13）①先在直角坐標(biāo)上繪出平衡線；②確定操作線的起始點(diǎn)A（x1,y0）、H（xF,yn），作出操作線。或根據(jù)A（x1,y0）和斜率繪出操作線。③在兩曲線之間作梯形線，至x小于給定值為止。梯級(jí)數(shù)即為理論級(jí)數(shù)。實(shí)際所需級(jí)數(shù)總大于理論級(jí)數(shù)。（如虛線所示）第一節(jié)溶劑萃取若平衡線為一過原點(diǎn)直線可用解析法求解。工業(yè)生產(chǎn)的萃取操作中，溶劑S與原溶劑B完全不互溶情況很少，為方便計(jì)算，通常將S與B互溶度很小的體系，近似按完全不互溶處理。在多級(jí)逆流萃取中，萃余相在最后一級(jí)與純?nèi)軇┫嘟佑|，使其所含溶質(zhì)A減少到最低程度，同時(shí)在各級(jí)中分別與平衡濃度更高的物料接觸，有利于傳質(zhì)的進(jìn)行。該流程消耗溶劑少，萃取效果好，所以在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。第一節(jié)溶劑萃取4．微分萃取微分萃取設(shè)備多為塔式設(shè)備，（見圖3-10）。原料液與溶劑中密度較大者（稱為重相）從塔頂加入，密度較小者自塔底加入。兩相中其中有一相經(jīng)分布器分散成液滴（稱為分散相），另一相保持連續(xù)（稱為連續(xù)相），分散的液滴在沉降或上浮過程中與連續(xù)相逆流接觸，進(jìn)行溶質(zhì)A由B相轉(zhuǎn)移到S相傳質(zhì)過程，最后輕相由塔頂排出，重相由塔底排出。圖3-10塔式液液萃取流程第一節(jié)溶劑萃取塔內(nèi)溶質(zhì)在其流動(dòng)方向的濃度變化是連續(xù)的；需用微分方程來描述塔內(nèi)溶質(zhì)的質(zhì)量守恒定律，因此稱為微分萃取。圖3-11是部分塔式設(shè)備示意圖。

圖3-11部分塔式萃取設(shè)備示意圖

第一節(jié)溶劑萃取微分接觸逆流萃取通常是在塔內(nèi)進(jìn)行的，萃取相與萃余相中的溶質(zhì)沿塔高連續(xù)變化，微分萃取的計(jì)算實(shí)質(zhì)上就是塔的高度計(jì)算。根據(jù)分配平衡，物料平衡和微分體積A△Z范圍內(nèi)重相中的物料衡算，可得出塔高的計(jì)算公式為：

（3-14）式中L——微分萃取器的高度（或塔高）；HTU——傳質(zhì)單元高度，代表萃取設(shè)備的效率，數(shù)值越小，達(dá)到一定程度的萃取所需塔的高度越小；NTU——傳質(zhì)單元數(shù)，反映了分離的難易。第一節(jié)溶劑萃取

5．分餾萃取分餾萃取是對(duì)多級(jí)逆流萃取的溶質(zhì)進(jìn)入體系的位置進(jìn)行了改進(jìn)，料液從中間位置引入。圖3-12是分餾萃取流程示意圖。圖3-12分餾萃取流程示意圖

第一節(jié)溶劑萃取如圖所示，進(jìn)料部位將萃取流程分為萃取段和洗滌段。重相從右端第n級(jí)進(jìn)入，此重相與進(jìn)料的組成相同但不含溶質(zhì)，在與萃取相逆流接觸的過程中，除去目標(biāo)產(chǎn)物中不希望有的第二種溶質(zhì)，相當(dāng)于“洗滌”。第二種物質(zhì)隨重相離開接觸器，結(jié)果使目標(biāo)產(chǎn)物純度增加而濃度減小，重相在此稱為洗滌劑；萃取劑S從左端第一級(jí)進(jìn)入，將“洗滌劑”帶走的目標(biāo)產(chǎn)物萃取出來，減少目標(biāo)產(chǎn)物損失，此段稱為萃取段，進(jìn)入進(jìn)料混合器，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物萃取，萃取后再進(jìn)入洗滌段對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行純化。與多級(jí)逆流接觸萃取相比，萃取段萃取溶質(zhì)，洗滌段提純?nèi)苜|(zhì)。分餾萃取顯著提高了目標(biāo)產(chǎn)物的純度。第一節(jié)溶劑萃取在分餾萃取計(jì)算中，平衡關(guān)系式為：對(duì)進(jìn)料級(jí)左端萃取級(jí)作物料衡算得：（i=1，2，…，k-1）對(duì)進(jìn)料級(jí)右端洗滌段做物料衡算得：（i=1，2，…，n）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的物料衡算得：入口處萃取劑S不含目標(biāo)產(chǎn)物y0=0;入口處洗滌劑不含目標(biāo)產(chǎn)物xn+1=0。第一節(jié)溶劑萃取在萃取段中：（i=1，2，…，k）其中在洗滌段中：（i=k，k+1，…，n）將三式結(jié)合可消去其中的xk和yk后，得：

（3-15）與總物料平衡式結(jié)合起來，就可對(duì)離開體系的輕重濃度求解。

第一節(jié)溶劑萃取

6．離子對(duì)/反應(yīng)萃取前面討論的液液萃取，萃取劑與溶質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)相似相溶原理在兩相間達(dá)到分配平衡而實(shí)現(xiàn)的。這類萃取稱為物理萃取。而化學(xué)萃取則是利用脂溶性萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)合物實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)向有機(jī)相的分配。離子對(duì)/反應(yīng)萃取屬于化學(xué)萃取范疇。在萃取過程中，萃取劑與溶質(zhì)通過配合反應(yīng)，酸堿反應(yīng)或離子交換反應(yīng)生成可溶性的配合物，實(shí)現(xiàn)從水相向有機(jī)相轉(zhuǎn)移。離子對(duì)/反應(yīng)萃取劑中主要有兩類萃取劑：（1）胺類萃取劑用溶解在稀釋劑中的長(zhǎng)鏈脂肪胺從水溶液中萃取帶質(zhì)子的有機(jī)化合物，如從發(fā)酵液中大規(guī)模回收檸檬酸。典型的胺類萃取劑如三辛胺（TOA）和二辛胺（DOA）。第一節(jié)溶劑萃取

（2）有機(jī)磷類萃取劑典型的有機(jī)磷類萃取劑有磷酸三丁酯（TBP）、氧化三辛基磷（TOPO）和二—2—乙基已基磷酸（DEHPA）。最初有機(jī)磷類萃取劑主要用于貴金屬和重金屬離子的萃取；后來用于萃取有機(jī)物，其分配比與醋酸丁酯等碳氧類萃取劑相比要高出很多。上述兩類萃取劑都需溶解在稀釋劑中。常用的稀釋劑有煤油、已烷、四氯化碳等有機(jī)溶劑，以改善萃取相的物理性質(zhì)。稀釋劑除應(yīng)具有萃取劑的選擇性、毒性、水溶性、穩(wěn)定性，黏度、密度等要求外，有兩點(diǎn)是很重要的。第一節(jié)溶劑萃取第一，分配系數(shù)。在萃取時(shí)分配系數(shù)要大于1.0，而在把目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相的反萃取過程中，分配系數(shù)應(yīng)小于0.1，只有這樣，才能提高反萃相中目標(biāo)產(chǎn)物的濃度。第二，當(dāng)被萃取的溶質(zhì)達(dá)到臨界值時(shí)，離子對(duì)/反應(yīng)萃取體系會(huì)形成第三相。所有的離子對(duì)都有一定的極性，因此在非極性的稀釋劑中穩(wěn)定性差，超過了離子對(duì)的溶解度就會(huì)從有機(jī)物中分離出第三相。離子對(duì)/反應(yīng)萃取體系具有選擇性高，溶劑損耗小，產(chǎn)物穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但由于對(duì)溶劑的毒性會(huì)引起產(chǎn)品殘留毒性影響健康，所以國(guó)內(nèi)外尚無應(yīng)用實(shí)例。第一節(jié)溶劑萃取

三、溶劑萃取過程中的工藝問題及處理在溶劑萃取過程中，兩相界面上經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。乳化是指液體以細(xì)小液滴的形式分散在另一不相溶的液體中。例如水以細(xì)小液滴的形式分散在有機(jī)相中，或有機(jī)溶劑以細(xì)小液滴的形式分散在水相中。在發(fā)酵液的溶劑萃取中產(chǎn)生乳化現(xiàn)象后，使水相和有機(jī)相分層困難，影響萃取分離操作的進(jìn)行。它可能產(chǎn)生兩種夾帶：萃余相中夾帶溶劑，目標(biāo)產(chǎn)物的收益率降低；萃取相中夾帶發(fā)酵液，給分離提純制造困難。一般形成乳狀液要有兩個(gè)條件：互不相溶的兩相溶劑和表面活性物質(zhì)。在發(fā)酵液中有蛋白質(zhì)和固體微粒，這些物質(zhì)具有表面活性劑的作用。因此溶劑萃取中，乳化現(xiàn)象極易發(fā)生。第一節(jié)溶劑萃取在形成的乳狀液中，如果表面活性物質(zhì)親水基團(tuán)強(qiáng)度大于親油基團(tuán)，易形成水包油型（O/W）型乳狀液；如果表面活性物質(zhì)親油基團(tuán)強(qiáng)度大于親水基團(tuán)，易形成油包水型（W/O）乳狀液。在發(fā)酵液溶劑萃取中，由蛋白質(zhì)引起的乳狀液是水包油型的（O/W）的。這種界面乳狀液可放置數(shù)月而不凝聚。一方面由于蛋白質(zhì)分散在兩相界面，形成無定形黏性膜保護(hù)作用，另一方面，發(fā)酵液中存在一定數(shù)量的固體顆粒，對(duì)于已產(chǎn)生的乳化層也有穩(wěn)定作用。因此，防止萃取過程發(fā)生乳化和破乳，就成為溶劑萃取提高萃取操作效率的重要課題。在發(fā)酵液溶劑萃取過程中，防止發(fā)生乳化現(xiàn)象的手段就是在實(shí)施萃取操作前，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過濾和絮凝沉淀處理，除去大部分蛋白質(zhì)及固體微粒，消除引起水相乳化因素。第一節(jié)溶劑萃取發(fā)生乳化后，可根據(jù)乳化的程度和乳狀液的性質(zhì)，采用適當(dāng)?shù)钠迫槭侄巍Ｈ榛潭炔粐?yán)重時(shí)，可采用過濾和離心沉降的方法。針對(duì)乳狀液和界面型活性劑類型，加入相反的界面活性劑，促使乳狀液轉(zhuǎn)型變型性。對(duì)于水包油型（O/W）乳狀油，加入十二烷基磺酸鈉，可使乳狀液從O/W型向W/O型轉(zhuǎn)化，但由于溶液條件不允許W/O型號(hào)乳濁液的形成，從而達(dá)到破乳的目的。破乳的其他方法還有；加入強(qiáng)電解質(zhì)，破壞乳狀液雙電層的化學(xué)法；加熱、稀釋吸附的物理法；加入表面活性更強(qiáng)物質(zhì)，把界面活性替代出來的頂替法等等。但這些方法耗時(shí)、耗能、耗物，最好在實(shí)施溶劑萃取操作前，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，從源頭上消除乳化現(xiàn)象的發(fā)生。第二節(jié)浸取

浸取是固液萃取的通稱。用萃取劑S自固體（B也稱為載體或惰性物質(zhì)）中溶解某一種（或多種）溶質(zhì)A的單元操作過程稱為浸取。浸取是溶質(zhì)A從固相轉(zhuǎn)移至液相的傳質(zhì)過程。在浸取操作中首先是萃取劑S與固體B的充分浸潤(rùn)滲透，溶解溶質(zhì)A，然后分離萃取液和固體殘?jiān)Ｍ軇┹腿∫粯樱∈巧锓蛛x過程中從細(xì)胞或生物體中提取目標(biāo)產(chǎn)物或除去有害成份的重要手段之一。一、浸取理論浸取的傳質(zhì)過程是以擴(kuò)散原理為基礎(chǔ)。因此，可以借用質(zhì)量傳遞理論中的費(fèi)克定律加以描述。第二節(jié)浸取

1．分子擴(kuò)散的費(fèi)克定律分子擴(kuò)散是在一相內(nèi)部有濃度差異的條件下，由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而造成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。在密閉的房間里打開一瓶香水，很快就可以聞到香味，這就是分子擴(kuò)散的結(jié)果。取一勺蜂蜜放在一杯水中，過一會(huì)兒整杯水都有甜味，但杯底的更甜，這是分子擴(kuò)散的表現(xiàn)；如果用勺子攪，很快甜得更快更勻。這便是渦流擴(kuò)散的效果。憑借分子熱運(yùn)動(dòng)，在靜止或滯流流體里的擴(kuò)散是分子擴(kuò)散；憑借流體質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)或旋渦而傳遞物質(zhì)的，在湍流流體中的擴(kuò)散主要是渦流擴(kuò)散。第二節(jié)浸取費(fèi)克定律表示了分子擴(kuò)散與渦流擴(kuò)散共同的結(jié)果：

（3-16）式中JA——擴(kuò)散通量，組分A在Z方向單位時(shí)間，單位面積上的擴(kuò)散量，kmol/(m2·S)；D——分子擴(kuò)散系數(shù)，m2/S；De——渦流擴(kuò)散系數(shù)，m2/S；——沿Z方向的濃度梯度，kmol/m4；（CA為A組分摩爾濃度）。式中負(fù)號(hào)表示A的擴(kuò)散方向與濃度梯度方向相反，即擴(kuò)散方向是沿著組分A濃度降低的方向進(jìn)行。第二節(jié)浸取

在浸取中，由于兩相均在容器中，渦流擴(kuò)散系數(shù)De可忽略不計(jì)，自固體顆粒單位時(shí)間的有效成份量為擴(kuò)散通量。

如圖3-12是固液浸取示意圖。質(zhì)量傳遞先在有孔固體中進(jìn)行至界面，物質(zhì)的擴(kuò)散距離為L(zhǎng)，有效成份自C1變化C2，然后從固液界面在液體中擴(kuò)散，距離為Z，有效成份自C2變化到C3。圖3-12固液浸取示意圖第二節(jié)浸取將有效成份分別計(jì)算，物質(zhì)傳遞在有孔物質(zhì)中進(jìn)行時(shí)：分離變量：兩邊積分：得：；L為物質(zhì)在多孔性物質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散距離。由界面至液相內(nèi)部擴(kuò)散時(shí)：

第二節(jié)浸取

式中k為傳質(zhì)分?jǐn)?shù)，。解上式，并將C2代入至式中，得：于是得到：（3-17）式中K——為浸出時(shí)傳質(zhì)總系數(shù)，m/s；

△C——為溶質(zhì)固體與液相主體中目標(biāo)產(chǎn)物的濃度差，△C=（C1—C3），kmol/m3。

第二節(jié)浸取

（3-17）式稱為固體浸出過程的速率方程。在實(shí)際浸取過程中，固體與液體主體中有目標(biāo)產(chǎn)物的濃度差并非為定值，△C可如下表示：

（3-18）式中△C始，△C終——為浸出開始和浸出結(jié)束時(shí)，固液兩相濃度，kmol/m3。2．物質(zhì)在不同介質(zhì)中的擴(kuò)散物質(zhì)的浸取機(jī)理可分為兩類，一類是有細(xì)胞的固體物料，溶質(zhì)包含在細(xì)胞內(nèi)部，根據(jù)分子擴(kuò)散理論，認(rèn)為有如下機(jī)理：第二節(jié)浸取

①萃取劑S通過固體顆粒內(nèi)部的毛細(xì)管道向固體內(nèi)部擴(kuò)散；②萃取劑穿過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞的內(nèi)部；③萃取劑在細(xì)胞內(nèi)部將溶質(zhì)溶解并形成溶液。由于細(xì)胞壁內(nèi)外的濃度差，萃取劑分子繼續(xù)向細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散，直至細(xì)胞內(nèi)的溶液將細(xì)胞脹破；④固體內(nèi)溶液向固液界面擴(kuò)散；⑤溶質(zhì)由固液界面擴(kuò)散至液相主體。如將人參浸泡于乙醇中，人參的有效成份人參皂甙逐漸溶解于乙醇的過程，符合上述機(jī)理。對(duì)于無細(xì)胞物質(zhì)的浸取歷程要簡(jiǎn)單些，①萃取劑穿過液固界面向固體內(nèi)部擴(kuò)散；②溶質(zhì)自固相轉(zhuǎn)移至液相，形成溶液；③毛細(xì)通道內(nèi)溶液中的溶質(zhì)擴(kuò)散至固液兩界面；④溶質(zhì)由固液界面向液相主體擴(kuò)散。第二節(jié)浸取

根據(jù)浸取機(jī)理可知，不同物質(zhì)的擴(kuò)散速率是不同的，主要反應(yīng)在擴(kuò)散系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)上。即使是同一物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力及濃度的不同而變。下面以無細(xì)胞物質(zhì)浸取為例，討論物質(zhì)在不同介質(zhì)中的擴(kuò)散。先討論溶質(zhì)在固體中的擴(kuò)散。溶質(zhì)在固體中的擴(kuò)散有兩類：一類是遵從費(fèi)克定律，基本上與固體無關(guān)的擴(kuò)散。當(dāng)擴(kuò)散的流體或溶質(zhì)在固體中形成均勻的溶液，溶質(zhì)在大量的溶劑中進(jìn)行擴(kuò)散進(jìn)，便發(fā)生這種類型的擴(kuò)散。這種擴(kuò)散方式與流體內(nèi)的擴(kuò)散極為相似，故仍可用費(fèi)克定律。第二節(jié)浸取

（3-19）式中DAB——為物質(zhì)A通過固體B的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。另一類是溶質(zhì)在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散。溶質(zhì)通過固體孔道中的溶劑進(jìn)行擴(kuò)散，其路徑是一個(gè)曲折的孔道，孔道影響了擴(kuò)散的類型。對(duì)于稀溶液，此類溶質(zhì)穩(wěn)度擴(kuò)散可表示為：

（3-20）式中DAB——雙組分混合物的一般分子擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；ε——多孔介質(zhì)的自由截面積或孔隙率，m2/m2；——曲折因子，由實(shí)驗(yàn)確定。第二節(jié)浸取

令，上式為

式中DABP為有效擴(kuò)散系數(shù)，相當(dāng)于采用單位固體總表面積計(jì)的擴(kuò)散通量與垂直于表面的單位嘗試梯度計(jì)的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。接下來討論溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)。對(duì)于稀溶液，當(dāng)大分子溶質(zhì)A擴(kuò)散到小分子溶劑B中時(shí)，可將溶質(zhì)分子看成球形顆粒。這些球形顆粒在連續(xù)介續(xù)為層流時(shí)作緩慢運(yùn)動(dòng)。理論上可用下式表示擴(kuò)散系數(shù)。（3-21）第二節(jié)浸取

式中DAB——擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；γ——球形溶質(zhì)A的分子半徑，m；μB——溶劑B的黏度，Pa·S；B——波爾茲曼常數(shù)，B=1.38×10—23J/K；T——熱力學(xué)溫度，K。當(dāng)分子半徑rA用分子體積表示時(shí)，將代入上式得：

（3-22）式中VA——正常沸點(diǎn)下溶質(zhì)的摩爾體積，m3/kmol；n——阿伏加德羅常數(shù)，n=6.02×1023。第二節(jié)浸取

該式適用于相對(duì)分子量大于1000，且水溶液中VA大于0.5m3/k·mol非水合的大分子溶質(zhì)。對(duì)于溶質(zhì)較小的稀溶液，DAB可用下式表示：

（3-23）式中MB——溶劑的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；α——溶劑的締合參數(shù)。其值對(duì)某些溶劑為：水為2.6；甲醇為1.9；乙醇為1.5；苯、乙醚、庚烷以及其他不締合溶劑均為1.0。結(jié)合物質(zhì)在不同介質(zhì)中的擴(kuò)散狀況，結(jié)合溶質(zhì)在浸取過程中的機(jī)理，總傳質(zhì)系數(shù)應(yīng)由下列擴(kuò)散系數(shù)組成：第二節(jié)浸取

內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)D內(nèi)，表示溶質(zhì)內(nèi)部有效成分的傳遞速率；自由擴(kuò)散系數(shù)D自，在溶質(zhì)細(xì)胞內(nèi)有效成分的傳遞速率；對(duì)流擴(kuò)散系數(shù)D對(duì)，在流動(dòng)的萃取劑中有效成分的傳遞速率。總傳質(zhì)系數(shù)H為：

（3-24）式中：L為顆粒尺寸；S為邊界層厚度，其值與溶解過程流速有關(guān)；h為溶質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散距離。在上式中，D自就是DAB，其值與D內(nèi)相比大了很多，若在帶有攪拌的過程D對(duì)值也很大，在此情況下，浸取過程的決定因素就是內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)。第二節(jié)浸取

3．相平衡浸取的相平衡關(guān)系，是溶液相的溶質(zhì)濃度與包含于固體相中溶質(zhì)濃度之間的關(guān)系。浸取相平衡的條件是兩者濃度相等；只有溶液相的溶質(zhì)濃度小于固體相中溶液中溶質(zhì)濃度，浸取過程才能發(fā)生。4．影響浸取因素（1）固體物質(zhì)的顆粒度根據(jù)擴(kuò)散理論，固體顆粒度越小，固液兩相接觸界面越大，擴(kuò)散速率越大，傳質(zhì)速率越高，浸出效果好；另一方面固體顆粒度太小，使液體的流動(dòng)阻力增大而不利于浸取。（2）溶劑的用量及浸取次數(shù)根據(jù)少量多次原則，在定量溶劑條件下，多次提取可以提高浸取的效率。一般第一次提取要超過溶質(zhì)的溶解度所需要的量。不同的固體物質(zhì)所用的溶劑用量和浸取次數(shù)都需要實(shí)驗(yàn)決定。第二節(jié)浸取

（3）溫度提高浸取操作溫度增大了溶質(zhì)的溶解度，降低了溶液的粘度，有利于傳質(zhì)的進(jìn)行。但溫度過高，一些無效成分萃出，增加了分離提純的難度；如溶質(zhì)是易揮發(fā)，易分解的，會(huì)造成目標(biāo)產(chǎn)物損失。（4）浸取的時(shí)間一般來說浸取時(shí)間越長(zhǎng)，擴(kuò)散越充分，有利于浸取。但當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡后，時(shí)間不起作用。但是長(zhǎng)時(shí)間浸取雜質(zhì)大量溶出，有些苷類易被在一起的酶所分解。若以水作溶劑時(shí)，長(zhǎng)期浸泡易霉變，影響浸取液的質(zhì)量。（5）攪拌攪拌強(qiáng)度越大，越有利于擴(kuò)散的進(jìn)行。因此在萃取設(shè)備中應(yīng)增加攪拌、強(qiáng)制循環(huán)等措施；提高液體湍動(dòng)程度，提高萃取效率。（6）溶劑的pH根據(jù)需要調(diào)整萃取劑的pH，有利于某些有效成份的提取，如用酸性物質(zhì)提取生物堿，用堿性物質(zhì)提取皂苷等。第二節(jié)浸取

二、浸取過程1．浸取流程（1）單級(jí)浸取和多級(jí)錯(cuò)流浸取①浸出量設(shè)固體中所含待浸取的物質(zhì)量為G，浸取平衡后，放出的浸取劑的量為G`，浸出后剩余在藥材中的溶劑量為g`，浸出后殘留在固體中的浸出物質(zhì)量為g，對(duì)待浸出的物質(zhì)進(jìn)行物料衡算得：

（3-25）式中α——浸出后放出的與剩余在固體中的浸取劑量之比，。對(duì)一定量的浸出溶劑，α值越大，殘留在固體中的溶質(zhì)A的量越少，浸出率越高。第二節(jié)浸取

分離出第一次浸取液后，再加入相同數(shù)量的新溶劑進(jìn)行第二次浸取。將代入上式得：

（3-26）式中G2——第二次浸取后放出的溶劑量，g；——第二次浸取后剩余在固體中溶劑的量，g；g2——第二次浸取后剩余在固體中可浸出的溶質(zhì)的量，g。第二節(jié)浸取

第n次浸取后，剩余在固體中溶質(zhì)A的量為：

（3-27）上式還適用于平衡狀態(tài)下多級(jí)錯(cuò)流浸取。條件是各級(jí)進(jìn)料量相等，各級(jí)所用的溶劑量相等且不含溶質(zhì)。②浸出率浸取效果可用固體中浸出溶質(zhì)A的浸出率表示。表示浸取后所放出的萃取液中所含溶質(zhì)的量與原固體中所含浸出物質(zhì)總量的比值。若浸取后固體中所含的溶劑量為1，加入溶劑的總量為M，則所放出的溶劑量為M—1。在平衡條件下浸取一次的浸出率為：第二節(jié)浸取

由浸出率定義可知，浸取后藥材中所剩浸出溶質(zhì)的分率為。如重復(fù)浸取時(shí)，第二次浸取所放出的溶質(zhì)浸取率為：

浸取n次后，第n次浸取所放出的溶液中溶質(zhì)的浸出率為：

（3-28）由式（3-28）可知，與Mn成反比，一般取n為4～5，再大，很小，就沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值了。浸出兩次后，浸出物質(zhì)的總浸出率為：第二節(jié)浸取

如經(jīng)n次浸取，浸出物質(zhì)的總浸出率為：（2）多級(jí)逆流浸取圖3-13為多級(jí)逆流浸取流程示意圖。新鮮溶劑S和新固體分別從首尾兩級(jí)加入。加入溶劑的稱為第一級(jí)，加入新固體物料的稱為末級(jí)，溶劑與浸出液以相反方向流過各級(jí)為多級(jí)逆流浸取。圖3-13多級(jí)逆流浸取流程示意圖

第二節(jié)浸取

設(shè)C為加到第一級(jí)浸出器的溶劑所含溶質(zhì)量，C=0；x為從第一級(jí)浸出器放出的藥渣溶劑中所含的溶質(zhì)量；α為浸出器放出的溶劑量與固體中所含溶劑量之比；g1，g2，g3，g4，g5為各級(jí)浸出器浸取后所含的溶質(zhì)量；S1，S2，S3，S4，S5為進(jìn)入各級(jí)浸出器固體內(nèi)所含的溶質(zhì)量。由α的定義，對(duì)第一級(jí)浸出器作物料衡算：同理，對(duì)第二級(jí)浸出器有如下關(guān)系：由此類推，可得下列關(guān)系：第二節(jié)浸取

如果為n級(jí)逆流浸取時(shí)，則：（3-29）（3-30）式（3-30）中Sn為隨固體進(jìn)入浸出系統(tǒng)的溶質(zhì)量；x為隨固體萃余物離開系統(tǒng)的溶質(zhì)量。固體中不能放出溶質(zhì)分率（浸余率）為：第二節(jié)浸取

如果系統(tǒng)中各級(jí)浸出器的溶劑比α完全相同，上式可簡(jiǎn)化為：（3-31）式中——為浸余率；n——為浸出器的級(jí)數(shù)。浸出率

（3-32）式中α——為放出的溶劑量和剩余在固體中的溶劑之比；——為浸出率。第二節(jié)浸取

2．浸取溶劑的選擇浸取溶劑的選擇原則與液液萃取劑相似，對(duì)溶質(zhì)的溶解度足夠大，以節(jié)省溶劑用量；與溶質(zhì)之間有足夠大的沸點(diǎn)差，以便于采取蒸餾方法回收利用；溶質(zhì)在溶劑中的擴(kuò)散系數(shù)大且粘度小；價(jià)廉易得，無毒，腐蝕性小等。常用的浸取溶劑有：水、乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、脂肪油等。三、浸取過程中的問題及其處理１．增溶作用由于細(xì)胞中各種成分間有一定的親和力，溶質(zhì)溶解前必須先克服這種親和力，方能使這些待浸取的目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)入溶劑中，這種作用稱為解吸作用。在溶劑中添加適量的酸、堿、甘油或表面活性劑以幫助解吸，增加目標(biāo)產(chǎn)物的溶解。有些溶劑（如乙醇）本身就具有很好的解吸作用。第二節(jié)浸取

（1）酸酸是為了維持一定的pH，促進(jìn)生物堿生成可溶性生物堿鹽類，適當(dāng)?shù)乃岫冗€可對(duì)生物堿產(chǎn)生穩(wěn)定作用。若浸取溶質(zhì)為有機(jī)酸時(shí)，適量的酸可使有機(jī)酸游離，再用有機(jī)溶劑浸取時(shí)效果更好。常用的酸有鹽酸、硫酸、冰醋酸、酒石酸等。（2）堿常用的堿為氨水、氫氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鈉等。在從甘草浸取甘草酸時(shí)，加入氨水，能使甘草酸完全浸出。碳酸鈣為一不溶性的堿化劑，而且能除去鞣質(zhì)、有機(jī)酸、樹脂、色素等雜質(zhì)。在浸取生物堿或皂苷時(shí)常加以利用。氨水和碳酸鈣是安全的堿化劑，在浸取過程中用得較多，但沒有酸用得普遍。（3）表面活性劑陽離子型表面活性劑有助于生物堿的浸取；而陰離子表面活性劑對(duì)生物堿有沉淀作用；非離子型表面活性劑毒性較小。因此，利用表面活性劑增強(qiáng)浸取效果時(shí)，應(yīng)根據(jù)被浸固體中目標(biāo)產(chǎn)物的種類及浸取法進(jìn)行選擇。第二節(jié)浸取

2．固體物料的予處理（1）破碎動(dòng)物性固體的目標(biāo)產(chǎn)物以大分子形式存在于細(xì)胞中，一般要求粉碎得細(xì)一些，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞愈完全，目標(biāo)產(chǎn)物就愈能浸取完全。植物性固體的目標(biāo)產(chǎn)物的浸出率與粉碎方法有關(guān)。錘擊式破碎，表面粗糙，與溶劑的接觸面大，浸取效率高，可以選用粗粉；用切片機(jī)切成片狀材料，表面積小，浸出效率差，塊粒宜選用中等。根據(jù)擴(kuò)散理論，固體粉碎得愈細(xì)，與萃取劑的接觸面積愈大，擴(kuò)散面也愈大，浸出效果愈好。但固體物料過細(xì)時(shí)，在提高浸出效果的同時(shí)，吸附作用同時(shí)增加，因而使擴(kuò)散速率受到影響。又由于固體物料中細(xì)胞大量破裂，致使細(xì)胞內(nèi)大量不溶物、黏液質(zhì)等混入或浸出，使溶液黏度增大，雜質(zhì)增加，擴(kuò)散作用緩慢，萃取過濾困難。因此，對(duì)固體物料的粉碎要根據(jù)溶劑和物料的性質(zhì)，選擇顆粒的大小。第二節(jié)浸取

（2）脫脂動(dòng)物性固體物料一般都會(huì)有大量的脂肪，妨礙有效成份的分離和提純。因此，要采用適宜的方法進(jìn)行脫脂。常用的方法有：冷凝法。由于脂肪和類脂質(zhì)在低溫時(shí)易凝固析出的特點(diǎn)。將浸出液加熱，使脂肪微粒乳化后或直接送入冰箱冷藏一定時(shí)間，從液面除去脂肪。也可用有機(jī)溶劑脫脂。脂肪或類脂質(zhì)易溶于有機(jī)溶劑，而蛋白質(zhì)類則幾乎不溶解，可用丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑連續(xù)循環(huán)脫脂處理。對(duì)于植物性固體物料，不僅要考慮脫脂，還要考慮干燥脫水。一般非極性溶劑難以從含有多量水分的固體物料中浸出目標(biāo)產(chǎn)物；極性溶劑則不易從含有油脂的固體物料中浸出目標(biāo)產(chǎn)物。因此，在進(jìn)行浸取操作前，可根據(jù)溶劑和固體物料的性質(zhì)，進(jìn)行必要的脫脂和脫水處理。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)一、雙水相萃取雙水相萃取是新型的分離技術(shù)之一，其特點(diǎn)是能夠保持生物物質(zhì)的活性和構(gòu)象，純化蛋白質(zhì)2～5倍，降低設(shè)備需要量3～10倍。雙水相萃取技術(shù)在生物分離過程中的應(yīng)用，為蛋白質(zhì)特別是胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分離開辟了新的途徑。1．雙水相萃取原理雙水相系統(tǒng)是指某些親水性聚合物之間或親水性聚合物與無機(jī)鹽之間，在水中超過一定的濃度溶解后形成不相溶的兩相，并且兩相中水分均占很大比例。典型的例子是聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（Dx）形成的雙水相系統(tǒng)。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)

在聚乙二醇和葡聚糖溶解過程中，當(dāng)各種溶質(zhì)均在低濃度時(shí)，可得到單相均質(zhì)液體，超過一定濃度后，溶液會(huì)變渾濁，靜置可形成兩個(gè)液層。上層富集了聚乙二醇（PEG），下層富集了葡聚糖（Dx），兩個(gè)不相混合的液相達(dá)到平衡。典型雙水相系統(tǒng)示意圖見3-14。這兩個(gè)親水成份的非互溶性，是它們各自有不同的分子結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的相互排斥來決定的。葡聚糖是一種幾乎不能形成偶極現(xiàn)象的球形分子，而聚乙二醇是一種共享電子對(duì)的高密度聚合物。一種聚合物的周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，即形成分別富含不同聚合物的兩相。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)這種聚合物分子的溶液發(fā)生分相的現(xiàn)象，稱為聚合物的不相容性。高聚物—高聚物雙水性萃取系統(tǒng)的形成就是依據(jù)這一特性。可形成高聚物—高聚物雙水相的物質(zhì)很多，表3-1列出了常見的雙水相系統(tǒng)。其中最常用的是聚乙二醇（PEG）—葡聚糖（Dx）系統(tǒng)。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)除高聚物—高聚物雙水相系統(tǒng)外，聚合物與無機(jī)鹽的混合溶液也可形成雙水相。其成相機(jī)理大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是鹽析作用。最常用的是聚乙二醇（PEG）-無機(jī)鹽系統(tǒng)，其上相富含PEG，下相富含無機(jī)鹽。雙水相系統(tǒng)萃取屬于液—液萃取范疇，其基本原理仍然是依據(jù)物質(zhì)在兩相間的選擇性分配，與水—有機(jī)物萃取不同的是萃取系統(tǒng)的性質(zhì)不同。當(dāng)溶質(zhì)進(jìn)入雙水相系統(tǒng)后，在上下兩相進(jìn)行選擇性分配，從生物轉(zhuǎn)化介質(zhì)（發(fā)酵液、細(xì)胞碎片勻漿液）中將目標(biāo)蛋白質(zhì)分離在一相中，回收的微粒（細(xì)胞、細(xì)胞碎片）和其他雜質(zhì)性的溶液（蛋白質(zhì)，多肽，核酸）在另一相中。其分配規(guī)律服從能斯特分配定律：

（3-33）第三節(jié)

新型萃取技術(shù)式中CT——上相溶質(zhì)的濃度，mol/L；

CB——下相溶質(zhì)的濃度，mol/L。在相體系固定時(shí)，預(yù)分離物質(zhì)在相當(dāng)大的濃度范圍內(nèi)，分配系數(shù)K為常數(shù)，與溶質(zhì)的濃度無關(guān)，完全取決于被分離物質(zhì)的本身性質(zhì)和特定的雙水相系統(tǒng)。與常規(guī)的分配關(guān)系相比，雙水相系統(tǒng)表現(xiàn)出更大或更小的分配系數(shù)。如各種類型的細(xì)胞粒子，噬菌體的分配系數(shù)都大于100或小于0.01。在雙水相系統(tǒng)中，兩相的水分都在85%～95%，且成相的高聚物與無機(jī)鹽都是生物相容的，生物活性物質(zhì)或細(xì)胞在這種環(huán)境下，不僅不會(huì)喪失活性，而且還會(huì)提高它們的穩(wěn)定性，因此雙水相系統(tǒng)在生物技術(shù)領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)

2．影響雙水相萃取的因素影響雙水相萃取的因素很多，主要因素有組成雙水相系統(tǒng)的高聚物平均分子量和濃度，成相鹽的種類和濃度，pH值，體系的溫度等。組成雙水相系統(tǒng)高聚物的平均分子量和濃度是影響雙水相萃取分配系數(shù)的最重要因素，在成相高聚物濃度保持不變的前提下，降低該高聚物的相對(duì)分子量，則可溶性大分子如蛋白質(zhì)或核酸，或顆粒如細(xì)胞或細(xì)胞器易分配于富含該高聚物的相中。對(duì)聚乙二醇—葡聚糖系統(tǒng)而言，上相富含聚乙二醇，若降低聚乙二醇的相對(duì)分子量，則分配系數(shù)增大；下相富含葡聚糖，若降低葡聚糖的相對(duì)分子量，則分配系數(shù)減小，這是一條普遍規(guī)律。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)當(dāng)成相系統(tǒng)的總濃度增大時(shí)，系統(tǒng)遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)。蛋白質(zhì)分子的分配系數(shù)在臨界點(diǎn)處的值為1，偏離臨界點(diǎn)時(shí)的值大于1或小于1。因此成相系統(tǒng)的總濃度越高，偏離臨界點(diǎn)越遠(yuǎn)，蛋白質(zhì)越容易分配于其中的某一相。細(xì)胞等顆粒在臨界點(diǎn)附近，大多分配于一相中，而不吸附于界面。隨著成相系統(tǒng)的總濃度增大，界面張力增大，細(xì)胞或固體顆粒容易吸附在界面上，給萃取操作帶來困難，但對(duì)于可溶性蛋白質(zhì)，這種界面吸附現(xiàn)象很少發(fā)生。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)鹽的種類和濃度對(duì)雙水相萃取的影響主要反映在兩個(gè)方面，一方面由于鹽的正負(fù)離子在兩相間的分配系數(shù)不同，兩相間形成電勢(shì)差，從而影響帶電生物大分子在兩相中的分配。例如在8%聚乙烯二醇—8%葡聚糖，0.5m·mol/L磷酸鈉，pH=6.9的體系中，溶菌酶帶正電荷分配在上相，卵蛋白帶負(fù)電荷分配在下相。當(dāng)加入濃度低于50mmol/L的NaCl時(shí)，上相電位低于下相電位，使溶菌酶的分配系數(shù)增大，卵蛋白的分配系數(shù)減小。另一方面，當(dāng)鹽的濃度很大時(shí)，由于強(qiáng)烈的鹽析作用，蛋白質(zhì)易分配于上相，分配系數(shù)幾乎隨鹽濃度成指數(shù)增加，此時(shí)分配系數(shù)與蛋白質(zhì)濃度有關(guān)。不同的蛋白質(zhì)隨鹽的濃度增加分配系數(shù)增大程度各不相同，利用此性質(zhì)可有效地萃取分離不同的蛋白質(zhì)。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)

pH值會(huì)影響蛋白質(zhì)分子中可離解基團(tuán)的離解度，調(diào)節(jié)pH值可改變蛋白質(zhì)分子的表面電荷數(shù)，電荷數(shù)的改變，必然改變蛋白質(zhì)在兩相中的分配。另外pH值影響磷酸鹽的解離，改變和之間的比例，從而影響聚乙二醇—磷酸鉀系統(tǒng)的相間電位和蛋白質(zhì)的分配系數(shù)。對(duì)某些蛋白質(zhì)，pH值的微小變化，會(huì)使蛋白質(zhì)的分配系數(shù)改變2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。溫度影響雙組分系統(tǒng)的相圖，因而影響蛋白質(zhì)的分配系數(shù)。特別是在臨界點(diǎn)附近，系統(tǒng)溫度較小的變化，可以強(qiáng)烈影響臨界點(diǎn)附近相的組成。當(dāng)雙水相系統(tǒng)離臨界點(diǎn)足夠遠(yuǎn)時(shí)，溫度的影響很小。由于雙水相系統(tǒng)中，成相聚合物對(duì)生物活性物質(zhì)有穩(wěn)定作用，常溫下蛋白質(zhì)不會(huì)失活或變性，活性效率依然很高。因此大規(guī)模雙水相萃取一般在室溫下操作，節(jié)約了冷卻費(fèi)用，同時(shí)室溫下溶液黏度較低，有利于相分離。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)

3．雙水相系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例雙水相萃取分離技術(shù)在生化工藝過程，中草藥有效成分的提取，雙水相萃取分析方面均得到成功應(yīng)用，部分已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。（1）酶的提取和純化雙水相的應(yīng)用始于酶的提取。由于聚乙二醇—精葡聚糖體系太貴，而粗葡聚糖黏度又太大，目前研究和應(yīng)用較多的是聚乙二醇—鹽系統(tǒng)。如用PEG1000—磷酸鹽組成的水相系統(tǒng)，萃取葡萄糖—6—磷酸脫氫酶，料液中濕細(xì)胞含量可高達(dá)30%，酶的提取率可達(dá)91%。在萃取酶的雙水相系統(tǒng)中，酶主要分配在上相，菌體在下相或界面上。如果條件選擇合適，不僅可以從發(fā)酵液中提取酶，實(shí)現(xiàn)它與菌體的分離，而且還可以把各種酶加以分離純化。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)（2）?—干擾素的提取由于雙水相系統(tǒng)萃取操作條件溫和，成相的聚合物對(duì)生物活性分子有保護(hù)作用，所以特別適用于?—干擾素這些不穩(wěn)定的，在超濾時(shí)易失活的蛋白質(zhì)的提取和純化。?—干擾素是合成纖維細(xì)胞或小鼠體內(nèi)細(xì)胞的分泌物，培養(yǎng)基中總蛋白為1g/L，而它的濃度僅為0.1mg/L,用一般的聚乙二醇—葡聚糖體系，不能將?—干擾素與主要蛋白分開，必須使用帶電基團(tuán)或親和基團(tuán)的聚乙二醇衍生物如PEG—磷酸酯與鹽的系統(tǒng)，才能使?—干擾素分配在上相，雜蛋白完全分配在下相而得到分離，并且?—干擾素濃度越高，分配系數(shù)越大，純化系數(shù)甚至可高達(dá)350。這一技術(shù)已用于1×109單位?—干擾素的回收，收率達(dá)97%，干擾素的活性≥1×106單位/mg蛋白質(zhì)。這一方法與層析技術(shù)相結(jié)合，組成雙水相萃取—層析聯(lián)合流程已成功用于生產(chǎn)。第三節(jié)

新型萃取技術(shù)

（3）中草藥有效成份的提取有文獻(xiàn)報(bào)道，以聚乙二醇—磷酸氫二鉀雙水相系統(tǒng)萃取甘草有效成份，在最佳條件下，分配系數(shù)達(dá)12.80，收率達(dá)98.3%。用PEG6000—K2HPO4—H2O的雙水相系統(tǒng)對(duì)黃芩苷和黃芩素進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)。由于芩苷和黃芩素都有一定憎水性，主要分配在富含聚乙二醇（PEG