萃取是在两个液相间进行。大部分萃取米用一个是水相。另 一个是有机相。但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。最近， 发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫 酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度 有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水 的生物产品。例如用聚乙二醇（PEG Mr为6000）/磷酸钾系统从 大肠杆菌匀浆中提取B-半乳糖苷酶。这是一个很有前途的新的分 离方法，特别适用于生物工程得出的产品的分离。萃取技术是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，这里 将介绍几种常用的萃取技术，有溶剂萃取、双水相萃取、凝胶萃取 三种，本文将分别从它们的原理、过程及应用三方面介绍，这些技 术广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化 学和医药等领域。关键字溶剂萃取双水相萃取凝胶萃取原理过程应用摘要1目录2一、溶剂萃取31原理32过程53应用5二、双水相萃取61原理62过程73应用8三、凝胶萃取81原理82过程103应用11参考文献11第一章溶剂萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解 度的不同，从而达到分离的目的。溶剂对需分离组分有较高的溶解 能力，分离过程纯属物理过程。溶质：被萃取的物质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度1、原理溶剂萃取法也称液一液萃取法，简称萃取法。萃取法由有机相 和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相 质量密度不同将两相分开。有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、 稀释剂、溶剂。有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂 的性能更好。从氤化物溶液中萃取有色金属氤络物一般用高分子有 机胺类，如氯化三烷基甲胺（N263）、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺 化煤油。水相即是要处理的废水。溶剂萃取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，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。用公式表示。CA/CB=KCA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。 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，若在溶 解度，常可提高萃取效果。要把所需要的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同理，经二次萃取后，则有w2/V =K 即(w1-w2)/Sw2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S因此，经n次提取后：wn=w0 ( KV )KV+S单级萃取：使含溶质的溶液(h)和萃取剂(L)解出混合，静 止后分成两层。多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程，分离效率高，产品 回收率高， 溶剂用量少。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。水相与一完全或部分不相溶的有机相密切接触后，水相中的 溶质转入有机相，并在两相中重新分配的过程。由于它能有效地 从含量很低的铀矿浸出液中分离、富集和提纯原子能工业中应用 的铀。分配比、萃取率和分离系数 物质M在水相和有机相之间的重 新分配服从能斯脱(Nernst)分配定律，即在一定温度下：Kd = M0/MM0、M分别表示平衡时溶质在水相和有机相中的浓度，Kd为 分配系数。当含有溶质的两相溶液接近于理想溶液，且溶质在两 相中的分子状态相同，温度一定时，Kd为常数。2、过程溶剂萃取的工艺过程，除了萃取和反萃取这两个主要工序以外， 还包括负载有机相的洗涤和贫有机相再生两个工序。由有机萃取剂、添加剂和有机溶剂（稀释剂）组成的有机相，从溶 液（或矿浆）中萃取铀，萃余水相在回收有机相后尾弃；负载铀的 有机相采用洗涤剂，通过洗涤去除部分杂质；然后用反萃取剂把铀 转入水相，得到反萃取成品液，用于制备铀化合物产品。如果反萃 取过程中还有部分杂质留在有机相中，需要采用其它试剂（再生剂） 使这些杂质转入水相，同时使有机相再生，达到可以返回萃取的目 的。萃取-洗涤-反萃取-再生-萃取，加上从水相中回收有机相，这 就是溶剂萃取工艺的全部过程。每个具体的工艺流程，可以根据实 际情况的需要，决定采用全部或部分工序。有机相回收*尾液萃取员技有机相洗涤净化H机相反萃取贫有帆相再生有机相反莘取剂再生剂莘焯液洗添刺有机相再生液洗海被反莘取液（成品液）章余水相E9-3溶剂萃取工艺I的原则流程3、应用萃取剂在使用过程中，有机相必须能够再生和反复使用，才 有工业应用的价值。溶于水相的溶质与有机溶剂接触后，经过物 理或化学作用，部分或几乎全部转移到有机相的过程。又称液液 萃取。是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，具有装置 简单、操作容易的特点，既能用来分离、提纯大量物质，更适合 于微量或痕量 物质的分离、富集，广泛应用于分析化学、原子能、 冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。溶剂萃取法广泛地应用于冶金和化工行业中。在黄金行业中， 用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究，在国外，其成熟技术已 经工业应用多年。用萃取法从含氤废水中提取铜、锌的研究也多有 报导。在我国，1997年由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成 了萃取法从氤化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。第二章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。1、原理某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成 两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统 （aqueous two-phase system,ATPS ）。利用亲水性高分子聚合 物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于20世纪50年代 后期开发了双水相萃取法（aqueous two-phase extraction）， 又称双水相分配法。20世纪70年代，科学家又发展了双水相萃取 在生物分离过程中的应用，为蛋白质特别是胞内蛋白质的分离和 纯化开辟了新的途径。双水相萃取的聚合物不相容性：根据热力学第二定律，混合 是熵增过程可以自发进行，但分子间存在相互作用力，这种分子 间作用力随相对分子质量增大而增大。当两种高分子聚合物之间 存在相互排斥作用时，由于相对分子质量较大的分子间的排斥作 用与混合熵相比占主导地位，即一种聚合物分子的周围将聚集同 种分子而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚 合物的两相。这种含有聚合物分子的溶液发生分相的现象称为聚 合物的不相溶性。可形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡 聚糖（Dx），聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纤维素/葡聚糖。双水相萃 取中采用的双聚合物系统是PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG， 下相富含Dx。另外，聚合物与无机盐的混合溶液也可以形成双水 相，例如，PEG/磷酸钾（KPi）、PEG/磷酸铵、PEG/硫酸钠等常用 于双水相萃取。PEG/无机盐系统的上相富含PEG,下相富含无机盐。生物分子的分配系数取决与溶质于双水相系统间的各种相互作 用，其中主要有静电作用、疏水作用和生物亲和作用。因此，分 配系数是各种相互作用的和。2、过程十F甘伫席一两*代奉卑I有时C1下并上用笔肛碎片产对牌白件（临政、梦函革一抨脂衣园莘避艘游-海I氐二费险务袱产品杂萱闩!十丑策三古相莓联部母分用i沱一五相产另p世仁、全匿白、色肯隹I g吨正耳茵邓相萃取的的拖於m双水相的形成（1）如两种聚合物间存在强的吸引力，则它们结合后存在于一相中; 如两种聚合物间有斥力，即某种分子希望在它周围的分子是同种分 子而不是异种分子，达到平衡后会形成两相，两种聚合物分处一相。（2）加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也能形成两相。 双水相体系聚合物的不相溶性：当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作 用时，由于相对分子质量较大，分子间的相互排斥作用与混合过程 的熵增加相比占主导地位，一种聚合物分子的周围将聚集同种分子 而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚合物的两 相。这种含有聚合物分子的溶液发生分相的现象称为聚合物的不相 溶性。双水相中的分配平衡：（1）与溶剂萃取相同，溶质在双水相中 的分配系数也用m=c2/c1表示。（2）为简便起见，用4和匕分别表示平衡状态下下相和上相中溶 质的总浓度。12要成功地运用两水相萃取胞内酶，应满足下列条件： 欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中； 酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过一次萃 取，就能得到高的收率； 两相用离心机很容易分离。3、应用双水相萃取自发现以来，无论在理论上还是实践上都有很大的 发展。在最近几年中更为突出。双水相萃取技术已广泛应用于生物 化学、细胞生物学、生物化工和食品化工等领域，并取得了许多成 功的范例，在若干生物工艺过程中得到了应用，其中最重要的领域 是蛋白质的分离和纯化，其应用举例如表所示。双水相萃取技术可用于多种生活活性物质的分离和纯化，见下表:分离物质举例体系分配系数收率酶过氧化氢酶的分离PEGdextran2.9581核酸分离有活性核酸DNAPEGdextran生长素人生长激素的纯化PEG 盐6.460病毒脊髓病毒和线病毒纯化PEGNaDS90干扰素分离干扰素PEG-磷酸酯盐63097细胞组织分离含有胆碱受体的细胞三甲胺-PEGdextran3.6457注：PEG为聚乙二醇；dextran为葡聚糖。此外双水相还可用于稀有金属/贵金属分离，传统的稀有金属 /贵金属溶剂萃取方法存在着溶剂污染环境，对人体有害，运行成 本高，工艺复杂等缺点。双水相技术萃取技术引入到该领域，无疑 是金属分离的一种新技术。第三章凝胶萃取1、原理凝胶一一是一种高分子胶体微粒的聚合物。微粒经交联键合形 成三维网络并与溶剂分子组成的体系。凝胶具有敏感的自