解析化工工藝流程中萃取劑的應(yīng)用

姜福元

摘 要：隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，材料科學(xué)、生命科學(xué)及精細(xì)化工等各類(lèi)學(xué)科得到了較快發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了現(xiàn)代分離科學(xué)在理論及技術(shù)上的成熟完善。作為分離方法的一種，萃取在現(xiàn)代分離科學(xué)中占據(jù)重要地位，而在萃取的實(shí)踐操作中，萃取劑又起到了關(guān)鍵作用。本文從萃取劑選擇的原則入手，探究化工工藝流程中萃取劑應(yīng)用及相關(guān)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：化工工藝流程；萃取劑；應(yīng)用

精細(xì)化工學(xué)科的發(fā)展演變，使現(xiàn)代分離技術(shù)趨于成熟，萃取這一化工分離技術(shù)得以在眾多領(lǐng)域普及應(yīng)用，一方面促進(jìn)了精細(xì)化工生產(chǎn)水平的提高，另一方面也完善了相關(guān)學(xué)科理論知識(shí)。在萃取過(guò)程中，萃取劑的作用不容忽視，萃取劑選擇及應(yīng)用是否合理，決定了萃取工藝能否實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性及合理性。因此，需要就化工工藝流程中萃取劑選擇及應(yīng)用的原則進(jìn)行探究，以保障萃取工藝質(zhì)量水平。

1 萃取的含義、關(guān)鍵及萃取劑選擇的基本原則

1.1 萃取及萃取劑

萃取是根據(jù)化合物在不兼溶的兩種溶劑中表現(xiàn)出的分配系數(shù)或溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)化合物由一種溶劑向另一種溶劑的轉(zhuǎn)移。在進(jìn)行萃取操作時(shí)，萃取溶劑的選擇極為關(guān)鍵，其既制約影響萃取操作的進(jìn)程，又決定了萃取產(chǎn)品質(zhì)量水平高低及萃取工藝經(jīng)濟(jì)性的表現(xiàn)[1]。此外，萃取過(guò)程所具備的特點(diǎn)及安全性大小也取決于萃取劑所具有的化學(xué)性質(zhì)。因此，在萃取操作前，最為重要的一點(diǎn)是選擇萃取劑，使其可以與料液反應(yīng)，并分離出兩個(gè)液相。

1.2 萃取劑選擇的基本原則

要確?；すに囐|(zhì)量水平，萃取環(huán)節(jié)中，在萃取劑的選擇上，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

（1）萃取劑要具備較好的選擇性。萃取劑在萃取中要對(duì)欲萃取溶質(zhì)起到良好的溶解作用，對(duì)諸如稀釋劑等其他溶液組分要做到不溶或少溶，在溶液組分選擇上，萃取劑應(yīng)具備明確的指向性；

（2）萃取劑要具備較好的物理性質(zhì)。這是基于萃取劑物理性質(zhì)會(huì)給萃取操作施加影響；

（3）萃取劑要具備較好的化學(xué)穩(wěn)定性。萃取劑化學(xué)穩(wěn)定性是否完好，直接關(guān)系到萃取操作過(guò)程的安全性，因此，應(yīng)優(yōu)選腐蝕性較小，聚合、分解反應(yīng)較弱，抗氧化及熱穩(wěn)定性較強(qiáng)的類(lèi)型；

（4）萃取劑在萃取速度上要有上佳表現(xiàn)，以提高化工工藝流程的經(jīng)濟(jì)性；

（5）萃取劑價(jià)格與效果并不一定成正比，在萃取劑價(jià)格選擇上，要力求經(jīng)濟(jì)實(shí)用性；

（6）萃取劑安全性要高，應(yīng)具備無(wú)毒、無(wú)刺激性、閃點(diǎn)較高，不易燃、揮發(fā)性較弱等特點(diǎn)，為以防萃取事故發(fā)生，在確保萃取劑安全性基礎(chǔ)上，還要做好相關(guān)安全防護(hù)措施；

（7）萃取劑要具備良好的反萃取性。在萃取條件有所改變時(shí)，萃取劑能夠?qū)崿F(xiàn)將被萃取物質(zhì)由有機(jī)相向水相轉(zhuǎn)化。

此外，萃取劑還具備了原料來(lái)源較為豐富，制備較為簡(jiǎn)易的特點(diǎn)，面對(duì)類(lèi)型多樣的萃取劑，在進(jìn)行選擇時(shí)要將各類(lèi)影響要素通盤(pán)考慮，確保萃取劑選取的有效合理性。事實(shí)上，能夠全部具備以上所說(shuō)的各種條件的萃取劑少之又少，在化工工藝流程中，要結(jié)合工藝特點(diǎn)和產(chǎn)品需求，把握流程的關(guān)鍵，在權(quán)衡利弊的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地選擇相應(yīng)的萃取劑。除了在化工工藝流程中應(yīng)遵循以上原則，在涉及到萃取劑使用的非化工工藝中，也要按照這些原則來(lái)選擇萃取劑。

下面結(jié)合業(yè)界正規(guī)溶液理論對(duì)溶液萃取劑具備的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)進(jìn)行闡述，以進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)化工工藝流程中萃取劑的選擇及應(yīng)用問(wèn)題。正規(guī)溶液理論主要根據(jù)純物質(zhì)性質(zhì)對(duì)混合物性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的預(yù)測(cè)，得到相關(guān)研究人員的普遍關(guān)注和討論。但正規(guī)溶液理論更多地適用于非極性分子，涉及到極性分子時(shí)，往往產(chǎn)生較大的預(yù)測(cè)誤差，致使萃取工藝質(zhì)量水平有所降低?；谶@一情況，研究學(xué)者將正規(guī)溶液理論應(yīng)用范圍加以擴(kuò)展，在極性分子具有的無(wú)限稀釋活度系數(shù)的計(jì)算上加以應(yīng)用，雖可獲取目標(biāo)物質(zhì)，但仍存在較大的局限性。

2 萃取劑選擇的相關(guān)注意事項(xiàng)

作為化工分離的經(jīng)典方法，萃取廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)及分離科學(xué)領(lǐng)域。萃取的本質(zhì)其實(shí)就是借助萃取劑作用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)親水性向疏水性轉(zhuǎn)化，由此達(dá)到最終的分離效果?；谳腿┑闹匾饔?，在萃取劑選擇上要注意以下事項(xiàng)：

2.1 萃取劑在萃取容量上應(yīng)具備較高水平

所謂萃取容量，指的是在理想條件下，萃取劑保留強(qiáng)保留分離物的總量，體現(xiàn)出萃取劑在單位濃度下的萃取能力。一般而言，萃取容量較高的萃取劑可以充分去除混合物雜質(zhì)組分，最大限度保留目標(biāo)物質(zhì)。

2.2 萃取劑與料液之間要具備密度差，且兩者互溶性要較弱

此處所說(shuō)的料液更多地指的是水。兩者間的密度差，也就是指萃取劑要有較小的水溶性，較大的油溶性，萃取劑溶解度在水相中要小，相應(yīng)地，在稀釋劑中要大[2]。滿(mǎn)足這一條件，萃取劑可以與水相更容易發(fā)生分層，產(chǎn)生更好的分離效果，從而避免乳化及第三相生成等萃取問(wèn)題。例如，在4℃條件下，水密度可達(dá)13g/cm，而四氧化碳密度大小為1.5953g/cm?？梢钥吹?，四氧化碳和水在密度上具有較大差距，采用水溶性較小的四氧化碳來(lái)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)加以萃取，能夠起到良好的萃取效果。

2.3 萃取劑要具備必備的化學(xué)性質(zhì)

萃取劑應(yīng)具備的必備化學(xué)性質(zhì)主要體現(xiàn)在化學(xué)及熱穩(wěn)定性方面，具體表現(xiàn)為萃取劑粘度及腐蝕性較低、相對(duì)密度較小、沸點(diǎn)不高、熔點(diǎn)較低。化學(xué)及熱穩(wěn)定性較好，才能稱(chēng)得上是性能優(yōu)秀的萃取劑，也才能充分發(fā)揮出自身的分離功效。例如，在處理煤化工生產(chǎn)污水方面，由于污水中酚物質(zhì)含量較高，要采用萃取劑對(duì)其含量加以降低，備選溶劑有二異丙基醚、重苯及重苯溶劑油、粗苯等[3]。雖然這些萃取劑都能達(dá)到90%以上的萃取效率，但二異丙基醚具有較高沸點(diǎn)，揮發(fā)性弱，且不易乳化。通過(guò)全面考慮，在酚污水處理上，二異丙基醚為最優(yōu)萃取劑。

3 結(jié)語(yǔ)

化工工藝流程中，萃取劑占據(jù)了重要地位，發(fā)揮了關(guān)鍵作用，基于萃取劑的重要性，在萃取劑的選擇上要進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)選萃取容量高、相對(duì)密度小、選擇性較高、化學(xué)及熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的萃取劑類(lèi)型，以充分獲取目標(biāo)物質(zhì)，達(dá)到最優(yōu)化的萃取效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]阮金宇.基于化工工藝流程中萃取劑選擇的幾點(diǎn)思考[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2014（29）：145.

[2]顧李，孫汝友.萃取劑在化工工藝流程中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2013（11）：270.

[3]張威.淺談關(guān)于化工工藝流程中萃取劑的選擇[J].化學(xué)工程與裝備，2011（06）：42.endprint