關(guān)于化工工藝流程中萃取劑的選擇研究

徐文明(溫州市工業(yè)設(shè)計(jì)院， 浙江 溫州 325000)

關(guān)于化工工藝流程中萃取劑的選擇研究

徐文明(溫州市工業(yè)設(shè)計(jì)院， 浙江 溫州 325000)

在精細(xì)化工和生命科學(xué)等新興學(xué)科演變和深化的過程中，化學(xué)分離手段受到越來越廣泛的關(guān)注，并形成相對獨(dú)立的學(xué)科，萃取作為經(jīng)典的化學(xué)分離方法，萃取劑的選擇直接關(guān)系到萃取操作的科學(xué)性和萃取分離行為的成敗，所以在化工工藝流程中更是受到高度重視，本文在對化工工藝流程進(jìn)行簡要分析的基礎(chǔ)上，對化工工藝流程中萃取劑的選擇原則和應(yīng)注意的問題展開研究，為推動(dòng)我國萃取分離技術(shù)的深化發(fā)展做出努力。

化工工藝流程；萃取劑；選擇

萃取法即利用溶質(zhì)在互不相容的溶劑里溶解度不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從另一種溶劑所組成的溶液中提取的操作方法，例如四氯化碳從碘水中萃取碘，在萃取法操作的過程中萃取劑的選擇對萃取法的合理性和經(jīng)濟(jì)性等方面都有重要影響，所以對化工工藝流程中萃取劑的選擇展開研究，現(xiàn)實(shí)意義明顯。

1 化工工藝流程分析

化工工藝流程即利用化學(xué)反應(yīng)將原料物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的方法、過程及措施，其通常通過以下步驟完成，首先，為保證原料的狀態(tài)和規(guī)格需要結(jié)合具體情況對其進(jìn)行凈化、濃縮、乳化、粉碎等不同形式的預(yù)處理。其次，為獲取目的產(chǎn)物或混合物，要使預(yù)處理原料物在特定溫度、壓力條件下以要求的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的類型結(jié)合實(shí)際情況而定，如焙燒、復(fù)分解、還原、氧化等。最后，為得到合格的產(chǎn)品進(jìn)行精制，即在特定的設(shè)備中在一定的操作條件下進(jìn)行要求的物理或化學(xué)轉(zhuǎn)變。

2 化工工藝流程中萃取劑的選擇方法

人們通過萃取實(shí)踐發(fā)現(xiàn)良好的萃取劑需具有物理性質(zhì)優(yōu)越、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、選擇性強(qiáng)、萃取效率高，無毒、安全可靠并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的特點(diǎn)，結(jié)合以上要求，化工工藝流程中萃取劑的選擇需要遵循以下方法。

首先，正規(guī)溶液理論選擇溶劑，這主要是因?yàn)檎?guī)溶液理論形式簡單，能夠通過純物質(zhì)性質(zhì)對混合物性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，萃取精餾中溶劑濃度大，溶質(zhì)間相互作用不明顯，極性分子相比低極性和中等極性溶液分子間力更加復(fù)雜，所以正規(guī)溶液理論對極性分子的使用效果相對較差，為使正規(guī)溶液理論適用范圍得到有效的擴(kuò)大，現(xiàn)階段相關(guān)研究者嘗試將內(nèi)聚能形式向極性溶液擴(kuò)展，雖取得一定成果但仍然受到多方面的限制。

其次，利用UNIFAC模型選擇溶劑，此種方法建立在有機(jī)物由幾十種基團(tuán)構(gòu)成，通過基團(tuán)可以對混合物性質(zhì)進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測基礎(chǔ)上，UNIFAC的基團(tuán)溶液和局部組成兩個(gè)概念最初分別應(yīng)用于ASOG法和UNIQUAC法中，后受Kikic、Larson、Hooper等修正模型的修正，其中Gmehling因參數(shù)相對較全、適用范圍較大，對UNIFAC模型預(yù)測精度具有較大的推動(dòng)作用，而且通過簡化公式，使溶劑的選擇更加人性化，此模型在萃取劑的選擇方面應(yīng)用較廣。

再次，NRTL模型選擇溶劑，此方法建立在液體混合物中存在局部組織，所以在混合的過程中是非隨機(jī)的基礎(chǔ)上，其將雙流體理論引入到萃取劑的選擇過程中，并用關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)彌補(bǔ)相互作用能計(jì)算困難的缺陷，隨著此方法的不斷完善，現(xiàn)階段此方法的預(yù)測功能已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，應(yīng)用范圍也不再限制于含水體系，隨著相關(guān)研究的不斷深入，其預(yù)測的精度也將逐漸上升。

3 化工工藝流程中萃取劑的選擇應(yīng)注意的問題

通過對大量萃取法中萃取劑的選擇實(shí)踐進(jìn)行歸納分析，人們發(fā)現(xiàn)在化工流程中萃取劑的選擇應(yīng)注意以下問題：首先，選擇的萃取劑自身的選擇性和萃取容量應(yīng)較理想，為萃取劑作用的發(fā)揮奠定基礎(chǔ)，萃取容量即最優(yōu)環(huán)境中，單位萃取劑能夠保留的分離物總量，其是萃取能力的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，例如對酸化后的廢水進(jìn)行萃取，可以使廢水中含有的有機(jī)物消除，在此過程中環(huán)已醇、苯等都可以作為萃取劑，而如何在眾多萃取劑中進(jìn)行最優(yōu)選擇，就要以萃取容量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，由于環(huán)已醇的萃取容量達(dá)到60%，優(yōu)越性突出，所以在酸化后廢水處理中要優(yōu)先選擇等。其次，選擇的萃取劑和料液兩者的互溶性不應(yīng)過強(qiáng)，而且兩者之間要具備較明顯的密度差異，這樣使分相的難度降低，本文中料液主要指水，如果萃取劑在水相中的溶解度較小，而在稀釋劑中相對較大，其可以和水相分層，而在此過程中不出現(xiàn)第三相且不發(fā)生乳化現(xiàn)象，例如四氯化碳比水的密度大且不溶于水，利用四氯化碳進(jìn)行萃取，可以使之不與水相容，效果更加理想。再次，選擇的萃取劑自身在物理性質(zhì)方面要具備熔點(diǎn)和相對密度、粘度、腐蝕性都較低的特點(diǎn)，沸點(diǎn)不宜過高，在化學(xué)性質(zhì)方面結(jié)合安全性方面的考慮，盡量采用無毒非可燃的代替有毒易燃易爆介質(zhì)，提高本質(zhì)安全，例如煤化工污水中含有大量的酚，要利用萃取劑降低酚的含量，可以應(yīng)用重苯、粗苯、異丙醚等，而且其效果都非常理想，但這些物質(zhì)中只有異丙醚在乳化、揮發(fā)方面性能較穩(wěn)定，二次污染可以得到較好的控制，所以在此方面實(shí)踐中異丙醚的應(yīng)用范圍更廣泛；另外，優(yōu)質(zhì)的萃取劑毒性和成本通常較低，為提升資源的利用效率，可重復(fù)利用的萃取劑更理想。

4 結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到化工工藝流程中萃取劑選擇的重要性，并對萃取劑的選擇原則進(jìn)行了歸納，這在一定程度上有利于萃取劑選擇科學(xué)性的提升，而有意識(shí)的避免萃取劑選擇常見錯(cuò)誤的發(fā)生，是現(xiàn)階段提升萃取劑選擇科學(xué)性的直接有效途徑，應(yīng)受到高度重視并不斷對其完善。

[1]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，2011，06：86-87．

[2]王照銳．淺談化工工藝流程中的萃取劑選擇要點(diǎn)[J]．中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，08：52．

[3]王宏．化工工藝流程中如何選擇萃取劑[J]．中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，09：33．

徐文明 (1984- )，男，浙江溫州人，漢族，工程師，本科，研究方向：化工工藝。