淺談化學(xué)工業(yè)萃取劑的選擇與應(yīng)用

顧金中（江蘇普信制藥有限公司，江蘇 鹽城 224555）

淺談化學(xué)工業(yè)萃取劑的選擇與應(yīng)用

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隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)代分離的手段不斷被推廣和運(yùn)用，分離技術(shù)逐漸成為一門精細(xì)的學(xué)科。萃取作為一種經(jīng)典的分離方法，在現(xiàn)代化工技術(shù)中仍占有較重要的位置，萃取劑在其中扮演著重要角色。本文簡(jiǎn)要敘述了在化學(xué)工業(yè)中萃取劑的選擇與應(yīng)用。

化學(xué)工業(yè);萃取劑;選擇;應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，科技將會(huì)不斷的造福人類，這體現(xiàn)了科技的強(qiáng)大力量?；瘜W(xué)工業(yè)是我國(guó)工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一，而萃取在化學(xué)工業(yè)中一直占有較重要的位置，其中萃取劑扮演著十分重要的角色。當(dāng)萃取劑沒有選擇好，那么就相當(dāng)于在建設(shè)大廈初期沒有做好基礎(chǔ)的地基工作。由于萃取劑的重要性，因此，需要秉承著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待化工工藝設(shè)計(jì)中萃取劑的選擇。

1 什么是萃取與萃取劑

簡(jiǎn)單的說，萃?。‥xtraction）指利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度的不同，使溶質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中，將絕大部分的溶質(zhì)提取出來的方法。萃取又稱溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^(qū)別于固液萃取，即浸?。?，亦稱抽提（通用于石油煉制工業(yè)），是一種用液態(tài)的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液，實(shí)現(xiàn)組分分離的傳質(zhì)分離過程，是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的單元操作。萃取劑就是用于萃取的溶劑，常見的萃取劑有:苯、四氯化碳、酒精、煤油、直餾汽油、乙烷、環(huán)乙烷、水……，水是最廉價(jià)、最易得、最安全的萃取劑。以上的萃取劑主要為物理萃取劑，主要使用在化工生產(chǎn)中?？扇芪镔|(zhì)在不同的溶劑中有著不同的溶解度，也就是分配系數(shù)不同，即在一定溫度下，可溶物與兩種溶劑不發(fā)生化學(xué)作用時(shí)，其在兩種溶劑中溶解度之比是一個(gè)定值。不論所加可溶物的量是多少，都是如此，屬于物理變化。分配定律是萃取方法理論的主要依據(jù)，用公式表示為CA/CB=K。CA、CB分別表示一種物質(zhì)在兩種互不相溶或微溶的溶劑中的濃度，K是一個(gè)常數(shù)，即分配系數(shù)。

2 萃取劑在選擇時(shí)需要注意的一些問題

萃取劑有多種，各種萃取劑對(duì)不同的溶質(zhì)相差甚遠(yuǎn)，其選擇得是否適當(dāng)，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低，甚至是能決定生產(chǎn)能否正常進(jìn)行。通常，化學(xué)工業(yè)選用萃取劑的原則是:

(1)和原溶液中的溶劑互不相溶或微溶

若萃取劑在原溶劑中有較大的溶解度，原溶劑在萃取后是保留組分時(shí)，則會(huì)造成對(duì)原溶劑的污染；原溶劑是廢棄組分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生萃取劑的過多損耗，引起生產(chǎn)成本升高。

(2)對(duì)溶質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)大于原溶劑，即具有較高萃取容量的萃取劑

若萃取劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度不夠大，要達(dá)到一定的分離目標(biāo)，一則萃取劑的用量要足夠多，生產(chǎn)設(shè)備投資將直線上升。二則可能要進(jìn)行更多次的萃取，無疑也會(huì)增加設(shè)備投資，增加操作工作量、成本。有機(jī)化合物在有機(jī)溶劑中一般比在水中溶解度大，在萃取時(shí)，若在水溶液中加入一定量的電解質(zhì)如食鹽，利用“鹽析效應(yīng)”以降低有機(jī)物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度，常常改善萃取效果。

(3)不易于揮發(fā)、沒有毒性或低毒性

大多數(shù)萃取劑為有機(jī)溶劑，易揮發(fā)的話，VOC的釋放產(chǎn)生大氣污染。若萃取劑有毒性，操作人員接觸后傷害操作人員身體健康，后果將更加嚴(yán)重。例如四氯化碳和三氯乙烯容易導(dǎo)致人類肝臟功能的損傷，四氯化碳和苯是對(duì)人體腎臟功能最大的隱形殺手，甲苯和氯化苯使身體無法正常造血等。化工生產(chǎn)的前提之一是要保證從業(yè)人員的身心健康安全，所以應(yīng)盡量避開對(duì)人體有傷害的萃取劑。

(4)萃取劑不能與原溶液的溶劑反應(yīng)

(5)廉價(jià)、易得到

(6)萃取劑與被萃取溶液之間密度差盡量大

3 萃取方法的應(yīng)用

萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優(yōu)點(diǎn)在于大多數(shù)為常溫操作，節(jié)省能源，不涉及固體、氣體，操作方便。萃取在化工生產(chǎn)中，如下情況下應(yīng)用，通常是有利的：

(1)料液各組分的沸點(diǎn)相近，甚至形成共沸物，為精餾所不易奏效的場(chǎng)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)不穩(wěn)定物質(zhì)，如熱敏性物質(zhì)的分離。

萃取最基本的操作是單級(jí)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(jìn)入萃取劑中，直到組分在兩相間的分配基本達(dá)到平衡。然后靜置分層，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，把所需要或要去除的物質(zhì)從溶液中萃取出來。通常萃取一次是不夠的，必須重復(fù)萃取數(shù)次，為了提高萃取率，可以采用多種方法：化工工業(yè)常見的一是多級(jí)錯(cuò)流萃取，料液和各級(jí)萃余液都與新鮮的萃取劑接觸，可達(dá)較高萃取率，但萃取劑用量大，萃取液平均濃度低。二是多級(jí)逆流萃取，料液與萃取劑分別從級(jí)聯(lián)（或板式塔）的兩端加入，在級(jí)間作逆向流動(dòng)，最后成為萃余液和萃取液，各自從另一端離去。三是連續(xù)逆流萃取，在微分接觸式萃取塔中，料液與萃取劑在連續(xù)逆向流動(dòng)的過程中進(jìn)行接觸傳質(zhì)。料液和萃取劑經(jīng)過多次或連續(xù)萃取，因而萃取率較高，萃取液中被萃組分的濃度也較高，因而應(yīng)用占多數(shù)。

綜上所述，正確選擇萃取劑，設(shè)計(jì)合適的萃取工藝，對(duì)于化工行業(yè)具有十分重要的意義。萃取技術(shù)，目前仍在發(fā)展中。許多物質(zhì)，都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制，工藝和操作條件的優(yōu)化，萃取流程和設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)，都是讓萃取更好服務(wù)于化工工業(yè)的努力方向。

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