溶剂萃取又称液-液萃取,是一种从水溶液中提取、分离和富集有用物质的分离技术。由于这种技术具有分离效果好,提取效率高,能够实现大规模连续化生产及易于实现自动化操作等优点,近年来在许多工业部门有着越来越广泛的应用,是一种值得进一步研究和推广应用的有效技术。
溶剂萃取技术早期主要应用于有机化合物的提取和分离。自从有机化学诞生以来,溶剂萃取技术就成为分离和纯化有机化合物的不可缺少的手段。人们采用一些与水不相混溶的有机溶剂从浸取天然产物或有机反应所产生的水溶液中提取、分离及纯化所需的有机化合物。
CWL-M型离心萃取机萃取有机化合物的研究及应用现况
1、在石油化工中的应用
石油化工芳香烃和脂肪烃的分离是一个重要的工艺过程。溶剂萃取技术已大规模地应用于芳烃的抽提,常用的萃取剂有四乙二醇醚、环丁砜和二甲基亚砜等。
溶剂萃取还广泛应用于煤油和润滑油的精制,应用比较广泛的萃取剂是糠醛等。
2、在医药工业中的应用
许多药物受热容易分解,不能使用常规的蒸馏方法进行分离。因此,溶剂萃取技术在医药工业中有着广泛的应用,特别是应用于从发酵液中提取分离抗菌素。青霉素的生产采用间歇的发酵过程,将发酵液过滤以后,采用醋酸丁酯进行萃取。由于青霉素对酸、碱极不稳定,因此,萃取设备都采用两相接触时间极短的CWL-M型离心萃取机。
此外,溶剂萃取法在非抗菌素产品或中间体的提取、分离方面也有广泛的应用,如在维生素A、B12 及C等的生产过程中均有应用。
3、在化学工业中的应用
在化学工业中常用蒸馏或精密分馏方法分离有机化合物,但在有些情况下这种方法不能适用。例如,需分离的化合物之间沸点非常接近,或产生恒沸化合物,或加热时容易分解等。在这些情况下,可以考虑采用溶剂萃取技术。
4、在生物化工中的应用
随着生物化工的迅速发展,溶剂萃取在生物制品的后处理中正在发挥越来越重要的作用。除了从发酵液中分离抗菌素和维生素以外,溶剂萃取在以下几个方面有着重要的应用。
4.1 有机酸的提取
许多有机酸,如柠檬酸、苹果酸、酒石酸盒衣康酸等,是在生物体内的一级代谢产物,现多用微生物发酵方法制取。但是,从发酵液中提取有机酸产品,传统的钙盐沉淀-H2SO4 酸解法具有工艺繁复、提取率低、环境污染严重等缺点。溶剂萃取法从发酵液中提取有机酸的研究工作近年来十分活跃,特别是对于产量大的柠檬酸提出了采用叔胺和TROP等萃取的新工艺。
4.2 氨基酸的提取和分离
氨基酸是一类具有广泛应用价值的生化产品。采用从蛋白质水解或发酵法往往得到多种氨基酸的混合物。通常采用离子交换法分离,但该法只能间歇生产,且操作繁杂,生产周期长。近年来应用溶剂萃取法分离氨基酸的研究很多。
4.3 蛋白质的分离
随着生物技术的发展,迫切需要开发新型的适合于分离蛋白质的方法。常规的沉淀、盐析、柱层析、电泳等分离方法处理量小、成本高、收率低及操作非连续化,限制了它们的工业应用。新的方法要求处理量大、选择性好,易于放大和可实现连续化操作。常规的溶剂萃取技术虽有这些优点,但亲水性的蛋白质一般是不溶于有机溶剂的,而且当它们与有机溶剂接触时可能会发生构象变化。近年来已发展了双水相萃取和反胶团萃取两种技术,可以满足以上要求,研究工作十分活跃。下面分别简要介绍这两种分离方法。
双水相萃取是利用一些水溶性高分子化合物,如聚乙二醇与某些无机盐,如磷酸钾、硫酸铵构成的水溶液可以分成两个水相,而不同的蛋白质在两个水相间具有不同的分配性质。这样的体系,低的界面张力特性有利于生物大分子的传质,同时也可防止它们构象变化。
反胶团萃取是采用含有表面活性剂的有机溶剂进行萃取。此时在有机相中形成反胶团,而蛋白质可被增溶到被有机溶剂包围着的“水池”中。其操作简单,反应条件温和,能保持蛋白质的活性不变,且对于不同的蛋白质具有选择性。