知识点编号：ZYKC20112902050501 萃取的工业应用
在学习领域课程中，已进行“了解影响萃取效果的因素”情境内容学习。 〖新课导入〗 在学习领域课程中，已进行“了解影响萃取效果的因素”情境内容学习。 回顾1 影响萃取效果的因素有哪些？ 有萃取剂的影响、操作温度的影响、分散相选择的影响、萃取剂的组成与用量的影响。
回顾2 选择萃取剂应注意哪些问题？ 选择萃取剂应注意下列问题：化学稳定性、溶解度、密度、界面张力、粘度、回收难易、萃取剂S与稀释剂B的互溶度。
问题1 影响萃取效果的因素已经学习了，那么萃取在工业上常见哪些应用？
〖新课展开〗 一、液—液萃取及应用（LLE） 溶剂萃取也称为液—液萃取法,是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。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。用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导。
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氰化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。
在液-液萃取操作中,物系常常是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。从氰化物溶液中萃取有色金属氰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。
与吸收操作相似，萃取法以相际平衡为过程极限。这与离子交换法和液膜法也是相近的。但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质；而液膜法使用的是油包水（碱溶液用于吸收氰化氢）组成的吸收物质。萃取法所用的吸收剂均由有机物组成，其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别，以使两相靠重力就能较容易地分离开，有机相还要有较高的沸点，以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。
通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。如上述的含铜氰络离子的萃取相，可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来，得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。通过电解法可以将这种溶液中的铜沉积下来，而铜浓度大为降低的电解废液可用于氰化过程。也可通过酸化回收法处理含铜氰络合物的萃取液，回收氰化物和铜，产生的废液用石灰中和、澄清后返回氰化过程。萃余液即经过萃取法处理的水相再经过除油即可用于氰化过程。
液—液萃取还广泛应用于石油化工、工业废水处理、有色金属冶炼、制药工业等行业中。
〖新课展开〗 二、固相萃取及应用(SPE) 1、固相萃取 固相萃取(SPE)被日趋认为是一个非常有用的样品处理技术，专门用来进行分析前的样品纯化和浓缩。使用固相萃取法能避免液-液萃取所代来的许多问题,比如,易于乳化，不完全的相分离,较低的定量分析回收率,昂贵易碎的玻璃器皿和大量的有机废液。
与液--液萃取相比,固相萃取更有效,容易达到定量萃取,快速和自动化,同时也减少了溶剂用量，工作时固相萃(SPE)通常是用于液体样品不易或不挥发样品的萃取,但是也用于能预先提取到溶液里的固体样品。固相萃取产品对样品的萃取,浓缩和净化都非常好。
采用固相萃取技术可以去掉复杂样品中的基质干扰，提高样品纯度和检测灵敏度，延长色谱系统和色谱住的寿命。固相萃取技术最初是在临床研究和药物毒理学研究中用来从生物体液如血浆和尿液中分离药物。发展到现在，SPE 技术已广泛用于环境监测中富集和提取痕量有机污染物，食品、蔬菜中农残检测，新药筛选和开发等众多领域。
固相萃取（SPE）是一种用途广泛而且越来越受欢迎的样品前处理技术，它建立在传统的液-液萃取（LLE） 基础之上，结合物质相互作用的相似相溶机理和目前广泛应用的HPLC、 GC中的固定相基本知识逐渐发展起来的。SPE根据其相似相溶机理可分为四种：反相SPE、正相SPE、离子交换SPE、吸附SPE。
SPE大多数用来处理液体样品，萃取、浓缩和净化其中的半挥发性和不挥发性化合物，也可用于固体样品，但必须先处理成液体。目前国内主要应用在水中多环芳烃（PAHs） 和多氯联苯（PCBs）等有机物质分析，水果、蔬菜及食品中农药和除草剂残留分析，抗生素分析，临床药物分析等方面。
SPE装置由SPE小柱和辅件构成。SPE小柱由三部分组成，柱管、烧结垫和填料。SPE辅件一般有真空系统、真空泵、吹干装置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。美国Supelco公司研究开发出了专利产品-固相萃取（SPE）装置。
图 SPE盘 图 SPE柱
Supelco SPE的优点 （1）防交叉污染、防雾化真空槽设计 （2）可配大容量采样器、快速浓缩干燥装置,批处理样品 （3）SPE小柱质量稳定，样品回收率高，精密度好
2、典型应用 （1）生物体液分析，主要包括：血清、血浆、血液、尿液及细胞间质 （2）牛奶处理、白酒、啤酒和饮料、果汁 （3）引用水、地下水和污水的分析监控 （4）挥发油、植物组织、水果、蔬菜及谷物 （5）液体药物样品、土壤和沉积物 （6）肉、鱼或其它动物组织、药片及其它固体药物
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)是70年代末发展起来的一种新型物质分离、精制技术。 〖新课展开〗 三、超临界流体萃取应用 1、超临界流体萃取（SFE） 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)是70年代末发展起来的一种新型物质分离、精制技术。
所谓超临界流体，是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。这种流体兼有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有极高的溶解能力，能深入到提取材料的基质中，发挥非常有效的萃取功能。而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。
SFE超临界萃取原理是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。
2、发展现状 超临界流体技术是一项跨世纪的高新技术，已被广泛应用于医药、食品、保健、石油化工、环保、发电、核废料处理及纺织印染等诸多领域。尤其在提取生物活性物质方面，超临界流体萃取技术是发挥着独特的作用。所产生的废料可提取出多种对人体有益的物质。最早将超临界CO2萃取技术应用于规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。
90年代初，我国开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小试水平向大规模产业化的转变，使我国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。
3、主要应用领域 （1）中草药有效成分的提取：银杏黄酮、紫杉醇、青嵩素、人参皂甙、马钱子碱、阿托品、甘草等的提取、精制。 （2）食品添加剂：咖啡去除咖啡因；辣椒红色素、黑加仑籽油、啤酒花浸膏的提取。 （3）高级营养保键品：天然VE、卵磷脂、天然鱼油、沙棘籽油、小麦胚芽油、玉米胚芽油、大蒜素、a-亚麻酸、茶多酚等到的提取。 （4）香料、香精的提取及精制。 （5）环境保护：超临界水氧化处理污水。
4、效益及前景 我国自行研制生产的超临界萃取设备在质量上已达到国际同类设备先进水平，但价格不到同类进口设备的三分之一，如图2所示。 超临界流体萃取技术是一项跨系统、跨行业、跨学科、跨世纪的高新技术，我们在该领域的研究及产业化开发，不能跟在其他国家的后面，必须结合我国自有资源情况，走自己的道路。
图2 超临界流体萃取机
A、超临界流体的密度小 B、超临界流体的界面张力大 C、超临界流体同时具有液体和气体的优点 D、粘稠度大 2、判断题 〖课堂巩固 〗 1、选择题 （1）下列不是有机相中包含的成分的是（ ） A、萃取剂 B、稀释剂 C、溶剂 D、催化剂 （2）关于超临界流体说法正确的是（ ） A、超临界流体的密度小 B、超临界流体的界面张力大 C、超临界流体同时具有液体和气体的优点 D、粘稠度大 2、判断题 （1）SPE（固相萃取）和SFE（超临界萃取）的原理是一样的（ ）
〖课堂小结 〗 1、液—液萃取法,是从稀溶液中提取物质的一种有效方法；广泛地应用于冶金和化工行业中；操作中物系常常是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；萃取法以相际平衡为过程极限；通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。
〖课堂小结 〗 2、固相萃取(SPE)专门用来进行分析前的样品纯化和浓缩；工作时固相萃(SPE)通常是用于液体样品不易或不挥发样品的萃取,但是也用于能预先提取到溶液里的固体样品，SPE大多数用来处理液体样品，萃取、浓缩和净化其中的半挥发性和不挥发性化合物，也可用于固体样品，但必须先处理成液体；SPE装置由SPE小柱和辅件构成；典型应用：生物体液分析，牛奶处理、白酒、啤酒和饮料、果汁，引用水、地下水和污水的分析监控，挥发油、植物组织、水果、蔬菜及谷物，液体药物样品、土壤和沉积物，肉、鱼或其它动物组织、药片及其它固体药物。
〖课堂小结 〗 3、超临界流体是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。这种流体兼有液体和气体的优点；超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO2为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大，将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来，该过程中CO2循环使用；主要应用领域：中草药有效成分的提取、食品添加剂、高级营养保键品、超临界水氧化处理污水和香料、香精的提取及精制。
B、萃取法其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别 C、萃取剂对溶剂和稀释剂都有良好的溶解度 D、有机相还要有较高的沸点 〖作业布置 〗 1、选择题 （1）下列不是液液萃取所应该有的是（ ） A、 所用的吸收剂一般是由有机物组成 B、萃取法其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别 C、萃取剂对溶剂和稀释剂都有良好的溶解度 D、有机相还要有较高的沸点 （2）下列过程是用固微相萃取操作的是（ ） A、毒物分析 B、茶多酚等到的提取 C、生物体液分析 D、有色金属冶炼 2、收集相关其它萃取方法的资料。
谢 谢！