生物分离工程 膜分离技术 课件.ppt

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1、生物分离工程生物分离过程中的萃取技术总体学习目的和要求在了解萃取和分配定律、分配平衡的基本概念的基础上，重点掌握有机溶剂萃取，液液萃取，双水相萃取，液膜萃取，反胶团萃取，液固萃取,超临界流体萃取的设备，操作及基本性质目录基本概念分配定律与分配平衡有机溶剂萃取液液萃取设备及其设计的理论基础双水相萃取液膜萃取反胶团萃取超临界流体萃取引言定义利用溶质子互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法称为萃取。特点平衡关系简单萃取条件温和适用范围广泛（从小分子到生物大分子）基本概念-萃取的分类待处理物系萃取剂种类和

2、萃取形式固体液体液固萃取（浸取）超临界萃取液液萃取超临界萃取－－有机溶剂萃取双水相萃取液膜萃取反胶团萃取基本概念-萃取的基本原理萃取剂引起两相分层溶质扩散进入萃取相，实现由料液向萃取相中转移。达到平衡时，传质推动力为零，溶质浓度不再变化。溶质在两相中的分配平衡是状态函数，与萃取操作形式无关基本概念-反萃取反萃取就是通过调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作过程。反萃过程也是液液萃取的一种形式，其是相对于萃取过程而言的基本概念-物理萃取和化学萃取物理萃取溶质根据相似相溶原理在两相间达到分配平衡，两者间无化学反

3、应化学萃取脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相分配例：分配定律与分配平衡–定义分配定律就是溶质在两相中的分配平衡规律，即在恒温恒压条件下，溶质增互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数，即分配定律与分配平衡–热力学根据热力学原理，在恒温恒压条件下，当溶质在互不相溶两相中达到分配平衡后，溶质在两相中的化学位应当相等，即Nerst分配常数分配定律与分配平衡–分配系数定义分配系数是指溶质在两相中的总浓度之比，其用于表示溶质的分配平衡关系，可

4、表示为或分配定律与分配平衡–常用的液液平衡关系Henry型平衡关系Langmuir型平衡关系一般形式有机溶剂萃取-学习要点理解：弱电解质的分配平衡，化学萃取平衡应用：掌握有机溶剂萃取操作过程，了解水相物理条件对弱电解质分配系数的影响，如何选择合适的有机溶剂，以及如何防止乳化现象的发生弱电介质的分配平衡弱酸：有机相水相A-A-A-A-H+H+H+H+HAHAHA弱电解质在水相中的解离平衡；游离电解质（未解离部分）在两相间的分配平衡；有机溶剂萃取-弱电解质解离平衡弱酸性电解质解离平衡：AH↔A-+H+弱碱性电解质解离平衡：

5、BH+↔B+H+有机溶剂萃取-弱电解质分配平衡（弱酸性）如在有机相中溶质不发生缔和，仅以单分子形式存在，则游离的单分子溶质符合分配定律：水相中溶质总浓度为有机相中溶质浓度为弱酸：有机溶剂萃取-弱电解质分配系数（弱酸性）弱酸弱碱有机溶剂萃取-化学萃取平衡之氨基酸解离A＋AAA－化学萃取平衡水相有机相AAAAR+Cl-A+A+A+A+A-A-A-R+Cl-R+Cl-R+Cl-R+Cl-R+A-Cl-有机溶剂萃取-化学萃取平衡之分配平衡季胺盐萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应氨基酸和氯离子对应的表观分配系数分别为则有机溶

6、剂萃取-化学萃取平衡之分配平衡（2）二（2－乙基己基）磷酸萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应氨基酸的表观分配系数为则有机溶剂萃取-影响萃取操作的因素水相物理条件的影响pH值温度的影响无机盐浓度化学萃取剂的影响乳化和破乳有机溶剂（或稀释剂）的影响有机溶剂必需满足的条件价廉易得；与水相不互溶；与水相有较大的密度差，且粘度较小，表面张力适中，有利于相分散和相分离；容易回收和再利用；毒性、腐蚀性小，闪点低，使用安全；不与目标产物发生反应；有机溶剂萃取-乳化和破乳定义乳化是一种液体（如水或有机溶剂）以微小液滴形式分散于另一种

7、不相混合的液体中的现象乳浊液形式油滴分散于水相中的乳浊液称为水包油型；水滴分散于有机相中的乳浊液称为油包水型乳化形成乳化现象的产生必需有第三种物质的出现，这种物质就是表面活性剂。在发酵液中存在的大量蛋白质、磷脂及固体颗粒物质，这些物质（主要是蛋白质和磷脂）起到了表面活性剂的作用。这些物质的存在使得发酵液的表面张力下降，这时增加单位表面积所需要做的功变小，液体容易分散成微滴而乳化。破乳方法发酵液过滤或沉淀除去蛋白质和磷脂加热降低粘度，破坏乳浊液稀释法降低乳化液浓度加电解质中和乳化剂电性，促其聚沉转型法加入相反乳化剂使乳浊

8、液转型双水相萃取-学习要点识记：双水相萃取、聚合物不相溶性概念理解：双水相系统构成原理，双水相中溶质的分配平衡以及影响双水相分配系数的因素的综合考察应用：了解双水相萃取操作过程双水相萃取-聚合物溶液混合混合过程熵的增加两种物质混合时，熵的增加与涉及的分子数目有关；因此如果按照摩尔计算，小分子间与大分子间的混合过程的熵的增加是相同的