內(nèi)插法添加平衡聯(lián)結(jié)線ppt

內(nèi)插法添加平衡聯(lián)結(jié)線ppt第一頁，共四十八頁，2022年，8月28日多級逆流萃取第一級物料衡算：第一、二級間物料衡算：第一級到第n級間衡算：第二頁，共四十八頁，2022年，8月28日多級逆流萃?。?）上式表明離開每一級萃余相的流量與進(jìn)入該級的萃取相流量之差為一常數(shù)，以表示?？梢哉J(rèn)為是自左向右通過每一級的“凈流量”。這股虛擬的凈物流在三角形相圖上也可用一定點(diǎn)（點(diǎn)）表示，稱為操作點(diǎn)。當(dāng)為負(fù)值時(shí)，上式可改寫為以下形式：分析E1、F和之間的關(guān)系：同理，R1和E2，R2和E3Rn-1和En，Rn和S均與共線。第三頁，共四十八頁，2022年，8月28日多級逆流萃取圖解已知F,E1,Rn，求所需級數(shù)1.從E1作聯(lián)結(jié)線求出R12.聯(lián)R1并延長與溶解曲線交于E2。3.重復(fù)以上1，2步驟。第四頁，共四十八頁，2022年，8月28日不互溶多級逆流萃?。?）完全不互溶物系逆流萃取的計(jì)算方法與液體的解吸完全相同。對整個(gè)萃取設(shè)備作物料衡算可得：自第一至m級為控制體作物料衡算：整理得：第五頁，共四十八頁，2022年，8月28日不互溶多級逆流萃?。?）上式為逆流操作的操作線方程。因（B/S）對各級為一常數(shù)，所以操作線為一直線。其上端位于（XF，Y1）的H點(diǎn)，下端位于（XN，Z）的D點(diǎn)。在分配曲線（平衡曲線）與操作線之間作若干階梯，便可求得所需的理論級數(shù)。第六頁，共四十八頁，2022年，8月28日不互溶多級逆流萃取（3）若平衡線為一過原點(diǎn)的直線，則萃取的理論級數(shù)為：XN、XF—液相（萃余相）進(jìn)、出設(shè)備的溶質(zhì)含量Z—溶劑入口的溶質(zhì)含量第七頁，共四十八頁，2022年，8月28日多級逆流萃取的最小溶劑用量與吸收操作有一最小液氣比一樣，多級逆流萃取操作中對于一定的萃取要求也存在一個(gè)最小溶劑比和最小溶劑用量Smin。若操作時(shí)溶劑用量小于Smin

，則無論用多少個(gè)理論級也達(dá)不到規(guī)定的萃取要求。溶劑用量少所需理論級數(shù)多設(shè)備費(fèi)用大溶劑用量大所需理論級數(shù)少溶劑回收費(fèi)用大。第八頁，共四十八頁，2022年，8月28日完全不互溶物系Smin第九頁，共四十八頁，2022年，8月28日部分互溶物系萃取劑用量越大混合點(diǎn)M越靠近點(diǎn)SE1點(diǎn)越低操作點(diǎn)離B點(diǎn)越遠(yuǎn)。第十頁，共四十八頁，2022年，8月28日部分互溶物系Smin當(dāng)操作線和聯(lián)結(jié)線重合時(shí)，所需的理論板為無窮多，此時(shí)的溶劑用量為Smin。離Rn越遠(yuǎn)的交點(diǎn)相應(yīng)的操作線為最小溶劑的操作線。第十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日連續(xù)逆流萃取yexRy0xF第十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日作業(yè)現(xiàn)有一原溶劑10g，內(nèi)加1g溶質(zhì)A，用萃取劑進(jìn)行萃取，萃取劑與原溶劑不互溶，在萃取過程中，KA=3（用質(zhì)量比表示），現(xiàn)用以下兩種方式進(jìn)行萃?。海?）用10g萃取劑進(jìn)行單級萃取，（2）用10g萃取劑進(jìn)行5級錯(cuò)流萃取，每級用量為2g。問：萃取后殘液尚存A分別為多少？第十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日解答（1）單級萃?。海?）多級錯(cuò)流萃?。旱谑捻摚菜氖隧?，2022年，8月28日超臨界流體第十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日超臨界萃取超臨界流體萃取是用超過臨界溫度、臨界壓力狀態(tài)下的氣體作為溶劑，萃取待分離混合物中的溶質(zhì)，然后采用等溫變壓或等壓變溫等方法，將溶劑和溶質(zhì)分離的單元操作。超臨界流體已成功地用于食品、醫(yī)藥和化妝品（香料）等生物產(chǎn)物的分離過程，成為一門新興的工業(yè)分離技術(shù)。第十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日超臨界萃取流程第十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日超臨界流體的選擇條件萃取劑具有化學(xué)穩(wěn)定性，對設(shè)備沒有腐蝕性。臨界溫度不能太低或太高，最好在室溫附近或操作溫度附近。操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)的分解溫度或變質(zhì)溫度。臨界壓力不能太高，可節(jié)約壓縮動力費(fèi)。選擇性要好，溶解度高，價(jià)廉易得。第十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日超臨界流體的性質(zhì)氣體、液體和超臨界流體的性質(zhì)第十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日超臨界流體的性質(zhì)（2）CO2臨界溫度31.3oC,臨界壓力7.38MPa。其臨界溫度接近常溫，并且無毒、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格低廉。不燃燒。所以CO2是最常用的超臨界流體萃取劑。流體在臨界區(qū)附近，壓力和溫度的微小變化，會引起流體的密度大幅度變化，而非揮發(fā)性溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度大致上和流體的密度成正比。超臨界流體的粘度跟氣體相近，密度象液體相近。第二十頁，共四十八頁，2022年，8月28日脫咖啡因第二十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日脫咖啡因流程經(jīng)萃取后咖啡豆中咖啡因含量可從0.7%~3%降低到0.02%。青咖啡豆洗凈后，加蒸汽和水預(yù)泡，提高其水分含量達(dá)30~50%。然后用CO2萃取，操作壓力為16~20MPa,操作溫度達(dá)到70~90oC。第二十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日啤酒花有效成分的提取啤酒花（hop)也稱律草花或蛇麻，是雌性啤酒花成熟時(shí)，在葉和枝之間生成的籽粒。遠(yuǎn)古以來就用來釀造啤酒。啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發(fā)性油和軟樹脂中的律草酮又稱-酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而-酸在麥芽汁煮沸過程中，將異構(gòu)為異-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。早期采用啤酒花直接釀酒，-酸只能利用25%，后改用有機(jī)溶劑萃取，利用率提高60~80%。用超臨界CO2萃取，-酸萃取率可達(dá)95%以上。第二十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日脫尼古丁第二十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日雙水相萃取(Aqueoustwo-phaseextraction)雙水相萃取現(xiàn)象最早是1896年由Beijerinck在瓊脂和可溶性淀粉或明膠混合時(shí)發(fā)現(xiàn)的。這種現(xiàn)象被稱為是聚合物的“不相溶性”。60年代，瑞典Lund大學(xué)的AlbertssonPA教授最先提出雙水相萃取技術(shù)。70年代中期德國的Kula教授首先將雙水相系統(tǒng)應(yīng)用于細(xì)胞勻漿液中提取酶和蛋白質(zhì)。第二十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日聚合物溶液分相機(jī)理有兩個(gè)因素決定兩種物質(zhì)的混合結(jié)果。一是分子混合時(shí)的熵增，其二是分子間的相互作用。分子之間的相互作用隨分子尺寸的增大而增加。因此在大分子系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。因此一種聚合物分子周圍將聚集同種分子而排斥異種分子。達(dá)到平衡時(shí)，即形成富含不同聚合物的兩相。第二十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日雙水相系統(tǒng)常用的雙水相系統(tǒng)有聚合物-聚合物和聚合物-鹽兩大類。常用的聚合物體系有聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（DEX）、聚丙二醇/聚乙二醇和甲基纖維素/葡聚糖等常用的聚合物-無機(jī)鹽體系有：PEG/磷酸鉀、PEG/硫酸銨、PEG/硫酸鈉等。第二十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束（團(tuán)）萃取反膠束萃取是利用表面活性劑在有機(jī)相中形成反膠束（reversedmicelles),從而在有機(jī)相中形成分散的親水性微環(huán)境，使生物大分子在有機(jī)相中存在于反膠束的親水微環(huán)境中。1977年，瑞士的Luisi等人首次提出用反膠束萃?。≧eversedmicellarextraction）提取蛋白質(zhì)。到80年代，生物學(xué)家才認(rèn)識到其重要性，開始反膠束萃取蛋白質(zhì)的研究。是一種正在發(fā)展中的生物分離技術(shù)。第二十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束萃取的特點(diǎn)從現(xiàn)有的研究結(jié)果來看，反膠束具有成本低、溶劑可反復(fù)使用、萃取率和反萃取率都很高等突出優(yōu)點(diǎn)。反膠束有可能解決蛋白質(zhì)在非細(xì)胞環(huán)境中迅速失活的問題。構(gòu)成反膠束的表面活性劑往往具有溶解細(xì)胞的能力，因此可用于直接從整細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)和酶。第二十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束溶液的形成的條件和特性向水中加入表面活性劑，水溶液的表面張力隨表面活性劑的濃度增大而下降。當(dāng)表面活性劑達(dá)到一定值時(shí)，表面活性劑分子會自聚集形成水溶性膠束。溶液的表面張力不再隨表面活性劑的濃度增大而降低。表面活性劑在水溶液中形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度（CriticalMicelleConcentration,CMC)。向有機(jī)溶劑中加入表面活性劑，超過一定濃度時(shí)也會形成膠束。與水溶液中所不同的是，此時(shí)表面活性劑的疏水尾部向外，親水頭部向內(nèi)。這時(shí)的膠束稱為反膠束。第三十頁，共四十八頁，2022年，8月28日表面活性劑表面活性劑是由親水憎油的極性集團(tuán)和親油憎水的非極性兩部分組成的兩性分子。在反膠束萃取蛋白質(zhì)的研究中，用得最多得是陰離子表面活性劑AOT（AerosolOT),其化學(xué)名為丁二酸-2-乙基己基酯磺酸鈉。第三十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日AOT分子結(jié)構(gòu)式第三十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束的形狀和大小反膠束的形狀多為球形或近似球形。表面活性劑的聚集使反膠束內(nèi)形成極性核，因此有機(jī)溶劑中的反膠束可溶解水。反膠束內(nèi)溶解的水通常稱為微水相或“水池（waterpool）”其內(nèi)水池的直徑d可用下式計(jì)算：第三十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束萃取蛋白質(zhì)示意圖第三十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束萃取操作1.蛋白質(zhì)的溶解方式a)是常用的反膠束萃取蛋白質(zhì)操作。若以制備含有蛋白質(zhì)的反膠束相為目的，可采用b)、c)法。b)適合于水溶性蛋白質(zhì)；c)適合于非水溶性蛋白質(zhì)。第三十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日反膠束萃取蛋白質(zhì)的應(yīng)用1）pH=9時(shí)，核糖核酸酶在反膠束中的溶解度很小，保留在水相中。2）反膠束相中加入0.5M的KCl,細(xì)胞色素C被反萃到水相第三十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日液膜萃取液膜是由水溶液或有機(jī)溶劑構(gòu)成的液體薄膜。液膜可將與之不能互溶的液體分隔開來，使其中一側(cè)液體中的溶質(zhì)選擇性地透過液膜進(jìn)入另一側(cè)，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)之間的分離。當(dāng)液膜為水溶液時(shí)，其兩側(cè)的液體為有機(jī)溶劑，當(dāng)液膜為有機(jī)溶劑時(shí)，其兩側(cè)的液體為水溶液。1968年美籍華人NNLi（黎念之）發(fā)明液膜分離技術(shù)。有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的液膜主要可分為乳狀液膜、支撐液膜和流動液膜三種。第三十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日乳狀液膜通常將含有被分離組分的料液作連續(xù)相，稱為外相；接受被分離組分的液體，稱為內(nèi)相。液膜根據(jù)膜液體的不同，分為(W/O)/W（水-油-水）和(O/W)/O（油-水-油）。生物分離中主要應(yīng)用(W/O)/W型液膜。乳狀液膜的膜溶液主要有膜溶劑、表面活性劑和添加劑組成。其中膜溶劑含量占90%以上，而表面活性劑和添加劑分別占1%~5%。表面活性劑起穩(wěn)定液膜的作用。第三十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日乳狀液膜（2）向溶有表面活性劑和添加劑的油中加入水溶液，進(jìn)行高速攪拌或超聲波處理，制成W/O（油包水）型乳化液。將制成的W/O型乳化液分散到待分離的料液中，進(jìn)行第二次乳化即可制得(W/O)/W型乳狀液膜。乳狀液膜中的表面活性劑有序地排列在油水分界面處，起穩(wěn)定液膜的作用并影響液膜的滲透性。液膜中的添加劑主要是液膜萃取中促進(jìn)溶質(zhì)跨膜輸送的流動載體，為溶質(zhì)的選擇性化學(xué)萃取劑。但有些情況下并不需要加入。第三十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日反萃相化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)遷移當(dāng)萃取有機(jī)酸等弱酸性電解質(zhì)時(shí)，可利用強(qiáng)堿溶液（如NaOH)溶液為反萃相，反萃相與料液中溶質(zhì)發(fā)生不可逆反應(yīng)生成不溶于膜相的鹽。此時(shí)反萃相中有機(jī)酸的濃度接近于零，使膜相兩側(cè)保持最大濃差，促進(jìn)有機(jī)酸的遷移。這種促進(jìn)遷移稱為I型促進(jìn)遷移。溶質(zhì)在反萃相可得到濃縮，并且萃取速率快。第四十頁，共四十八頁，2022年，8月28日膜相載體輸送在膜相中加入可與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生可逆化學(xué)反應(yīng)的萃取劑C，目標(biāo)產(chǎn)物與該萃取劑C在膜相的料液一側(cè)發(fā)生正向反應(yīng)生成中間產(chǎn)物。此中間產(chǎn)物在濃差作用下擴(kuò)散到膜相的另一側(cè)，釋放出目標(biāo)產(chǎn)物。目標(biāo)產(chǎn)物通過萃取劑C的搬運(yùn)從料液一側(cè)轉(zhuǎn)入到反萃相，而萃取劑C在濃差作用下從膜相的反萃取一側(cè)擴(kuò)散到料液相一側(cè)。第四十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日液膜分離的操作過程第四十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日液膜分離的操作過程（2）制備液膜：將反萃取的水溶液F3（內(nèi)水相）強(qiáng)烈地分散在含有表面活性劑、膜溶劑、載體及添加劑的有機(jī)相中制成穩(wěn)定的油包水型乳液F2。液膜萃?。簩⑸鲜鲇桶橐?，在溫和的攪拌條件下與被處理的溶液F1混合，外水相的溶質(zhì)通過液膜進(jìn)入內(nèi)水相被富集。澄清分離：待液膜萃取結(jié)束后，借助重力分層除去萃余液。破乳：分離膜組分和內(nèi)水相。前者返回再制乳液，后者進(jìn)行