导图社区 萃取分离技术
这是一篇关于萃取分离技术的思维导图
编辑于2021-11-18 14:22:06萃取分离技术
萃取分离:利用物质在两相之间的溶解度不同而使其分离的技术
有机溶剂萃取
定义:利用组分在互不相容的水相和有机溶剂相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术
原理:一般而言,极性物质易溶于极性溶液,非极性物质易溶于非极性的有机溶剂
注意:有机溶剂容易引起蛋白质、核酸、酶等生物活性物质变性失活,所以在低温0~10℃操作,缩短该物质与有机溶剂接触时间
有机溶剂的选择
根据欲分离组分的特性选择合适的有机溶剂,主要从溶解度考虑,注意酶在有机溶剂中的稳定性
常用的萃取有机溶剂:乙醇、丙酮、丁醇、苯酚(萃取RNA)
操作过程
萃取
原理:将含有欲分离组分的水溶液与一定量的预冷至0-10℃的有机溶剂放在同一容器中,通过激烈搅拌,使水与有机溶剂充分混合。然后静止一段时间,让有机溶剂与水溶液分成两层
在温度和压力恒定的条件下,溶质按照一定的比例分配在两相中,达到平衡时,溶质在两相中的浓度比值为一个常数:分配系数:K=Ct/Cb=萃取相的溶质浓度(上相)/萃余相的溶质浓度(下相)
分离
在萃取达到平衡后,通过离心机或吸管将水相和有机相分开,分别收集溶解在水相和有机相中的组分.
水相组分:用其他分离方法进一步分离
有机相组分:通过加热或抽真空,去除有机溶剂,以获得所需产物
双水相萃取
定义:利用组分在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术
原理:一般认为,成相是由于聚合物之间的不溶性,即聚合物分子的空间阻遏作用,无法渗透,不能形成均一相,从而具有相分离的倾向,在一定条件下,即可分离为两相
在双水相系统中,蛋白质、RNA等组分在两相中的溶解度不同,分配系数不同,从而达到分离
特点
分离对象一般具有生理活性的生物物质。这类物质的生理基础是水溶液
可以从含菌体的发酵液或培养液中直接提取所需要的蛋白质,在不经破碎的条件下直接提取胞内酶
与通常的溶剂设备萃取相似;操作可以连续进行、处理量较大
操作过程
选择双水相系统的溶质:根据欲分离物质和杂质的溶解特性,选择双水相系统的溶质常用的双水相是由两种互不相溶的高分子溶液或互不相溶的盐溶液和高分子溶液组成
制备双水相系统:一般是将两种分别配置成一定浓度的水溶液,然后将两种溶液按照不同的比例混合,静置一段时间,当两种溶质的浓度超过某一浓度范围时,就产生两相
相图的制作
萃取分离
超临界萃取
定义:利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而达到分离的一种萃取技术
原理:物质在不同的温度和压力条件下,可以不同的形态存在,如固体S、液体L、气体G、超临界流体SCF。超临界流体:在温度和压力超过某物质的超临界点时,该物质称为超临界流体。超临界流体的物理特性和传质特性介于液体和气体之间,是一种具有优良性能的萃取溶剂。超临界流体的密度与液体较为接近;扩散系数接近气体
分离:在超临界流体中,不同的物质有不同的溶解度,溶解度大的物质溶解在超临界流体中,与不溶解的或溶解度小的物质分开。然后通过升高温度、降低压力或吸附的方法,使萃取物与超临界流体分离,而得所需的物质
操作过程
超临界流体的选择:许多物质可有不同的超临界点和超临界密度。常用的超临界流体是CO2。CO2超临界点的温度为31.1℃,超临界压力为7.3MP,是一种无毒无害的惰性物质
萃取:萃取在萃取罐中进行,将原料装入萃取罐,通入一定温度和压力的超临界流体,将欲分离的组分萃取出来
分离:经过降低压力或升高温度,使目的产物在超临界流体中的溶解度降低,然后进入分离罐,将目的物与超临界流体分离。经过分离的超临界流体再经过升压或降温萃取罐循环使用
反胶束萃取
定义:利用反胶束将组分分离的一种萃取技术
反胶束:是表面活性剂分散于连续有机相中形成的纳米尺度的一种聚集体。反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统
胶束:将表面活性剂添加到水或有机溶剂中,并使其浓度超过临界胶束浓度,表面活性剂就会在水溶液或有机溶剂中聚集在一起形成的聚集体
正胶束:在水溶液中形成的聚集体。在胶束中,表面活性剂的排列方向是极性基团在外,与水接触;非极性基团在内,形成一个非极性核,此非极性核可以溶解非极性物质
反胶束:将表面活性剂加入到有机溶剂中,并使其浓度超过临界胶束浓度,便会在有机溶剂中形成的聚集体。在反胶束中,表面活性剂的非极性基团在外,与非极性的有机溶剂接触,而极性基团在内,形成一个极性核,此极性核吸收水以后就形成水池,具有溶解极性物质的能力。当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质等组分的水溶液接触后,蛋白质及其他亲水物质能够进入水池内,而其他不能进入反胶束的组分分离
操作过程
表面活性剂与有机溶剂额的选择
反胶束的形成:将一定量的表面活性剂添加到有机溶剂中,搅拌混合,静置后,表面活性剂形成反胶束
萃取:在适宜条件下,将含有目的物的水溶液与反胶束体系混合均匀,精止,目的产物萃取到反胶束中
反萃取;萃取后,将反胶束与水溶液分离,在适宜条件下,将含有目的物的反胶束与反萃取缓冲液混合,目的物从反胶束中转移到缓冲液中。然后将反胶束分离,从缓冲液获得所需的分离产物。反萃取的条件与萃取时相反