萃取extraction
沿革 1842年 E.-M.佩利若研究了用乙醚從硝酸溶液中萃取硝酸鈾酰。1903年L.埃迪蘭努用液態(tài)二氧化硫從煤油中萃取芳烴，這是萃取的第一次工業(yè)應(yīng)用。20世紀40年代后期，生產(chǎn)核燃料的需要促進了萃取的研究開發(fā)。現(xiàn)今萃取已應(yīng)用于石油餾分的分離和精制，鈾、釷、钚的提取和純化，有色金屬、稀有金屬、貴重金屬的提取和分離，抗菌素、有機酸、生物堿的提取，以及廢水處理等。
原理 向待分離溶液（料液）中加入與之不相互溶解（至多是部分互溶）的萃取劑，形成共存的兩個液相。利用原溶劑與萃取劑對各組分的溶解度（包括經(jīng)化學反應(yīng)后的溶解）的差別，使它們不等同地分配在兩液相中，然后通過兩液相的分離，實現(xiàn)組分間的分離。如碘的水溶液用四氯化碳萃取，幾乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得以與大量的水分開。
最基本的操作是單級萃取。它是使料液與萃取劑在混合過程中密切接觸，讓被萃組分通過相際界面進入萃取劑中，直到組分在兩相間的分配基本達到平衡。然后靜置沉降，分離成為兩層液體，即由萃取劑轉(zhuǎn)變成的萃取液和由料液轉(zhuǎn)變成的萃余液。單級萃取達到相平衡時，被萃組分B的相平衡比，稱為分配系數(shù)K，即：
K＝yB/xB
式中yB和xB分別為B組分在萃取液中和萃余液中的濃度。濃度的表示方法需考慮組分的各種存在形式，按同一化學式計算。若料液中另一組分D也被萃取，則組分B的分配系數(shù)對組分D的分配系數(shù)的比值，即B對D的分離因子，稱為選擇性系數(shù)α，即：
α＝KB·KD＝yB·xD/(xB·yD)
方法 單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被萃組分在萃取液中的量與原料液中的初始量的比值）較低，往往不能滿足工藝要求，為了提高萃取率，可以采用多種方法：①多級錯流萃取。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸（圖1），可達較高萃取率。但萃取劑用量大，萃取液平均濃度低。②多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯(lián)（或板式塔）的兩端加入，在級間作逆向流動，最后成為萃余液和萃取液，各自從另一端離去（圖2）。料液和萃取劑各自經(jīng)過多次萃取，因而萃取率較高，萃取液中被萃組分的濃度也較高，這是工業(yè)萃取常用的流程。③連續(xù)逆流萃取。在微分接觸式萃取塔（見萃取設(shè)備）中，料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質(zhì)，也是常用的工業(yè)萃取方法。料液與萃取劑之中，密度大的稱為重相，密度小的稱為輕相。輕相自塔底進入，從塔頂溢出；重相自塔頂加入，從塔底導(dǎo)出。萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱連續(xù)相;另一液相通常以液滴形式分散于其中，稱分散相。分散相液體進塔時即行分散，在離塔前凝聚分層后導(dǎo)出。料液和萃取劑兩者之中以何者為分散相，須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此外，還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取。
應(yīng)用 萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優(yōu)點在于常溫操作，節(jié)省能源，不涉及固體、氣體，操作方便。萃取在如下幾種情況下應(yīng)用，通常是有利的：①料液各組分的沸點相近，甚至形成共沸物，為精餾所不易奏效的場合，如石油餾分中烷烴與芳烴的分離，煤焦油的脫酚（見彩圖）；②低濃度高沸組分的分離，用精餾能耗很大，如稀醋酸的脫水；③多種離子的分離，如礦物浸取液的分離和凈制，若加入化學品作分部沉淀，不但分離質(zhì)量差，又有過濾操作，損耗也大；④不穩(wěn)定物質(zhì)（如熱敏性物質(zhì)）的分離，如從發(fā)酵液制取青霉素。萃取的應(yīng)用，目前仍在發(fā)展中。元素周期表中絕大多數(shù)的元素，都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制，工藝和操作條件的確定，以及流程和設(shè)備的設(shè)計計算，都是開發(fā)萃取操作的課題。
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