?

????液一液萃取也稱溶劑萃取，又稱抽提。是指在雙組分或多組分的均相液態(tài)混合物中加入一種輔助溶劑使之成為一個雙液相物系，從而將混合物中的組份分離開來。它是分離和提純物質(zhì)的重要單元操作之一。從天然產(chǎn)物初提液中獲取有效成分是液一液萃取的一個重要應(yīng)用方向。

隨著分離技術(shù)在生命科學(xué)、天然藥物提取及各類抗生素藥物等方面應(yīng)用的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的溶劑萃取技術(shù)己不能滿足當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)及工業(yè)化的需求。例如，對于天然產(chǎn)物來說，生命與非生命物質(zhì)共存，有效成分含量低，難于富集;對于生物物質(zhì)來說，分離的對象復(fù)雜，既包括可溶物，如蛋白質(zhì)和核酸，也包括懸浮的小顆粒，如細(xì)胞器和整個細(xì)胞，且生物物質(zhì)極易變性和失活，分離難度大。在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的液一液萃取技術(shù)存在選擇性差、操作步驟繁瑣、流程長、對操作條件要求苛刻、活性物質(zhì)在分離過程中易失活、分離放大困難等問題，不適合于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)，影響了經(jīng)濟(jì)競爭力和廣泛應(yīng)用。洗鹽分離設(shè)備在液液萃取技術(shù)中的應(yīng)用

鹽析萃取技術(shù)簡介

人們認(rèn)識有機(jī)溶劑與水可在鹽溶液中分相的萃取技術(shù)至今己有近一個世紀(jì)。部分與水互溶的有機(jī)溶劑，加入鹽后，電解質(zhì)的水合作用破壞了有機(jī)溶劑與水之間弱的作用力(如氫鍵)，導(dǎo)致體系自然分相并形成互不相容的雙水相或者多相萃取體系[X100]。已報道的可與鹽成相的物質(zhì)類型主要有聚乙二醇/無機(jī)鹽、水溶性小分子醇/無機(jī)鹽、表面活性劑/無機(jī)鹽、離子液體/無機(jī)鹽以及在此基礎(chǔ)上形成的三相分配與三液相萃取，因其均有無機(jī)鹽參與成相，在此，將其統(tǒng)稱為鹽析萃取。洗鹽分離設(shè)備在液液萃取技術(shù)中的應(yīng)用

????鹽析萃取與水一有機(jī)溶劑萃取的原理相似，都是依據(jù)物質(zhì)在兩相間分配系數(shù)的差異而進(jìn)行萃取的技術(shù)，但二者萃取體系的性質(zhì)不同。能與水互溶的有機(jī)溶劑溶液可與某些無機(jī)鹽成相，此體系是利用鹽離子的水化作用，鹽離子奪取原與有機(jī)溶劑水合的水分子而釋放出有機(jī)溶劑分子，形成有機(jī)溶劑與無機(jī)鹽的兩相鹽析體系。當(dāng)天然產(chǎn)物中的有效成分進(jìn)入兩相體系時，由于表面性質(zhì)、電荷作用和各種力(如氫鍵和離子鍵)的存在和環(huán)境因素(濃度、溫度、pH值等)的影響，天然產(chǎn)物中的有效成分易于在兩相間形成選擇性的分配。利用這一點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)天然產(chǎn)物中有效成分的提取、分離和濃縮。洗鹽分離設(shè)備在液液萃取技術(shù)中的應(yīng)用

????根據(jù)與鹽成相的物質(zhì)類型不同，此處簡單介紹以下幾種:

??????(1)聚乙二醇(PEG )/無機(jī)鹽

????當(dāng)PEG溶液與一些無機(jī)鹽相混時，只要濃度達(dá)到一定范圍，體系就會分成互不相溶的兩相。成相的條件與其本身的PEG濃度、分子量大小、所用鹽的種類及濃度、溶液的酸度等許多因素有關(guān)，對其成相機(jī)理普遍認(rèn)為是鹽析作用的結(jié)果，發(fā)生鹽析作用的主要原因是去水化作用，當(dāng)聚合物溶液中加入中性鹽，中性鹽對水分子的親和能力大于聚合物，破壞了聚合物表面的水化層直至其減弱或消失。在實(shí)際應(yīng)用中，因PEG是不揮發(fā)物質(zhì)，對人體無害，操作條件溫和，但PEG需反萃取去除，在反萃取過程中鹽會進(jìn)入反萃取劑中，對隨后的分析測定帶來很大影響，同時該體系不適用于在高鹽濃度下易失活的生物活性物質(zhì)，鹽濃度太高，無論是PEG相還是鹽相，都不能直接上柱進(jìn)行進(jìn)一步的分離純化，而且高鹽濃度的廢水在實(shí)際應(yīng)用中受到環(huán)保限制。

????(2)水溶性小分子醇/無機(jī)鹽

????普通的能與水互溶的小分子有機(jī)溶劑水溶液也可與一些無機(jī)鹽成相。常用的有機(jī)溶劑有乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮等，無機(jī)鹽有磷酸氫二鉀、硫酸錢、磷酸二氫鈉等。華僑大學(xué)的董某等認(rèn)為該體系是利用鹽離子的水化作用，使鹽離子奪取原與有機(jī)溶劑水合的水分子而釋放出有機(jī)溶劑分子，形成兩相體系，也有學(xué)者認(rèn)為鹽析作用是物質(zhì)在兩相中不均衡分配的主要驅(qū)動力。小分子有機(jī)溶劑與高聚物相比，價格低廉，可大大降低成相體系原料成本;粘度小，易于相間擴(kuò)散和傳遞;揮發(fā)度比高聚物大，無需反萃取，可采用真空蒸發(fā)或結(jié)晶的方法濃縮得到生物物質(zhì)和天然產(chǎn)物中的有效成分，因后續(xù)分離操作簡單，簡化了操作步驟，大大的降低了操作費(fèi)用，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中具有實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢。在此方面，本課題組已開展了相關(guān)研究工作，考察了不同的有機(jī)溶劑與鹽的組成對發(fā)酵液中1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的分離萃取，同時還對水相中鹽的回收工藝進(jìn)行了研究;此外，本課題組對低分子有機(jī)溶劑/無機(jī)鹽萃取體系在蛋白質(zhì)分離方面也進(jìn)行了相關(guān)探索性的研究工作。洗鹽分離設(shè)備在液液萃取技術(shù)中的應(yīng)用

??????(3)表面活性劑/無機(jī)鹽

????傳統(tǒng)的表面活性劑雙水相是指正、負(fù)離子表面活性劑混合水溶液在一定濃度及混合比范圍內(nèi)，自發(fā)分離形成的兩個互不相溶的水相，該體系存在易乳化、相分離時間長及相區(qū)較窄等缺點(diǎn)。近年來研究表明，在無機(jī)鹽的存在下，更有益于表面活性劑成相，成相所需的表面活性劑在較低的濃度下即可成相，且具有成相時間短，分相快等優(yōu)點(diǎn)。騰某等探索了硫酸錢，濱化鈉對十二烷基硫酸鈉(SDS)/十六烷基三甲基溴化銨?(CTAB)成相的影響，結(jié)果表明無機(jī)鹽能促使陰離子雙水相區(qū)和陽離子雙水相區(qū)分別???SDS和CTAB方向移動，并使雙水相區(qū)加寬，鹽的濃度達(dá)到一定值時，它對雙水相的影響可以達(dá)到飽和狀態(tài)。Al-Hakimi等研究表明，NaCI , KCl和NaBr可以縮短Gemini(12-3-12, 2Br-)/SDS/PEG體系的成相時間，降低體系成相組成物濃度，同時還可提高體系的萃取率。

??????(4)離子液體/無機(jī)鹽

????離子液體的鹽析萃取體系通常是指由一種有機(jī)鹽(親水性離子液體)、一種無機(jī)鹽(如磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等)和水形成。該體系形成的實(shí)質(zhì)是離子液體與鹽爭奪水分子的過程，離子液體的水化能力與無機(jī)鹽的鹽析能力決定了體系分相的難易。在2000年Cull等采用離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑從生物轉(zhuǎn)化液中提取紅霉素;Rogers等于2003年研究發(fā)現(xiàn)了親水性離子液體1-丁基-3-甲基咪哇鹽酸鹽([Bmim]Cl)和水合磷酸鉀(K3POa)可以形成上相富集離子液體，下相富集磷酸鉀的雙水相體系，首次提出了離子液體雙水相的概念。此后，陸續(xù)報道了可形成鹽析萃取體系的多種離子液體(如[Bmim]BF4.?[Bmim]Br, [Omim]BF4. [Bmim]Cl等)和無機(jī)鹽(如NaH2PO4. K2HPO4. KOH. Na2CO3等)。離子液體具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、與傳統(tǒng)的親水性聚合物/無機(jī)鹽鹽析體系相比，離子液體鹽析萃取體系具有分相時間短、粘度低、萃取過程不易乳化等優(yōu)點(diǎn)，但因離子液體具有潛在的毒性和不可生物降解性，會造成嚴(yán)重的水體污染，且生產(chǎn)成本高，分離回收困難，限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

????(5)三相分配(Three-phase partitioning ，?TPP )

????在傳統(tǒng)的液一液萃取過程中往往不希望有第三相生成，但隨著生物分離技術(shù)的不斷發(fā)展，生物體系萃取過程中產(chǎn)生第三相的現(xiàn)象越來越多，人們發(fā)現(xiàn)，由于第三相的引入，雜質(zhì)及副產(chǎn)物得以富集，提高了萃取過程的選擇性，可以獲得更高純度的產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)多組分一步分離提供了空間。實(shí)際上，Szamos等在1995年就提出三相分配純化蛋白的觀點(diǎn)，作者提到早在1984年Odegaard等就提出一種新型的鹽析純化蛋白質(zhì)的方法，將有機(jī)溶劑叔丁醇與一定濃度范圍的硫酸錢溶液混合時體系會分為兩相，當(dāng)?shù)鞍兹苡谙孪帑}水相時，會在有機(jī)相與水相之間形成富集蛋白中間相的三相分配體系。作者考察了硫酸鐵、硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鉀等無機(jī)鹽對三相分配過程的影響，結(jié)果表明界面張力、叔丁醇和鹽體系的濃度范圍是影響三相分配的主要因素。近年來，印度理工學(xué)院化學(xué)系的Sharma研究小組采用叔丁醇/硫酸錢三相分配體系做了大量的研究工作，主要圍繞酶的純化、酶的復(fù)性，油脂的提取等方面文獻(xiàn)報道較多。

????(6)液-液-液三相萃取(Three-liquid-phase extraction ，TLPE )

????此處的三液相萃取類似于譚某等提出三液相分類的第II類，即由兩個互不相溶的有機(jī)相與一個水相組成的液一液一液三相萃取體系。根據(jù)組成不同可分為非(弱)極性有機(jī)溶劑/極性有機(jī)溶劑/無機(jī)鹽、非(弱)極性有機(jī)溶劑/高聚物/無機(jī)鹽兩種。其中非極性有機(jī)溶劑一般由6-12碳的烷烴組成，乙醇、丙醇、丙酮等作為極性溶劑，聚合物一般為聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷一聚環(huán)氧丙烷共聚物等，常用的無機(jī)鹽有硫酸錢、磷酸氫二鉀等。該體系可用于從天然產(chǎn)物粗提液中直接分離多種有效成分，提高分離效率;此外，該體系的另一優(yōu)勢是可將生物轉(zhuǎn)化與產(chǎn)物分離相結(jié)合，從發(fā)酵液