溶剂萃取过程新技术进展（二）

    溶剂萃取是重要的传质单元操作 ,其基本原理是通过溶质在两种互不相溶 ( 或部分互溶 ) 的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物溶质之间的分离或提纯。溶剂萃取通常在常温或较低温度下进行 ,具有能耗低的特点 ,较适用于热敏性物质的分离 ,可实现经济效益较佳的逆流操作, 有利于连续化的大规模生产 。其应用范围已遍及石油 、化工 、湿法冶金、医药 、原子能 、生物工程 、新材料 、环境保护等领域 。溶剂萃取法具有选择性高 、分离效果好的优点。

超临界流体萃取：

   超临界流体技术是一项迅速发展的新技术,也是近些年来热点研究课题，所谓超临界流体 ,是指处于临界温度和临界压力以上的流体。这种流体兼有气液两相的特点, 它既有气体的低粘度和高扩散系数的特点,又具有流体的高密度和良好溶解性能 。当流体的压力和温度变化时,对溶解能力有很大的影响 。因此,可以通过改变温度和压力来调节组份的溶解度。将这一技术应用于萃取体系中 ,显示出许多优点, 除了优于一般的精馏和萃取技术外 , 其能量消耗也较小 。在操作中,优选温度和压力 ,就可能把一些元素的分配比提高 , 使元素间的分离系数增大。现在常使用的超临界流体有氨、乙烯 、丙烯 、水等 。其化学性质稳定 ,无毒、无臭、无腐蚀性 ,因而容易得到纯产品,所以它是最为常用的临界流体。

   使用超临界流体作为萃取剂 ,从液体和固体中萃取特定组份, 可以达到某些元素或化合物分离的目的 。该技术已在医药 、食品 、石油化工 、精细化工、生物及环境分析中样品的前处理和废物处理等领域得到实际应用 。

   超临界流体萃取技术必须使萃取剂处于超临界状态 ,需要专门的设备, 使其应用受到一定限制。

离子液体萃取分离：

   离子液体萃取分离是指利用在室温附近很大的温度范围内均呈液态

的离子化合物作为溶剂进行液液萃取分离的一种方法 。离子液体体系中没有分子而均为离子, 因此具有很高的导电性 ,同时具有挥发性低 、不易燃、对热稳定 、对环境无污染等优点, 是一种环境友好的绿色溶剂。用离子液体萃取水溶液中有机物质, 表现出和其他的萃取剂相类似的一些性质。以甲基咪唑类的离子液体作为萃取剂对于多种有机物进行了萃取 。结果发现 ,离子液体 - 水体系中的分配系数一般比正辛醇 - 水体系低一个数量级 。这说明离子液体中带电荷基团浓度高, 整体具有较强的极性 。研究中发现具有带电基团或者较强氢键的一些有机酸和有机碱的分配系数有随 p H值摆动的现象 ,分配系数在物质取分子状态时为最大值 。当 p H值在 5 ～ 9时 ,两者的分配系数基本相同 ,都达到20 ～ 25。但是对于 p H值在 10 ～ 11时 ,两者的行为很不同 。但是不论是哪种情况 ,体系中都有分配系数随 p H值的摆动效应 ,利用这一点可以实现经典的萃取溶剂所进行的萃取与反萃 。

   在使用离子液体萃取完成以后 , 存在产品和离子液体的分离和离子液体的回收问题 ,虽然有些情况下可以利用 p H值摆动效应 ,但是对于许多情况并不适用 。而如果采用水进行萃取回收则应用范围仅限于亲水性物质 ,而采用精馏方法则对于不易挥发和热不稳定的物质不适用 ,若采用有机溶剂的液液萃取过程则存在交叉污染问题 。

   由于离子液体可以通过变化阴阳离子来进行分子设计从而可以适应不同的体系 ,这一点对分离过程极为有利 。同时离子液体的低挥发性 、低溶解性 ,可以将经济因素和环境因素结合于一体而实现真正意义上的可持续发展 。