萃取剂在化工工艺流程中的应用

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  摘 要:近年来,随着精细化工、生命科学和材料科学等新兴科学的发展,现代分离手段得到广泛应用,促使分离科学的理论日臻完善,技术水平不断提高.逐步发展成为一门相对独立的学科。萃取作为一种经典的分离方法,无可厚非的在分离科学领域占有一席之地。它的本质是利用萃取剂将物质由亲水性转化成疏水性,最终达到分离的目的。萃取剂在萃取操作中起着举足轻重的作用。
  关键词:化工工艺 萃取剂 应用
  随着精细化工等新兴学科的不断发展与演变,萃取等现代化的化工分离技术被广泛应用于有关领域。不仅提升了精细化工的技术水平,也促使相关学科的理论日渐完善,起到了非常重要的作用。所谓的萃取就是利用化合物在两种不相溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另一种溶剂中。其中,萃取剂发挥了十分重要的作用,决定着萃取工艺操作的合理性与经济性。因此,有必要详细分析与论述萃取剂选择与应用的基本原则,保证萃取工艺的质量。
  萃取时溶剂的选择是萃取操作的关键,它直接影响到萃取操作能否进行,对萃取产品的产量、质量和过程的经济性也有重要的影响。萃取剂的性质决定了萃取过程的危险性大小和特点。因此,当准备采用萃取操作时,首要的问题就是萃取溶剂的选择。一个溶剂要能用于萃取操作,首要的条件是它与料液混合后,要能分成两个液相。
  一、选择萃取剂的基本原则
  为了保证化工工艺操作的质量,并得到我们想要的物质产品。选取的萃取剂必须满足以下条件:
  1.萃取剂应该具有良好的选择性
  萃取时所采用的萃取剂,必须对原溶液中欲萃取出来的溶质有显著的溶解能力,而对其他组分(稀释剂)应不溶或少溶,即萃取剂应有较好的选择性。
  2.萃取剂应该具有良好的物理性质
  萃取剂的某些物理性质也对萃取操作产生一定的影响。
  3.萃取剂应该具有稳定的化学性
  萃取剂需有良好的化学稳定性,不易分解、聚合,并应有足够的热稳定性和抗氧化稳定性,对设备的腐蚀性要小。萃取剂的化学性质决定了萃取过程中可能会出现的事故类型。
  4.萃取剂应该具有较好的萃取速度
  5.萃取剂的价格应该经济实惠,并不是价格越高,效果越好,只要实用即可
  6.操作安全,即萃取剂无毒性、无刺激性、不易燃(闪点要高)、难挥发均为选择萃取剂时需要特别考虑的问题,并应设计相应的安全措施。
  7.易于反萃取,即改变萃取条件时能较易地使被萃取物质从有机相转入到水相
  8.萃取剂容易制备、原料来源丰富基于萃取剂的重要地位和作用,它的选择应当综合考虑所有相关影响要素,才能保证选择到合适的萃取剂。但是完全具备以上条件的萃取剂是相当少的,在选择萃取剂时只能抓住主要问题,根据实际需要和具体条件来决定选择具有哪些优势的萃取剂,做到利弊平衡即可。当然,以上选择萃取剂的原则不仅在化工工艺中适用,在其他非化工工艺中同样适用。
  为了进一步说明在化工工艺流程中应当如何选择萃取剂,下面以正规溶液理论为例详细论述溶液这种萃取剂的优劣势。一直以来,正规溶液理论都以其简单的形式和直接从纯物质性质来预测混合物的性质的巨大优势受到广大研究者的关注和热议。但是,由于正规溶液理论仅适用于分子力为色散力的非极性分子,极性分子误差比较大,降低了萃取工艺的质量。因此,某些研究学者为了扩大正规溶液理论的使用范围,将其应用于计算极性分子无限稀释活度系数方面。尽管该种方式能够获得一些目标物质,但是仍然具有一定的局限性,成为其致命伤。
  二、萃取剂选择过程中应当注意的问题
  萃取作为一种经典的化工分离方法,在分离科学及化工领域占有十分重要的地位。实际上,其本质是利用萃取剂将物质由親水性转化成疏水性,最终达到分离的目的。从这一点考虑,我们就可以看出萃取剂的重要性。因此,在选择萃取剂过程中我们除了要遵守以上基本原则外,还必须注意以下问题。
  1.考虑萃取剂应有高的萃取容量萃取容量就是在最优条件下,单位萃取剂的量能够保留一个强保留分离物的总量,反映的是单位浓度的萃取剂对被萃取物质的萃取能力。通常情况下,容量高的萃取剂能够从混合物中充分除去其他杂质,保留目标物质。因此,在选择萃取剂过程中应当充分考虑到这一点。2.2萃取剂与料液的互溶性要低,与料液有一定的密度差在这里,料液主要是指水。萃取剂的水溶性要小、油溶性要大,即在水相中溶解度小,在稀释剂中溶解度要大。这种条件下,萃取剂易与水相分层,不生成第三相、不发生乳化等现象。简单地说,与水密度差极大的萃取剂,不容易与水相溶,分离效果更好。比如,四氧化碳的密度为1.5953g/cm,水的密度为13g/cm(4C°)。经过数字对比后发现两者密度相差较大,四氧化碳微溶于水。因此,利用四氧化碳萃取目标产物,不易与水相容可以选用。
  2.保证萃取剂熔点低、沸点不宜太高、相对密度小、粘度低、腐蚀性低等具有这些化学性质的萃取剂通常具有良好的化学及热稳定性,良好的化学及热稳定性正是优秀萃取剂的必备条件。换言之,不具有这些优良化学性质的萃取剂应当发挥不了良好的分离效果。比如,煤化工污水含有较大比重的酚有害物质,需要进行利用萃取剂降低其含量。当前,煤化工溶剂有重苯溶剂油、重苯、粗笨、二异丙基醚等物质。这些萃取剂的萃取效率基本都高于90%,但由于二异丙基醚不易乳化、沸点较高不易挥发,其他物质不是宜乳化、易挥发,就是容易造成二次污染。综合考虑后,二异丙基醚成为煤化工酚水处理的最佳萃取剂选择。
  三、结束语
  基于萃取剂在化工工艺流程中的重要地位及巨大作用,选择萃取剂过程中一定要做到慎之又慎,综合考虑后才可以决定采用哪一种萃取剂。因此,在化工工艺流程中为了保证操作的正常运行,我们一定要选择具有化学及热稳定性高、选择性高、容量高、熔点低、相对密度小等优点的萃取剂,才能保证其具有良好的萃取速度和稳定的化学性能,以便得到充分的目标物质。
  参考文献
  [1]苗连萍.浅谈关于化工工艺流程中萃取剂的选择[J].黑龙江科技信息,2010,(09).
  [2]张威.浅谈关于化工工艺流程中萃取剂的选择[J].化学工程与装备,2011,(06).
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