萃取和洗滌是利用物質(zhì)(溶質(zhì)或雜質(zhì))在互不相溶的溶劑中的溶解度不同,使物質(zhì)從一種溶劑(或固體)向另一種溶劑進行轉(zhuǎn)移的操作。萃取和洗滌在原理上是一樣的,只是目的不同。從混合物中抽取的物質(zhì),如果是我們所需要的,這種操作叫做萃取或提取;如果是我們所不要的,這種操作叫做洗滌。按萃取兩相的不同,可分為液-液萃取和液-固萃取等。
液-液萃取
1.萃取操作
zui常使用的萃取儀器為分液漏斗。萃取操作通??煞譃槿竭M行:
⑴加入液體 取出活塞,擦干活塞與磨口,在活塞的大頭部位與磨口的小口部位分別涂上一層薄薄的凡士林,旋緊活塞。將分液漏斗放在鐵架臺上的鐵圈中,將待萃取的水溶液和萃取劑依次倒入分液漏斗中,塞緊頂塞。
⑵振搖和排氣 取下分液漏斗,用右手握住漏斗頸并用手掌頂住漏斗頂塞,左手握住漏斗活塞處,拇指壓緊活塞,食指和中指分叉在活塞背面。使漏斗處于45°角,前后小心振搖。開始時,振搖要慢,振搖后要小心地進行排氣。通常需進行三次振搖,三次排氣。
⑶靜置與分液 把分液漏斗放回鐵圈中,將頂塞上的小槽對準(zhǔn)漏斗上的通氣孔,靜置3~5min。待液體*分層后,打開上面的頂塞,再緩緩旋開活塞,將下層液體放出,上層液體從分液漏斗的上口倒出。
將水層溶液倒回分液漏斗中,加入新的萃取劑繼續(xù)萃取。重復(fù)上述操作,萃取次數(shù)一般為3~5次。如果被萃取物在原溶液中的溶解度比在萃取劑中大,就必須應(yīng)用大量萃取劑并經(jīng)多次萃取或采用連續(xù)萃取。
2.萃取方法及目的
⑴用稀酸萃?。和ǔS?%的鹽酸水溶液進行萃取,目的在于除去有機物料中的堿性雜質(zhì)。
⑵用稀堿萃?。和ǔS?%的碳酸氫鈉或碳酸鈉水溶液進行萃取,也可以用稀氫氧化鈉進行萃取,目的在于除去有機物料中的酸性雜質(zhì)。
⑶用濃硫酸萃?。耗康脑谟诔ワ柡蜔N中的不飽和烴,除去鹵代烴中的不飽和烴、醇和醚等。
⑷用水萃?。耗康脑谟诔ビ袡C物中的無機鹽、強酸、強堿,水溶性的醇、羧酸、胺等小分子的極性物質(zhì)。用酸或堿所進行的萃取之后,也常再用水萃取,以保證除去所有微量的酸或堿。
⑸用有機溶劑萃?。耗康脑谟趯⑺芤褐械目扇苡谟袡C溶劑中的有機物轉(zhuǎn)移到有機溶劑中。
萃取實例:
以上通過蒸餾去醚而得到酮。而用酸、堿水溶液萃取之物要用堿、酸中和后再用有機溶劑(如乙迷)萃取轉(zhuǎn)移至有機溶劑中,然后蒸去有機溶劑即可分離獲得各種純化合物。
3.萃取效率
⑴分配系數(shù)
萃取過程是溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的分配過程,分配達到平衡以后,溶質(zhì)在每層中的濃度之比為一常數(shù),這個常數(shù)叫分配系數(shù):
K= C2 / C1
C2和C1分別為平衡時溶質(zhì)A在溶劑2和溶劑1中的濃度,以克/升表示。
⑵萃取效率
在分配系數(shù)給定的情況下,用幾小份溶劑分幾次萃取始終比用一大份溶劑單*次萃取要好。
⑶萃取溶劑的選擇
原則上要求溶劑在水中幾乎不溶或溶解度很小,溶質(zhì)在溶劑中的溶解度要比在水中的溶解度大很多,溶劑與溶質(zhì)不反應(yīng),溶劑易于蒸餾回收,價格低、毒性小、不易燃等。常用的溶劑有乙迷、苯、四錄化碳、氯仿、二氯甲烷、石油醚、二氯乙烷、正丁醇、乙酸乙酯等。
4.乳濁液及破乳的竅門
乳濁液是一種液體在另一種液體中的膠體懸浮液。當(dāng)將一種有機溶劑和水溶液劇烈混合時,有機溶劑的微粒往往會懸浮在水溶液中,從而形成乳濁液。若溶液中存在膠質(zhì)或粘稠物料,乳濁液現(xiàn)象更加嚴(yán)重。溶液呈堿性時,常產(chǎn)生乳化現(xiàn)象;少量輕質(zhì)沉淀,兩液相比重相近,兩溶劑部分互溶等均可引起分層不清晰,層間有絮狀物現(xiàn)象。以上現(xiàn)象是萃取操作中經(jīng)常出現(xiàn),但又很難處理的問題。幸運的是有幾種“竅門"可用來幫助破乳:
⑴如果溶劑之一是水,那么加入飽和氯化鈉水溶液有助于破乳。這樣做可使水層和有機層降低相互溶解從而促進其分層,因為它們通常是由于有些相互溶解而在zui初形成了乳濁液。
⑵加入幾滴水溶性洗滌劑、酸、堿或醇可能有助于破乳。
⑶重力過濾往往有助于破乳,過濾作用除去了膠體粒子,許多情況下,一旦膠體被除去,乳濁液現(xiàn)象即會消失。
⑷較長時間放置,旋搖、緩慢攪拌也可能有所幫助。
⑸如果已知一個溶液有形成乳濁液的傾向,那么混合時應(yīng)該緩慢,振搖時不宜劇烈。要用緩慢的旋搖進行萃取而不要振搖,或者用緩緩地將分液漏斗翻轉(zhuǎn)數(shù)次的辦法也行。
液-固萃取
液-固萃取的原理和液-液萃取類似。常用的方法有浸取法和連續(xù)提取法。
1.浸取法
常用于天然產(chǎn)物的提取,zui熟悉的例子就是中藥的熬制。將萃取劑加到待萃取的固體物質(zhì)中加熱,使易溶于萃取劑的物質(zhì)被提取出來,然后再用其他方法純化。
2.連續(xù)萃取法
一般使用索氏提取器來進行。整套索氏提取器由圓底燒瓶、提取筒和回流冷凝管組成。將濾紙做成與提取器大小相適應(yīng)的套袋,然后把固體混合物放置在紙?zhí)状鼉?nèi),裝入提取筒內(nèi)。溶劑的蒸氣從燒瓶進入到冷凝管中,冷凝后,回流到固體混合物里,溶劑在提取筒內(nèi)到達一定高度時,就和所提取的物質(zhì)一同從側(cè)面的虹吸管流入燒瓶中。溶劑經(jīng)過反復(fù)循環(huán)流動,即可將所要提取的物質(zhì)集中到下面的燒瓶里。