關于化工工藝流程中萃取劑的選擇研究

徐文明(溫州市工業設計院， 浙江 溫州 325000)

關于化工工藝流程中萃取劑的選擇研究

徐文明(溫州市工業設計院， 浙江 溫州 325000)

在精細化工和生命科學等新興學科演變和深化的過程中，化學分離手段受到越來越廣泛的關注，并形成相對獨立的學科，萃取作為經典的化學分離方法，萃取劑的選擇直接關系到萃取操作的科學性和萃取分離行為的成敗，所以在化工工藝流程中更是受到高度重視，本文在對化工工藝流程進行簡要分析的基礎上，對化工工藝流程中萃取劑的選擇原則和應注意的問題展開研究，為推動我國萃取分離技術的深化發展做出努力。

化工工藝流程；萃取劑；選擇

萃取法即利用溶質在互不相容的溶劑里溶解度不同，用一種溶劑把溶質從另一種溶劑所組成的溶液中提取的操作方法，例如四氯化碳從碘水中萃取碘，在萃取法操作的過程中萃取劑的選擇對萃取法的合理性和經濟性等方面都有重要影響，所以對化工工藝流程中萃取劑的選擇展開研究，現實意義明顯。

1 化工工藝流程分析

化工工藝流程即利用化學反應將原料物轉化為產品的方法、過程及措施，其通常通過以下步驟完成，首先，為保證原料的狀態和規格需要結合具體情況對其進行凈化、濃縮、乳化、粉碎等不同形式的預處理。其次，為獲取目的產物或混合物，要使預處理原料物在特定溫度、壓力條件下以要求的反應轉化率和收率發生化學反應，化學反應的類型結合實際情況而定，如焙燒、復分解、還原、氧化等。最后，為得到合格的產品進行精制，即在特定的設備中在一定的操作條件下進行要求的物理或化學轉變。

2 化工工藝流程中萃取劑的選擇方法

人們通過萃取實踐發現良好的萃取劑需具有物理性質優越、化學性質穩定、選擇性強、萃取效率高，無毒、安全可靠并且經濟實惠的特點，結合以上要求，化工工藝流程中萃取劑的選擇需要遵循以下方法。

首先，正規溶液理論選擇溶劑，這主要是因為正規溶液理論形式簡單，能夠通過純物質性質對混合物性質進行預測，萃取精餾中溶劑濃度大，溶質間相互作用不明顯，極性分子相比低極性和中等極性溶液分子間力更加復雜，所以正規溶液理論對極性分子的使用效果相對較差，為使正規溶液理論適用范圍得到有效的擴大，現階段相關研究者嘗試將內聚能形式向極性溶液擴展，雖取得一定成果但仍然受到多方面的限制。

其次，利用UNIFAC模型選擇溶劑，此種方法建立在有機物由幾十種基團構成，通過基團可以對混合物性質進行較準確的預測基礎上，UNIFAC的基團溶液和局部組成兩個概念最初分別應用于ASOG法和UNIQUAC法中，后受Kikic、Larson、Hooper等修正模型的修正，其中Gmehling因參數相對較全、適用范圍較大，對UNIFAC模型預測精度具有較大的推動作用，而且通過簡化公式，使溶劑的選擇更加人性化，此模型在萃取劑的選擇方面應用較廣。

再次，NRTL模型選擇溶劑，此方法建立在液體混合物中存在局部組織，所以在混合的過程中是非隨機的基礎上，其將雙流體理論引入到萃取劑的選擇過程中，并用關聯實驗數據彌補相互作用能計算困難的缺陷，隨著此方法的不斷完善，現階段此方法的預測功能已經逐漸顯現，應用范圍也不再限制于含水體系，隨著相關研究的不斷深入，其預測的精度也將逐漸上升。

3 化工工藝流程中萃取劑的選擇應注意的問題

通過對大量萃取法中萃取劑的選擇實踐進行歸納分析，人們發現在化工流程中萃取劑的選擇應注意以下問題：首先，選擇的萃取劑自身的選擇性和萃取容量應較理想，為萃取劑作用的發揮奠定基礎，萃取容量即最優環境中，單位萃取劑能夠保留的分離物總量，其是萃取能力的重要衡量標準，例如對酸化后的廢水進行萃取，可以使廢水中含有的有機物消除，在此過程中環已醇、苯等都可以作為萃取劑，而如何在眾多萃取劑中進行最優選擇，就要以萃取容量作為衡量標準，由于環已醇的萃取容量達到60%，優越性突出，所以在酸化后廢水處理中要優先選擇等。其次，選擇的萃取劑和料液兩者的互溶性不應過強，而且兩者之間要具備較明顯的密度差異，這樣使分相的難度降低，本文中料液主要指水，如果萃取劑在水相中的溶解度較小，而在稀釋劑中相對較大，其可以和水相分層，而在此過程中不出現第三相且不發生乳化現象，例如四氯化碳比水的密度大且不溶于水，利用四氯化碳進行萃取，可以使之不與水相容，效果更加理想。再次，選擇的萃取劑自身在物理性質方面要具備熔點和相對密度、粘度、腐蝕性都較低的特點，沸點不宜過高，在化學性質方面結合安全性方面的考慮，盡量采用無毒非可燃的代替有毒易燃易爆介質，提高本質安全，例如煤化工污水中含有大量的酚，要利用萃取劑降低酚的含量，可以應用重苯、粗苯、異丙醚等，而且其效果都非常理想，但這些物質中只有異丙醚在乳化、揮發方面性能較穩定，二次污染可以得到較好的控制，所以在此方面實踐中異丙醚的應用范圍更廣泛；另外，優質的萃取劑毒性和成本通常較低，為提升資源的利用效率，可重復利用的萃取劑更理想。

4 結語

通過上述分析可以發現，現代人們已經認識到化工工藝流程中萃取劑選擇的重要性，并對萃取劑的選擇原則進行了歸納，這在一定程度上有利于萃取劑選擇科學性的提升，而有意識的避免萃取劑選擇常見錯誤的發生，是現階段提升萃取劑選擇科學性的直接有效途徑，應受到高度重視并不斷對其完善。

[1]張威．淺談關于化工工藝流程中萃取劑的選擇[J].化學工程與裝備，2011，06：86-87．

[2]王照銳．淺談化工工藝流程中的萃取劑選擇要點[J]．中國石油和化工標準與質量，2012，08：52．

[3]王宏．化工工藝流程中如何選擇萃取劑[J]．中國石油和化工標準與質量，2012，09：33．

徐文明 (1984- )，男，浙江溫州人，漢族，工程師，本科，研究方向：化工工藝。