萃取分离法

萃取分离法1，按萃取的目的，粗去方法可大致分为两类，一类称“完全萃取”，他是要将一个样品中的某个物质全部萃取出，这种萃取常称为提取。如用大量的溶解度高的二甲基甲酰胺从橘皮中提取出橙皮苷而使溶解性差的细胞壁物质残留。另一类成为选择性萃取，他是用于比较困难的分离过程。如金属离子混合物的分离；化学标准品如光谱纯试剂的纯化制备。2，溶剂萃取按萃取原理的不同，可分为两类：一类为物理萃取，这些萃取是基于被萃取物在水相和有机相（或反相胶团）中溶解度不同来实现的。另一类为化学萃取。3，溶剂萃取的有机相涉及两个概念，萃取剂和萃取溶剂。萃取剂是指被萃取物有化学反应，而能是被萃取物被萃入有机相的试剂。而用于稀释萃取剂的有机相溶剂被称为萃取溶剂（准确称为稀释剂）。4，在分析化学中选择萃取剂的原则是：a)对萃取物有高的分配比，以保证尽可能地萃取出被萃取物；b)萃取剂对被萃取物的选择性要好，即对需分离的共存物具有足够大的分离因子；c)萃取剂对后面的分析测定没有影响，否则需要反萃除去；d)毒性小，容易制备。5，所谓反萃，是指在溶剂萃取中常不可缺少的一后处理步骤。反萃即是使用在萃取步骤时，被萃取物最不易被萃取的这种条件，将被萃取物萃取回纯的水相，而与萃取剂分离。6，根据所形成的被萃取物质的不同，可把萃取体系分成以下几类：螯合物萃取体系，离子缔合物萃取体系，三元络合物萃取体系，共萃取体系，酸性磷类萃取体系等。7，反胶团萃取a)微胶团概述：反胶团萃取也类似于水-有机溶剂的液液萃取，但他是李永乐表面活性剂在有机相形成的反胶团水池的双电层与蛋白质的静电吸引作用，而将不同极性（等电点）、不同分子量的蛋白质选择性地萃取到有机相，达到分离的目的。b)将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度时表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚合体，称为胶束。c)表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，可分为：阴离子表面活性剂（脂肪醇硫酸酯盐等）、阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基季铵溴化物等）、非离子表面活性剂（烷基酚类聚醚等）d)形成反胶团的条件：加入的表面活性剂在有机相中的浓度达临界胶束浓度值以上。e)反相微萃取的原理：表面活性剂有表面聚集的倾向，在宏观有机相和水相界面的表面活性剂层，同临界的蛋白质发生静电作用而变形，从而接着在两相界面形成包含有蛋白质的反胶束，此反胶束扩散进入有机相，实现了蛋白质的萃取。f)萃取过程的作用力：静电作用（推动力）：表面活性剂极性基团所带的电荷与蛋白质表面电荷相反时，两者产生静电引力，蛋白质才有可能进入反相微胶团；空间位阻效应：反胶团水池的物理性能（大小形状等）会影响大分子如蛋白质的增溶或排斥，达到选择性蛋白质到有机相的目的。g)W0值：反相微胶团中的水分含量通常用非极性溶剂中的水浓度和表面活性剂浓度之比W0来表示：W0=[H2O]/[表面活性剂]。W0值越大，反相微胶团内的水分含量就越多，形成的反相微胶团的半径就越大。能溶解水溶性成分的量就越多。因此，W0大小可以反映出微水相反相微胶团的大小和溶解能力。h)影响萃取的因素：i.W0值的大小；ii.溶液的pH：主要影响生物大分子的荷电性，进而影响到生物大分子与微胶团的结合。iii.水相的离子强度：离子强度增强到一定程度，抵消了生物大分子表面的电荷，并且由于离子的水化作用而使生物大分子表面的水膜消失，减少了与微胶团内表面的结合作用，从而溶解度下降分离效率降低。iv.表面活性剂浓度：增加浓度可增加反胶束的数量，从而增大生物大分子的溶解度；v.离子种类：主要体现在改变反胶团内表面的电荷密度上；vi.其他影响因素：有机溶剂；助表面活性剂；温度；蛋白质分子量。8，双水相萃取a)双水相萃取的原理双水相萃取是依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。当物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境的影响，使其在上、下相中的浓度不同。对于某一物质，只要选择合适的双水相体系，控制一定的条件，就可以得到合适的分配系数，从而达到分离纯化之目的。将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系会自然的分成互不相溶的两相，这就是双水相体系。双水相体系的形成主要是由于高聚物之间的不相溶性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有所差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向也就越大。b)双水相的种类双水相萃取中使用的双水相是由两种互不相溶的高分子溶液或者互不相溶的盐溶液和高分子溶液组成。最常见的就是聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dextran)和PEG/无机盐(硫酸盐、磷酸盐等)体系,其次是聚合物/低分子量组分、离子液体体系和高分子电解质/高分子表面活性剂体系。此外,还有被称为智能聚合物的双水相体系,智能聚合物又称刺激-响应型聚合物(Stimulus-responsivepolymers)或环境敏感聚合物(Environmentally-sensitivepolymers)。智能聚合物是一种功能高分子材料,当外界环境(如温度、pH值、离子强度、外加试剂、光、电或磁场等)发生微小变化时,聚合物分子的微观结构会发生快速、可逆的转变,使其从亲水性变为疏水性。智能聚合物的双水相体系有:温度敏感型双水相体系、酸度敏感型双水相体系、光响应型双水相体系、亲和功能双水相体系。c)双水相萃取体系的特点双水相萃取技术设备简单、在温和条件下进行简单操作就可获得较高的收率和纯度。与一些传统的分离方法相比,双水相萃取技术具有以下特点：（1）整个体系的含水量高(70%～90%)，萃取是在接近生物物质生理环境的条件下进行，故而不会引起生物活性物质失活或变性；（2）单级分离提纯效率高。通过选择适当的双水相体系，一般可获得较大的分配系数，也可调节被分离组分在两相中的分配系数，使目标产物有较高的收率；（3）传质速率快，分相时间短。双水相体系中两相的含水量一般都在80%左右，界面张力远低于水-有机溶剂两相体系，故传质过程和平衡过程快速；（4）操作条件温和，所需设备简单。整个操作过程在室温下进行，相分离过程非常温和，分相时间短。大量杂质能与所有固体物质一起去掉，大大简化分离操作过程；（5）过程易于放大和进行连续化操作。双水相萃取易于放大，各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低，易于与后续提纯工序直接相连接，无需进行特殊处理，这对于工业生产来说尤其有利；（6）不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发性物质，因而操作环境对人体无害；（7）双水相萃取处理容量大，能耗低。主要成本消耗在聚合物的使用上，而聚合物可以循环使用，因此生产成本较低；9，超临界流体萃取a)超临界流体萃取的基本原理作为溶剂的超临界流体与被萃取物料接触，使物料中的某些组分(称萃取物)被超临界流体溶解并携带，从而与物料中其他组分（萃余物)分离，之后通过降低压力或调节温度，降低超临界流体的密度，从而降低其溶解能力，使超临界流体解析出其所携带的萃取物，达到萃取分离的目的。b)超临界流体萃取装置以及流程超临界流体萃取装置的主要设备是萃取釜和分离釜两部分，再配以适当的加压和加热配件。钢瓶中的CO2气体通过压缩机，调节温度、压力使萃取剂处于超临界状态，超临界萃取剂进入装有药品的萃取釜，被萃取出的物质随超临界流体到达分离釜，通过减压、降温等措施使超临界流体回到常温、常压状态，与萃取物相分开，达到萃取分离的目的。c)影响超临界流体溶解能力的因素压力、温度、携带剂。d)超临界流体萃取的优点i.萃取剂为气体所以容易和萃余相分离；低温选择性好，无氧化变质以及无残留。ii.能够实现工业化操作简单萃取、分离一步到位。iii.结合了蒸馏和液液萃取的优点，既有利用物质挥发度的差异，也利用物质分子间亲和力的不同进行分离。iv.固体萃取10，固相微萃取a)固体萃取概念固相萃取是利用固体吸附剂将样品中的目标分析物吸附，与样品的基质和干扰物分离，然后再用有机溶剂洗脱或加热解吸附，以此达到分离、纯化及浓缩目标化合物的目的。b)固体萃取基本原理的基本原理是目标物在固相和液相两相之间的分配。实质是吸附剂上的活性部位对目标分析物和样品基质的分子作用力存在差异。(非极性、极性、离子交换、共价作用力等）。根据样品溶液中不同成分在不同固相萃取剂上的保留能力不同,以达到将该目标化合物与基体和其它干扰物分离的目的,当达到一定的吸附容量时,选用洗脱液洗脱固相,收集目标化合物以达到富集的目的。c)根据固相萃取柱中填料的极性，固体萃取可进行分类：i.正相型:极性填料,如氧化铝、硅胶等;ii.反相型:非极性或弱极性填料,如苯基柱、C8、C18等;iii.离子交换型:带电荷的离子交换树脂等为填料。d)固相萃取（填料保留目标化合物）操作步骤主要分为4步:i.活化：即柱预处理，就是选择合适的溶剂把固相萃取材料润湿。ii.上样:即样品添加，液体样品经过外部加压以稳定的流速流过固相萃取小柱。iii.淋洗:即柱洗涤，选用适当的溶剂对固相萃取剂进行淋洗，除去干扰组分。e)固相萃取的优缺点i.有机溶剂消耗少。ii.富集倍数高。iii.操作简单，可自动化批量处理。iv.回收率较高，重现性较好。v.能有效地进行样品基体和干扰杂质的预分离。11，固相微萃取与固相萃取技术相比其特点：固相微萃取操作更筒单、携带更方便、操作费用也更加低廉，另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点，因此成为目前所采用的试样预处理中应用最为广泛的方法之一。固相微萃取已开始应用于分析水、土壤、空气等环境样品的分析。,1)固相微萃取的原理固相微萃取法（SPME）的原理与固相萃取不同，固相微萃取不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成的平衡分配基础上。2)SPME装置及萃取步骤方法i.直接法（Di-SPME）适合于气体基质或干净的水基质ii.顶空法（HS-SPME）适合于任何基质，尤其是直接SPME无法处理的脏水、油脂、血液、污泥、土壤等iii.膜保护法（membrane-protected-SPME）通过一个选择性的高分子材料膜将试样与萃取头分离，以实现间接萃取，膜的作用是保护萃取头使其不被基质污染，同时提高萃取的选择性。iv.衍生化法（derivatizationSPME）v.冷SPME法（cooledSPME）3)SPME的影响因素i.萃取温度温度是直接影响分配系数的重要参数。升高温度会促进挥发性化合物到达顶空及萃取纤维表面，然而SPME表面吸附过程一般为放热反应，低温适合于反应进行。ii.萃取时间不同的待测物达到动态平衡的时间长短,取决于物质的传递速率和待测物本身的性质、萃取纤维的种类等因素。挥发性强的化合物在较短时间内即可达到分配平衡，而挥发性弱的待测物质则需要相对较长的平衡时间。iii.搅拌强度增加传质速率,提高吸附萃取速度,缩短达到平衡的时间。iv.盐效应盐析手段(加NaCl或Na2SO4)可提高本体溶液的离子强度,使极性有机待萃物(非离子)在吸附涂层中的K值增加,提高萃取灵敏度。v.溶液pH值对不同酸离解常数的有机弱酸碱选择性萃取。溶液酸度应该使待萃物呈非聚合单分子游离态,使涂层与本体溶液争夺待萃物的平衡过程极大的偏向吸附涂层。vi.衍生化减小酚、脂肪酸等极性化合物的极性，提高挥发性，增强被固定相吸附的能力。SPME前衍生和SPME后衍生vii.萃取头的选择固定液涂渍在一根熔融石英(或其他材料)细丝表面构成萃取头，内部涂有固定相的细管或毛细管，这种设备称为管内SPME(in-tubeSPME）viii.涂层SPME萃取过程依赖于分析物在涂层和样品两相中的分配系数，因此萃取的选择性取决于涂层材料的特性，故涂层材料是SPME技术的核心。涂层的选择和设计可以基于色谱经验，一般来说，不同种类的分析物要选择不同性质的涂层材料，选择的基本原则是“相似相溶”。选择涂层时应注意：对有机分子有较强的萃取富集能力合适的分子结构，有较快的扩