化工工藝流程中的萃取劑選擇及應用

龍旭佳

（涉縣津東經貿有限責任公司，河北邯鄲 056300）

隨著近年來生命科學、材料科學、精細化工等新興學科逐漸發展，促進現代化分離技術的廣泛運用，并逐漸完善了分離學科理論，很大程度上提升了現代分離技術水平，也逐漸發展形成獨立存在的學科。萃取在分離方法中作為較經典的一種，在分離科學領域中占據重要地位，本質是為了能夠運用萃取劑，成功轉變物質親水性為疏水性，實現二者分離，所以萃取劑在實現萃取操作中作用重大[1]。而在化學領域萃取也始終扮演重要決策，雖然萃取僅僅作為其中一個環節，但是卻幾乎關聯所有成果甚至整個科研項目能夠成功。所以有必要對萃取這一操作步驟加大重視度，始終秉持嚴謹科學認真態度，科學合理選擇化工工藝中應用的萃取劑，保證萃取劑能夠提升萃取工作效率，確保萃取有效可靠性，達到物質分離預期目標，順利開展化工工藝。

1 化工工藝流程及萃取劑概述

1.1 化工工藝流程

化工工藝作為能夠運用化學反應，改變原本材料為其他物質，并通過運用這項工藝技術從而成功提取溶液內的有效成分展開深入研究，一般情況下化工工藝流程中需要注意以下三環節：

（1）處理原材料過程中，應當注意到原材料和相應的化學反應一致性，從而能夠實現科學合理的處理原材料，盡可能減少誤差發生率[2]。

（2）對化學反應環境加大注意，對于特定溫度壓強條件下，原料進行預處理后進行化學反應，來達到預期的化學反應轉換率，并確保產生的化學反應能夠取得一定產品質量。在轉化原材料時往往會涉及有關反應，而想要對這些關系深入分析，就需要運用更專業的技術原理展開深入探索。

（3）對產品進行精處理過程，經過一系列化學反應后所獲產品往往存在諸多雜質，如雜物、廢物，這種情況下需要全部去除。那么在雜質分離處理中，就要注意分離方法和技術設備的選擇，確保各類生產技術及設備條件都能夠與要求相符。如今我國的化工工藝中也存在一定共性，只要正確掌握基本流程，就等同于基本掌握了主要問題，究竟怎樣才能夠實現更科學合理的化工工藝流程，就要確保最終所獲產品的質量精良滿足批量規模化生產。

1.2 萃取劑

那么在整個化工工藝流程中涉及的一大關鍵問題環節，就是如何選擇性價比高的萃取劑，萃取劑選擇應用結果，很大程度影響了化工工藝產品質量，所以同樣需要化工技術人員重視對萃取劑的選擇應用。萃取劑作為一種應用于化學萃取作用的溶劑，需要兩種互不相容液體，在相溶液體間是無法實現萃取工藝作用的，那么在萃取劑作用下自然可以成功分離兩種液體。所以對化學工藝流程的萃取劑選擇，要保證具備良好選擇性，較好物理性，較強穩定性，較快萃取速度和較高性價比，幾乎不存在毒性或毒性較小[3]。只有從多方面因素綜合考慮，才能夠權衡利弊合理選擇萃取劑。

2 化學工藝流程中萃取劑選擇原則方法

2.1 選擇原則

2.1.1 良好物理性和穩定性

萃取劑選擇需要具備較好物理性，基于萃取劑物理性能夠對化學工藝流程中的萃取操作產生一定影響，不僅如此萃取劑還需要具備較好化學穩定性，萃取劑的穩定性與化學工藝流程的整個操作安全性直接關聯，所以應當選擇較小腐蝕作用，較弱聚合、分解化學反應，較強抗氧化熱穩定性的萃取劑[4]。

2.1.2 萃取速度快性價比高

萃取劑在選擇時要達到較快的萃取速度，從而對整個化工工藝流程經濟性有效提升，并且萃取劑產品價格及最終達到效果并非一定要形成正比，選擇萃取劑價格時也要求達到一定的經濟實用性。

2.1.3 安全性和反萃取性

萃取劑在化學工藝流程應用中，應當具備無刺激性、無毒、較弱揮發性和不易燃等技術特點。在充分保證萃取劑安全性基礎上，做好一系列安全防護措施。另外萃取劑選擇也需要較好反萃取性，一旦改變萃取條件，能夠成功實現萃取物質的有機相轉變為水相。

綜上要注意以上幾點萃取劑選擇原則的同時，還要考慮到萃取劑有著豐富的原料來源，簡易化制備技術特點，對于多樣化萃取劑選擇過程中需要保證選擇萃取劑的合理有效性。事實上想要達到具備以上全部選擇條件的萃取劑十分有限，那么在不同的化工工藝流程中，可以結合相關工藝特點與產品所需，并把握不同化學工藝流程的操作側重點選擇萃取劑[5]。

2.2 選擇方法

2.2.1 采用正規溶液理論

正規溶液理論作為一種基于本身簡易理論形式，能夠根據純物質性保證獲得混合物預測結果的準確性，所以在學術界中同樣普遍運用。萃取精餾由于擁有溶解濃度較大，所以可以成功忽略溶質間的相互作用。在應用于低級性、中級性溶液中，所獲計算結果能夠達到和實驗結果較高的吻合度。但在應用于極性分子中，因為復雜分子的存在，只有在色散力分子非極性分子中應用正規溶液適用性較好，而應用于極性分子則誤差較大[6]。因此為了能夠在實際應用中，拓寬正規溶液理論的實際適用范圍，部分研究者就通過采用內聚能方式拓展至極性溶液，在極性分子計算中拓展運用正規溶液理論，無線稀釋活度系數表達公式，取得了一定物系成功，但也存在較大局限性。

2.2.2 采用UNIFAC模型

基于UNIFAC模型完成萃取劑選擇，就算有機物類別較多，包括了幾十種基因，應用于基因預測混合性物質來講應用前景也較好，有助于工程開發設計，而這也正是設計UNIFAC 方程初衷，該模型在應用中主要包括兩大重要概念[7]，一是基因溶液，二是局部組成，基于基因貢獻模型基礎上提出了基因溶液概念，最初在ASOG 方法中應用，在擬化學理論基礎上提出了局部組成概念，后經多數學者的不斷修正后，獲得了存在一定影響力的KIkic 修正模型、Larson 修正模型、Gmehling修正模型等。以上UNIFAC 模型內，以Gmehling 修正模型有著較大的應用范圍，有較齊全的參數，并在后續研究中對該模型參數不斷修正補充，最終獲得簡化公式可以實現萃取劑的簡便選擇，增加了模型的實用性。

2.2.3 采用NRTL模型

在NRTL 模型中萃取劑選擇研究中，Prausnitz 考慮到局部組物存在于液體混合物內，在非隨機混合過程中，就可以充分運用雙流體理論，成功導出應用于液相分層NRTL 方程[8]。往往體系相互作用計算難度較大，NRTL 方程自提出后便在關聯實驗數據中廣泛應用，之后由Vetere 提出NRTL 方程預測功能，并不斷改進公式適用于含水體系，并不斷提高預測精度。

3 萃取劑選擇應用中注意事項

萃取在化學工藝流程中作為常見的化工分離方法，在化工工藝流程中應用優勢突出，能夠改變物質親水性，經一系列轉化工藝成功轉變為疏水性，實現分離目標。那么在萃取劑選擇中的分離成效如何，就要注意選擇萃取劑時的以下注意事項。

3.1 足夠萃取容量

萃取擁有足夠高的容量，那么在單位范圍內就能達到更高的萃取能力和更高的萃取效率。一般情況下越高的萃取劑容量，就能夠達到更強的雜質去除能力，也可以獲取更好的萃取效果，即目標物分離越純。所以選擇萃取劑高容量至關重要，怎樣運用萃取方法對生活中的廢水加以處理，以及處理后是否可以有效去除廢水內的雜質。由于萃取劑不同容量不同，所以最終在目標物質應用中效果也各不相同。經應用試驗證實，將萃取劑應用于酸化廢水處理中，應用環乙醇萃取劑可以達到60%應用雜質去除有效率，所以可以將這種萃取劑應用于酸化廢水中。

3.2 萃取劑及料液互溶

盡可能采用能夠讓二者互溶性較低的萃取劑，能夠確保萃取劑和料液之間形成明顯密度差，在化工工藝流程中運用料液代表水，對于稀釋液內能夠達到較高溶解度。這種情況下采用萃取劑可以易與水分層，并且不會產生第三相且不會出現任何乳化問題。

3.3 萃取劑化學熱穩定性

萃取劑在化學工藝流程中應用，一般具備了較好的化學性及穩定性，良好化學性及熱穩定性，也作為萃取劑在應用中優先選擇的基礎條件，低熔點、沸點一般不高、較小的相對密度、低黏度和低腐蝕的萃取劑，一般可以達到較高的萃取效率。但是由于二乙丙基醚的乳化難度較大沸點較高，所以揮發難度較大，其他物質不是容易乳化易揮發，就是在應用中極易發生二次污染，所以對萃取劑進行綜合考慮，最終選擇二乙丙基醚該萃取劑應用于煤化工酚水處理中。

3.4 盡量不采用傷害人體的萃取物質

在選擇萃取劑時也需要注意萃取劑對人體造成的毒性問題，通常對人體在長期使用中造成危害，因此對化工工藝流程中選擇萃取劑，需要盡可能地避開應用危險萃取物質。汽油、二氯乙烷、異丙苯等萃取物質，均會很大程度危害人體神經系統，甲苯、氯化苯又都會對人體造血系統形成一定程度的傷害作用，盡管可以用于化工工藝流程萃取劑選擇中，但在具體的安全用量上一定要高度重視。

4 結語

總而言之，化工工藝流程的萃取劑選擇應用作為至關重要的環節，對于萃取劑選擇也有諸多潛在性要求，所以需綜合考慮多方要求，保持科學嚴謹態度確保人體安全前提下，選擇可以達到較快萃取速度，優秀萃取效果的萃取劑，保證萃取工藝質量和整體效率，綜合提升化工萃取工藝的經濟合理性。