一种促进萃取分离的方法
【专利摘要】本发明提供了一种促进萃取分离的方法，具体的说是促进被萃取物从下相往上相转移的方法。在有机溶剂和原溶剂所构成的双向体系中，有机溶剂为上相，原溶剂为下相，向下相中加入沸腾剂和沸腾核，并加热双相体系的底部，通过沸腾剂的内循环，促进被萃取物从下相往上相转移。对于两相密度差大、下相粘度高的双相体系，通过沸腾剂的鼓泡扰动和在相际的穿越过程，被萃取物的相际传质速率会大大提高。
【专利说明】
一种促进萃取分离的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种促进被萃取物从下相往上相转移的方法。
【背景技术】
[0002]很多化学反应会采用双相反应体系，使反应相生成的产物持续被转移到萃取相。其目的一方面是为了使产物从反应相分离出来，另一方面是为了降低反应相中产物浓度，推动正向反应并防止产物发生副反应。其工艺操作的关键之一是使反应相生成的产物快速转移到萃取相。然而，当反应体系为粘度高、密度大的溶液时，如离子液体、深共熔溶剂等，反应相和密度小的有机萃取相不易混合，导致产物在相际传质的效率很低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种促进被萃取物从下相往上相转移进而促进分离的方法。通过沸腾剂的“汽化-液化”内循环，促进被萃取物从下相往上相转移。对于两相密度差大、下相粘度高的双相体系，通过沸腾剂的鼓泡扰动和在相际的穿越过程，被萃取物的相际传质速率会大大提尚。
[0004]本发明采用的技术方案如下:在有机溶剂和原溶剂所构成的双向体系中，有机溶剂为上相，原溶剂为下相，向下相中加入沸腾剂和沸腾核，并加热双相体系的底部，通过沸腾剂的内循环，促进被萃取物从下相往上相转移。
[0005]所述的沸腾剂为低沸点物质，优选与原溶剂互溶性好的沸点较低的有机物或水。可以是额外添加的惰性组分，也可以是体系自身的组分。有机物为沸点较低的有机小分子化合物，如丙酮、乙腈、甲醇、乙醇、甲醛、乙醚、甲酸、二氯甲烷等。更进一步优选乙腈或甲醇。
[0006]所述的沸腾核为能够产生汽化核心的物质，如沸石，活性炭，带有微孔结构的金属、玻璃或塑料材质的材料。
[0007]本发明提供的萃取方法，通过沸腾剂的“汽化-液化”内循环，促进被萃取物从下相往上相转移。使沸腾剂产生“汽化-液化”内循环过程的操作关键为:双相体系的温度自下往上呈现递减状态，底部(下相)较高的温度能够使沸腾剂过热并汽化，生成气泡，在气泡上浮过程中，穿过两相界面达到上相。气泡上浮后在双相体系的顶部液化后又返回下相，形成“汽化-液化”循环，进而实现被萃取物从下相往上相转移的目的。
[0008]与现有技术相比，本发明的优点在于:通过在双相体系建立“汽化-液化”循环，促进被萃取物从下相往上相转移。对于两相密度差大、下相粘度高的双相体系，单纯的机械搅拌不足以推动相际传质，而通过沸腾剂的鼓泡扰动和在相际的穿越，被萃取物的相际传质速率会大大提高。本发明在化工反应、分离的操作单元中有可能发挥巨大作用。
【附图说明】
[0009]图1采用甲醇促进5-HMF萃取的结果；
[0010]图2采用乙腈促进5-HMF萃取的结果。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如无特殊说明，下述实施例中的实验方法，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均可从化学药品店购买得到的。
[0012]采用本发明的萃取方法可以实现在离子液体中进行5-HMF高效萃取，下面通过举例详细描述。
[0013]在1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([BMIM]C1)中，葡萄糖在铬盐的催化作用下能够转化成5-羟甲基糠醛。如果将[BMnCCl中生成的5-HMF及时萃取出去，这不但能够推动离子液体相的反应，而且能够解决产物分离的问题。但是，[BMIM]C1粘度大，与密度较小的甲基异丁基酮(MIBK)构成两相时，在搅拌作用下不易混合，5-HMF只能在有限的相界面传质，萃取效率低下。本实施例的研究基础是:采用MIBK从[BMIM]C1萃取5-HMF，通过调制出的沸腾作用来说明本发明的实施方式和技术特点。首先建立一个模拟反应体系:假设向0.5g的[BMIM]C1中加入0.25g的葡萄糖，葡萄糖转化了80%，生成0.14g的5-HMF和0.06g的水，形成模拟反应后的混合物，之后用MIBK从模拟反应后的混合物中萃取5-HMF。
[0014]实施例1-12离子液体和MIBK双相体系中，以甲醇为沸腾剂，沸腾萃取与恒温萃取的比较
[0015]步骤1、模拟反应后的混合物的配制:称取离子液体[BMIM]Clllg，1.32ml水，1.1g葡萄糖，3.08g的5-HMF，50 0C水浴搅拌均匀。
[0016]步骤2、双相萃取:室温下，在12个5ml小瓶中分别加入0.75g步骤I配置的混合液，标记为I?12号，分别在每个小瓶中加入250μ1甲醇(作为沸腾剂)和50mg的12?17目的沸石(作为沸腾核)，最后在每个小瓶中加入2ml的MIBK(含有内标物)。将I?6号小瓶放在温度为100 °C、加热油深5mm深的加热槽中，仅使离子液体相浸没在加热油中，将7?12号小瓶放在100 °C、加热油深5cm的加热槽中，使两相均浸没在加热油中，经3min后取出I号和7号小瓶，经8min后取出2号和8号小瓶，经15min后取出3号和9号小瓶，经25min后取出4号和10号瓶，经40min后取出5号和11号小瓶，经60min后取出6号和12号小瓶，取出后迅速冰水浴冷却到室温，取上层液体，用气相色谱分析5-HMF的含量;用液相色谱分析下相5-HMF含量。
[0017]步骤3、结果分析:
[0018]5-HMF的萃取率定义为:5-HMF在MIBK相中物质的量与投入体系的5-HMF总物质的量的比值。
[0019]气相色谱分析条件为:采用氢火焰检测器(FID)，氢气作为载气，内标法，十四烷为内标物。
[0020]液相色谱分析条件:采用示差折光检测器(DRD)，0.5mM的稀硫酸溶液作为流动相，内标法，甘油为内标物。
[0021]结果如图1所示:
[0022]在实施例1?6号的加热过程中，小瓶子底部被加热，从瓶子底部到顶部有温度梯度，底部100°C，顶部环境温度25°C，在小瓶子观察到鼓泡现象;在实施例7?12的加热过程中，小瓶子整体被浸没在加热油中，从瓶子底部到顶部没有温度梯度，从底部到顶部均为100C，在小瓶子中没有观察到鼓泡现象。
[0023]实施例13-24离子液体和MIBK双相体系中，以乙腈为沸腾剂，沸腾萃取与恒温萃取的比较
[0024]步骤1、模拟反应后的混合物的配制:同实施例1-12中步骤1.
[0025]步骤2、室温下，在12个5ml小瓶中分别加入0.75g第I步配置的混合液，标记为13?24号，分别在每个小瓶中加入250μ1乙腈(作为沸腾剂)和50mg的12?17目的沸石(作为沸腾核)，最后在每个小瓶中加入2ml的MIBK(含有内标物)。将13?18号小瓶放在温度为110°C、加热油深5mm深的加热槽中，仅使离子液体相浸没在加热油中，将19?24号小瓶放在110°C、加热油深5cm的加热槽中，使两相均浸没在加热油中，经3min后取出13号和19号小瓶，经8min后取出14号和20号小瓶，经15min后取出15号和21号小瓶，经25min后取出16号和22号瓶，经40min后取出17号和23号小瓶，经60min后取出18号和24号小瓶，取出后迅速冰水浴冷却到室温，取上层液体，用气相色谱分析5-HMF的含量;用液相色谱分析下相5-HMF含量。
[0026]步骤3、结果分析:同施例1-12中步骤3。
[0027]结果如图2所示:
[0028]在实施例13?18号的加热过程中，小瓶子底部被加热，从瓶子底部到顶部有温度梯度，底部110°C，顶部环境温度25°C，在小瓶子观察到鼓泡现象;在实施例7?12的加热过程中，小瓶子整体被浸没在加热油中，从瓶子底部到顶部没有温度梯度，从底部到顶部均为IlO0C，在小瓶子中没有观察到鼓泡现象。
[0029]图1和图2的实验结果表明，在双相体系构建“汽化-液化”内循环，通过沸腾剂的鼓泡扰动和在相际的穿越，被萃取物的相际传质速率会大大提高。通过本发明的萃取方法，可以显著提高萃取率。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种促进萃取分离的方法，其特征在于:在有机溶剂和原溶剂所构成的双向体系中，有机溶剂为上相，原溶剂为下相，向下相中加入沸腾剂和沸腾核，并加热双相体系的底部，通过沸腾剂的内循环，促进被萃取物从下相往上相转移。2.根据权利要求1所述的一种促进萃取分离的方法，其特征在于:所述的沸腾剂为与原溶剂互溶性好的沸点较低的有机物或水。3.根据权利要求2所述的一种促进萃取分离的方法，其特征在于:有机物为沸点较低的有机小分子化合物，甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、甲醛、乙醚、甲酸、二氯甲烷中的一种。4.根据权利要求1所述的一种促进萃取分离的方法，其特征在于:所述的沸腾核是能够提供汽化核心的物质。5.根据权利要求1所述的一种促进萃取分离的方法，其特征在于:所述的沸腾核为沸石或活性炭或带有微孔结构的金属、玻璃或塑料材质的材料。
【文档编号】B01D11/04GK106075951SQ201610496774
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】周锦霞, 陈慧, 李慎敏, 毛璟博, 尹静梅
【申请人】大连大学