液液萃取塔实验装置(完整版)实用资料.doc
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1、液液萃取塔实验装置(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑 完整版实用资料,欢迎下载)液 -液 萃 取 塔 实 验 装 置 说 明 书天津大学过程工业技术与装备研究所天津市睿智天成科技发展目 录一 . 实验设备的特点二 . 实验装置的基本情况和技术数据三 . 实验方法及步骤四 . 使用实验设备应注意的事项五 . 附录附录 1. 实验数据的计算过程及结果 附录 2. 实验数据及计算结果列表 附录 3. 附图一 . 实验设备的特点1. 本装置体积小,重量轻,移动方便。本实验装置塔身为硬质硼硅酸盐玻璃管,其 它均为不锈钢件制成,可适用于多种物系;2. 操作方便,安全可靠,调速稳定。环境污染小,噪声小
2、。二 . 实验装置的基本情况和技术数据 实验装置的流程示意图1-水泵; 2-油泵; 3-煤油回流阀; 4-煤油原料箱; 5-煤油回收箱; 6-煤油流量计;7-回流管; 8-电机; 9-萃取塔; 10-转盘; 11-型管; 12-水转子流量计; 13-水回流阀;14-水箱; 15-转数测定器;萃取塔为桨叶式旋转萃取塔 。塔身为硬质硼硅酸盐玻璃管,塔顶和塔底的玻璃管端 扩口处,分别通过增强酚醛压塑法兰、橡皮圈、橡胶垫片与不锈钢法兰连结。搅拌转动轴 的底端有轴承, 顶端亦经轴承穿出塔外与安装在塔顶上的电机主轴相连。 电动机为直流电 动机,通过调压变压器改变电机电枢电压的方法作无级变速。操作时的转速由
3、仪表显示。 在塔的下部和上部轻重两相的入口管分别在塔内向上或向下延伸约 200 mm ,分别形成两 个分离段,轻重两相将在分离段内分离。萃取塔的有效高度 H 则为轻相入口管管口到两 相界面之间的距离。主要设备的技术数据如下 :1. 萃取塔的几何尺寸 :塔径 D =37 mm 塔身高=1000 mm塔的有效高度 H =750 mm2. 水泵、油泵 : CQ 型磁力驱动泵型号 : 16CQ-8 电压 : 380V 功率 : 180W 扬程:8米吸程 : 3米 流量 : 30升 /分 转速 2800转 /分3. 转子流量计:不锈钢材质 型号 LZB-4流量 1-10 L/h 精度 1.5 级4. 转
4、速测定装置搅拌轴的转速通过直流调压器来调节改变,转速的测定是通过霍尔传感器将转速 变换位电信号,然后又通过数显仪表显示出转速。本实验以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸 。水相为萃取相(用字母 E 表示,本实 验又称连续相、重相 。煤油相为萃余相(用字母 R 表示,本实验中又称分散相、轻相 。 轻相入口处,苯甲酸在煤油中的浓度应保持在 0.0015-0.0 (kg 苯甲酸 /kg煤油之间为 宜。轻相由塔底进入,作为分散相向上流动,经塔顶分离段分离后由塔顶流出;重相由塔 顶进入作为连续相向下流动至塔底经 形管流出; 轻重两相在塔内呈逆向流动。 在萃取过 程中, 苯甲酸部分地从萃余相转移至萃取相。 萃
5、取相及萃余相进出口浓度由容量分析法测 定。考虑水与煤油是完全不互溶的,且苯甲酸在两相中的浓度都很低,可认为在萃取过程 中两相液体的体积流量不发生变化。三 . 实验方法及步骤1. 在实验装置最左边的贮槽内放满水,在最右边的贮槽内放满配制好的轻相入口煤 油,分别开动水相和煤油相送液泵的电闸,将两相的回流阀打开,使其循环流动。2. 全开水转子流量计调节阀,将重相(连续相送入塔内。当塔内水面快上升到重相入口与轻相出口间中点时,将水流量调至指定值(4 L/h ,并缓慢改变 形管高度使塔 内液位稳定在重相入口与轻相出口之间中点左右的位置上。3. 将调速装置的旋扭调至零位,然后接通电源,开动电动机并调至某一
6、固定的转速。 调速时应小心谨慎,慢慢地升速,绝不能调节过量致使马达产生“飞转”而损坏设备。 4. 将轻相(分散相流量调至指定值(6 L/h ,并注意及时调节 形管的高度。在实 验过程中,始终保持塔顶分离段两相的相界面位于重相入口与轻相出口之间中点左右。 5. 在操作过程中,要绝对避免塔顶的两相界面过高或过低。若两相界面过高 , 到达轻 相出口的高度,则将会导致重相混入轻相贮罐。6. 操作稳定半小时后用锥形瓶收集轻相进、出口的样品各约 50mL ,重相出口样品约 100mL 备分析浓度之用。7. 取样后,即可改变浆叶的转速,其它条件不变,进行第二个实验点的测试。8. 用容量分析法测定各样品的浓度
7、。用移液管分别取煤油相 10 mL ,水相 25 mL 样 品,以酚酞做指示剂,用 0.01 N 左右 NaOH 标准液滴定样品中的苯甲酸。在滴定煤油相 时应在样品中加数滴非离子型表面活性剂醚磺化 AES (脂肪醇聚乙烯醚硫酸脂钠盐 ,也 可加入其它类型的非离子型表面活性剂,并激烈地摇动滴定至终点。9. 实验完毕后,关闭两相流量计。将调速器调至零位,使搅拌轴停止转动,切断电 源。 滴定分析过的煤油应集中存放回收。 洗净分析仪器, 一切复原, 保持实验台面的整洁。 四 . 使用实验装置的注意事项1. 调节浆叶转速时一定要小心谨慎, 慢慢地升速, 千万不能增速过猛使马达产生 “飞 转”损坏设备。最
8、高转速机械上可达 700转 /分。从流体力学性能考虑,若转速太高,容 易液泛,操作不稳定。对于煤油水苯甲酸物系,建议在 600转 /分以下操作。2. 在整个实验过程中塔顶两相界面一定要控制在轻相出口和重相入口之间适中位置 并保持不变。3. 由于分散相和连续相在塔顶、底滞留很大,改变操作条件后,稳定时间一定要足够长,大约要用半小时,否则误差极大。4. 煤油的实际体积流量并不等于流量计的读数。需用煤油的实际流量数值时,必须 用流量修正公式对流量计的读数进行修正后方可使用。5.煤油流量不要太小或太大,太小会使煤油出口的苯甲酸浓度太低,从而导致分析 误差较大;太大会使煤油消耗增加。建议水流量取 4L/
9、h,煤油流量取 6L/h。 五 . 附录附录 1. 实验数据的计算过程及结果 B(油 S(水 X Rt Y EtX Rb Y Eb S 为水流量 B 为油流量 Y 为水浓度 X 为油浓度 下标 E 为萃取相 下标 t 为塔顶 下标 R 为萃余相 下标 b 为塔底 按萃取相计算传质单元数 N OE 的计算公式为 :-=E bE tY Y E E EOE Y Y dY N * 式中:Y Et 苯甲酸在进入塔顶的萃取相中的质量比组成, kg 苯甲酸 /kg水;本实验中 Y Et =0。Y Eb 苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成, kg 苯甲酸 /kg水; Y E 苯甲酸在塔内某一高度处萃取相中的
10、质量比组成, kg 苯甲酸 /kg水; Y E *与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成 X R 成平衡的萃取相中的质量比 组成, kg 苯甲酸 /kg水;用 Y E X R 图上的分配曲线 (平衡曲线 与操作线可求得 (E E Y Y -*1-Y E 关系。再进行图解积分可求得 N OE 。对于水煤油苯甲酸物系, Y Et -X R 图上的分配曲线可由实验测定 得出。(一 求传质单元数 N OE (图解积分 (浆叶转数 372转 /分为例 1. 塔底轻相入口浓度 X Rb煤油 苯甲酸 (苯甲酸kg kg M N V X NaOH NaOH Rb /00215. 08001012201077. 0
11、1. 1380010=2. 塔顶轻相出口浓度 X Rt煤油 苯甲酸 (苯甲酸kg kg M N V X NaOH NaOH Rt /00089. 08001012201077. 04. 580010=3. 塔顶重相入口浓度 Y Et本实验中使用自来水 , 故视 Y Et =0 4. 塔底重相出口浓度 Y Eb水 苯甲酸 (苯甲酸kg kg M N V Y NaOH NaOH Eb /000104. 010002512201077. 07. 19100025=5. 在画有平衡曲线的 Y E X R 图上再画出操作线 , 因为操作线必然通过以下两点 : 轻入 X Rb =0.00215 (kg苯甲
12、酸 / kg煤油 重出 Y Eb =0.00104(kg苯甲酸 / kg水 轻出 X Rt =0.00089(kg苯甲酸 / kg煤油 重入 Y Et =0所以 , 在 Y E X R 图上找出以上两点 , 连结两点即为操作线。在 Y E =Y ET =0至 Y E =Y Eb =0.000310之间,任取一系列 Y E 值,可用操作线找出一系列的 X R 值,再用平衡曲线找出一系列的 Y E *值并计算出一系列的 (E E Y Y -*1值。见表 1。表 1 Y E 与(E E Y Y -*1的数据关系 在直角坐标方格纸上 , 以 Y E 为横坐标 , (E E Y Y -*1为纵坐标 ,
13、将上表的 Y E 与 (E E Y Y -*1一系列对应值绘成曲线。在 Y E =0至 Y E =0.000310之间的曲线以下的面积即为按萃取相计 算的传质单元数。-=E bE tY Y E E EOE Y Y dY N *=2.83 (见图解积分图 . (二 . 按萃取相计算的传质单元高度 H OEH OE =H/ NOE =0.75/2.83=0.265m 0.75m指塔釜轻相入口管到塔顶两相界面之间的距离 (三 . 按萃取相计算的体积总传质系数K YEa =S/(HOE A =4/0.265(/40.0372 = 14044.69kg /kg (m kg 3水 苯甲酸 苯甲酸h附录 2
14、. 实验数据及计算结果列表 克感利咽口服液挥发油与超临界萃取物比较丁金龙1,施少斌23,冼健民2(11广东药学院中医药研究院,广东广州510006;21广州王老吉药业股份,广东广州510006摘要:目的:研究克感利咽口服液水蒸气蒸馏提取挥发油与超临界萃取物化学组成的异同。方法:采用气质联用法进行化学组成分析。结果:挥发油中主要为薄荷酮、薄荷醇、胡薄荷酮等小分子化合物,超临界萃取物不仅含有上述小分子化合物,还含有更多的相对大分子的化合物,如多种长链脂肪酸和多种长链烷烃。结论:挥发油与超临界萃取物化学组成存在较大差异。关键词:克感利咽口服液;挥发油;超临界萃取;气质联用中图分类号:R284.2文献
15、标识码:A 文章编号:1002-2392(202104-0036-03收稿日期:2021-04-11修回日期:2021-06-11基金项目:广东省关键领域重点突破项目(2003A30907。作者简介:丁金龙(1976-,男,助理研究员,主要从事中药与功能食品研究。T el : -*E -mail :along31tom 1com3通讯作者:施少斌(1968-,男,高级工程师。克感利咽口服液是广州王老吉药业股份和中国中医研究院广安门医院合作研制的中药三类新药,具有疏风清热、解毒利咽之确切功效1,为国家中药保护品种。克感利咽口服液传统提取工艺包括挥发油的提取、黄芩的乙醇提取和其它药材的水提取。其中
16、,挥发油的提取是对处方中金银花、荆芥、薄荷、防风综合进行水蒸气蒸馏,提取分离出挥发油,从而作为克感利咽口服液配方的一种组成,但是,挥发油提取率较低。超临界萃取技术是当今方兴未艾的一门技术,由于其萃取温度低且时间短、产品纯度高、污染少等优点,因而近些年来在中药有效成份的提取、分离等方面格外引人注目2,3。为此,本项目组进行了克感利咽口服液挥发油蒸馏提取工艺与超临界萃取工艺的比较研究。本文主要研究了克感利咽口服液的挥发油与超临界萃取物在化学组成上的异同。1材料与仪器金银花(河南登封,荆芥(河北承德,薄荷(江苏太仓,防风(黑龙江泰康,品种经本公司质量管理部药材组陈志伟鉴定分别为金银花Lonicera
17、 japonica Thunb 1的干燥花蕾、荆芥Schizonepeta tenuifolia Briq 1的干燥梗、薄荷Mentha haplocalyx Briq 1的干燥茎叶、防风Saposhnikovia divaricata (Turcz 1Schischk 1的干燥根。5L -SFE 超临界C O 2萃取装置(广州市轻工研究所制造;T C -15套式恒温器(浙江新华医疗器械厂;挥发油收集器;20B 型粉碎机(广州市德章机械设备有限公司;Bp211-D 型电子天平(德国Sartorous 公司;HP68905973气相色谱质谱联用仪(美国惠普公司。2实验方法211挥发油的提取称药材
18、500g ,其中金银花15615g 、荆芥15615g 、薄荷9315g 、防风9315g ,混匀,置于5L 烧瓶中,加水2000m L ,浸泡1h ,100加热蒸馏,保温3h ,收集挥发油。212超临界萃取工艺4将金银花、荆芥、薄荷、防风4种药材粉碎至40目。按质量比金银花荆芥薄荷防风=72724343的比例将四种药材粉均匀混合,然后将混匀药粉填满萃取罐,称量罐中物料质量,然后进行萃取,在萃取压力22M pa 、萃取温度45、萃取时间120min 条件下,保持解析压力5M pa ,解析温度50,每隔30min 收集一次萃取物,最后混匀萃取物。213气相色谱质谱联用分析挥发油气相色谱质谱联用分
19、析:手动进样,进样量1ul ;进样口为分流模式,分流比1801,进样口温度250;载气He ,载气为恒流模式,柱流速110ml min ,平均线速36cm sec ;柱子为JW 公司DB -17毛细石英管柱(30m 250um 0125um ;升温程序为40保持5min ,再以3min 升至160,再以10min 升至220,保持6min 。质谱电离能量70eV ,电子倍增管电压1847V ,离子源温度230,四极杆温度150,质量扫描范围30550amu ,溶剂延迟时间215min 。超临界萃取物气相色谱质谱联用分析:手动进样,进样量1ul ;进样口为分流模式,分流比10:1,进样口温度25
20、0;载气He ,载气为恒流模式,柱流速110ml min ,平均线速36cm sec ;柱子为JW 公司DB -17毛细石英管柱(30m 250um 0125um ;升温程序为70保63中医药学报Acta Chinese Medicine and Pharmacology 2021年第36卷第4期V ol 136,N o 14,2021持5min,再以5min升至150,保持5min,再以10min升至250,保持14min。质谱电离能量70eV,电子倍增管电压1765V,离子源温度230,四极杆温度150,质量扫描范围30550amu,溶剂延迟时间4min。质谱数据库:Wiley275。3结
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