1、萃取精馏的原理
在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度比较接近，组分之间也存在形成共沸物的可能性。若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物，其沸点又较任一组分的沸点高，溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。
2、溶剂筛选原理
由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：
（1）选择性：溶剂的加人要使待分离组分的相对挥发度提高显著，即要求溶剂具有较高的选择性，以提高溶剂的利用率；
2）溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；
（3）沸点：溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点，以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高，以避免造成溶剂回收塔釜温过高。目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法，可以取得很好的结果，但是实验耗费较大，实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用，以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。若文献
3、萃取精馏的分类
萃取精馏按照其操作方式可以分为两类，即连续萃取精馏和间歇萃取精馏。
3.1 连续萃取精馏
连续萃取精溜过程中，进料、溶剂的加入及回收都是连续的。连续萃取精馏一般采用双塔操作，第一个塔是萃取精馏塔，被分离的物料由塔的中部连续进入塔内，而溶剂则在靠近塔顶的部位连续加人。在萃取精馏塔内易挥发组分由塔顶馏出，而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔。在溶剂回收塔内，可使难挥发组分与溶剂得到分离，难挥发组分由塔顶馏出，而溶剂由塔底馏出并循环回送至萃取精馏塔。
3.2 间歇萃取精馏
间歇萃取精馏是近年来兴起的新的研究方向，由于间歇萃取精馏具有间歇精馏和萃取精馏的优点，近年来引起了一些学者的注意。间歇萃取精馏比连续萃取精馏复杂得多，其流程及操作方法与连续萃取精馏不同。间歇萃取精馏的操作步骤如下：不加溶剂进行全回流操作；加溶剂进行全回流操作；加溶剂进行有限回流比操作；有限回流操作，停止向萃取精馏塔加溶剂。恒塔顶组成操作包括3种方法：
（1）溶剂的进料速率保持不变，改变回流比；
（2）保持回流比恒定，改变溶剂的进料速率，此方法在理论上是可行的，但在实践中却难以实现；
（3）同时改变回流比和溶剂进料速率。
4、萃取精馏在实际中应用
化学及石油化工等领域中，萃取精馏主要用于两个方面：一是沸点相近的烃的分离，如最典型的丁烯与丁二烯的分离，两者沸点相差只有2℃，相对挥发度为1.03；二是共沸物的分离，如甲醇一丙酮、乙醇一乙酸乙酯以及乙醇和醋酸等有机物水溶液。萃取精馏的优点是增加了被分离组分之间的'相对挥发度，使难分离物系的分离能够进行；缺点是加入的萃取剂量较大，增大了分离过程的能耗。因此，对萃取精馏进行改进，对强化分离过程具有重要意义。加盐萃取精馏既解决了溶盐精馏中盐的溶解和运输问题，又改进了萃取精馏中萃取剂用量大、塔板效率低的缺点。但是，加盐萃取精馏在实际应用过程中，还存在盐的回收及结晶等问题，有待进一步完善。加盐萃取精馏技术的主要应用研究如下。
4.1 醇类物系
加盐萃取精馏最早被应用在无水乙醇的生产中。段占庭等""以无水乙醇为制取对象，分别采用含氯化钠、氯化钙、醋酸钾等9种盐的乙二醇溶液为溶剂，测定了相关的汽液平衡数据，经过比较，优选出了醋酸钾一乙二醇复合溶剂，用于工业制备乙醇。实践表明，乙二醇的用量减少了75％～80％，相同产量的操作时间比普通精馏缩短了65％～75％。赵林秀等用改进的汽液平衡釜测定了101．3kPa下醋酸甲酯一甲醇物系在萃取剂和盐存在下的相对挥发度，测定了全浓度范围内的汽液平衡数据，并进行了加盐萃取精馏工艺的实验。结果表明，水作为萃取剂，加入醋酸钾，可提高醋酸甲酯一甲醇物系的相对挥发度，加盐萃取精馏比普通精馏有优势，当溶剂体积比为1:1时，萃取精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯的质量分数可达到99％以上，萃取剂回收率达98％，盐可全部回收。异丙醇和水形成共沸物系，共沸点为80.3℃。为获得高纯度的异丙醇，柳阳等采用间歇加盐的萃取方式，以含盐乙二醇溶剂为萃取剂，考察了盐的类型、回流比、溶剂比等因素对异丙醇一水混合液精馏分离效果的影响，小型工艺试验装置的操作结果表明，在回流比0.5、溶剂比0.625、萃取剂进料速率20mL/min的条件下，异丙醇质量分数可达98.87％，能够满足工厂生产的要求。
4.2 非极性物系
加盐萃取精馏不仅可以分离极性组分，也可以应用在非极性组分的分离过程中。而对于分离非极性物系，加盐萃取精馏研究的报道较少。碳四组分中丁二烯是合成橡胶的重要单体，工业上生产丁二烯最具竞争力的方法是萃取精馏法。萃取精馏的缺点是溶剂比大，大溶剂量降低了塔的生产能力和塔板效率，所以降低溶剂比、提高溶剂分离能力，对分离过程的技术指标有重要的影响。目前常用的溶剂是：乙腈、Ⅳ一甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺。在此基础上，碳四抽提溶剂改性不仅对丁二烯的生产具有积极意义，而且对于烃类物系的萃取精馏分离具有参考和推广价值。雷志刚等 副开展了一系列碳四组分的加盐萃取精馏实验，考察了盐的类型、浓度及温度对碳四组分间相对挥发度的影响。结果表明，加盐DMF比纯DMF从碳四组分中分离丁二烯的效果明显，丁二烯
萃取精馏塔工艺计算的结果表明，加盐DMF可以有效地降低能耗，与纯DMF相比再沸器和冷凝器负荷分别节省17.5％和8.0％。有资料表明对乙腈萃取精馏分离碳四的助溶剂进行计算机辅助分子设计，将分子设计分为有机物和盐类分别进行，比较设计结果后认为，乙腈加盐能够有效地提高碳四组分间的相对挥发度，并且NaSCN和KSCN是最优的助溶剂。萃取精馏的计算机辅助分子设计能够减少实验的工作量。
4.3 其他物系
针对工业上传统蒸馏法分离环己酮一水物系能耗过大的问题，邱学青等研究了含盐类的复合萃取剂对该物系的萃取分离效果，其结果表明MgC1能明显改变环己酮与水之间的互溶度，大幅度提高复合萃取剂对组分的萃取分配系数和选择性系数，为工业上环己酮的生产提纯提供了一种新的分离方法；刘思周以醋酸异丙酯为萃取剂，用加盐萃取一恒沸精馏的方法分离醋酸一水溶液。考察了不同种类的盐及其浓度对萃取剂中醋酸含量的影响，盐可以大大提高萃取剂的分配系数和选择性系数；杨金苗等分别用不同浓度的乙二醇、盐及含盐乙二醇溶液考察了对醋酸甲酯一水物系的影响，并进行汽液平衡测定。其研究结果表明，加盐萃取精馏比单纯的普通精馏、加盐精馏、萃取精馏的分离效果好。对于醋酸甲酯一水物系，通过汽液平衡实验可看出，加入盐明显提高了共沸物中醋酸甲酯的含量，可达到较好的分离效果；针对醋酸甲酯一甲醇一水物系分离难、生产能耗高的现状，杨东杰等采用MgCl2、CH3COOK和水组成的复合盐萃取剂对该物系进行分离。气相色谱分析结果表明，盐可降低醋酸甲酯在水中的溶解度。
5、结论及展望
萃取精馏溶剂的筛选一般要经过计算筛选和实验筛选。随着计算机技术的发展，将分子设计应用于萃取精馏计算筛选可以大大减少实验工作量。溶剂加盐是萃取精馏溶剂优化的一个重要策略。如果遇到萃取精馏分离过程，可以尝试采用加盐的方式对溶剂进行改进。在萃取精馏溶剂选择和优化过程中，由于基础溶剂和助溶剂受到诸多方面制约，使可选择范围缩小，这对选择和发现新的溶剂极为不利。在普通精馏不能完成的分离场合，应该优先考虑萃取精馏，然后是其他的特殊精馏方式和分离方法。其主要的发展方向为：一方面，可以将其与传统分离过程相结合，建立新的耦合过程强化分离效果；另一方面，多样化的萃取剂与盐的组合吸引了众多研究者在此领域进行探索，并取得了一定的进展。随着科学技术的进步，加盐萃取精馏技术有望发挥更大的作用。
1、 设有一均匀无耗传输线，其特性阻抗为Z0，当其终端有阻抗ZL时，测得线上的驻波比
为S,当负载到第N(你的学号)电压波节点的距离为LN1，试讨论负载ZL的数学表达式。若负载到第N(你的学号)电压波腹点的距离为LN2，负载ZL的数学表达式又如何？请阐述题目中的几个已知参量的物理含义，并就特性阻抗Z0、终端负载阻抗ZL和驻波比S三个特性参量之间的关系或取值特点，讨论均匀无耗传输线的三种工作状态。 解：
（1）已知参量物理含义：
特性阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z0.
均匀无耗线的特征阻抗是一个实数（纯电阻）。但由于传输线所填充的介质、线的横向尺寸和横截面内电磁场的分布状态，与线的'长度无关，而且，可近似认为与频率无关。
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驻波比 S ：
驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波节处的电压幅值Vmin之比。
或驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。
如果 VSWR 的值等于1， 则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。即| L|=0, s=1 K＝1
如果SWR 值大于1， 则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台。即
全反射时， | |=1，纯驻波，s= ,K=0 终端负载阻抗ZL：电压波和电： 当一有限长的传输线终端接有各种不同的负载时，
流波在线上的传播规律，以及加载传输的特性都会有所不同，这就对负载或传输线的设计提出要求，需要采取某些措施来满足要求（例如，阻抗匹配等）。
（2）讨论负载ZL的数学表达式
1106044218期末作业
传输线段具有阻抗变换作用。当传输线特性阻抗一定时，传输线终端的负载阻抗与驻波参量一一对应。ZL可以通过直接测得VSWRS 和dmin来确定。
传输线阻抗是一种分布参数阻抗,阻抗与驻波参量的关系如下：
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当处于电压波腹节点时，即
2 z L (2n 1) 即
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Zin zmax Rmax SZc
ZL ZC
S jtg LN1
LN1=1 jStg LN1+ (2*18+1)λ/2）
当处于电压波节点/电流波腹节点,即
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Zin zmin Rmin KZc Zc/S
（3）均匀无耗传输线的三种工作状态
传输线终端负载不同，有三种工作状态，行波状态，驻波状态，行驻波状态.
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Ⅰ 行波状态（无反射）
当传输线为半无限长或负载阻抗等于传输线特性阻抗时，ΓL=0和Γ(z)＝0，ρ
Zc jSZctg LN2
(LN2 =
S jtg LN2
+ (18λ)/2)
1106044218
中药有效成分是其发挥治疗功效的物质基础，成分及作用机理相对清晰是中药走向国际化的瓶颈。因此，筛选以及优化中药有效成分的提取工艺十分重要。本文对近5 年的中药有效成分提取方法及特点作一全面概述。
1 超临界流体萃取法
程艳芹等应用水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取复方苦黄方中的挥发性成分，采用GC-MS法分析比较两种提取方法得出，SFE-CO2萃取法对复方苦黄方中蛇床子素、人参醇及苍术醇等有效成分的提取具有更高的选择性。朱德艳等采用正交试验法对CO2超临界提取葛渣中葛根素的工艺进行了考察，实验结果表明，在最佳工艺条件下，应用CO2超临界方法得到葛根素的萃取率为82. 5%。此方法具有分离效果好、萃取率较高并且无污染等优点，但是成本较高的问题仍有待解决。
2 超声波提取法
尤静等分别采用超声法和酶法结合半仿生法提取野菊花中的有效成分总黄酮，应用分光光度法测定总黄酮含量得出较高的提取率。张芝维等应用超声辅助技术提取出蕨菜多糖的提取率为1. 72%，该方法与其他提取方法相比有提取成本低，工艺简单，易于操作等优点。
3 微波萃取法
徐春明等采用微波辅助乙醇-硫酸铵双水相体系提取苦荞麦粉中的黄酮类化合物，以响应面法优化后的条件提取得到的黄酮类化合物占苦荞麦粉的1. 38%。徐澜等应用单因素试验和正交试验对微波辅助萃取穿山龙中薯蓣皂苷元的工艺进行了优化，以料液比1w25 为最佳条件得到0. 766%的有效成分薯蓣皂苷元，此法具有时间短，取率高，稳定性好的特点。
4 半仿生提取法
半仿生提取法是模仿人体胃肠道转运吸收环境对有效成分进行分离的一种新型提取方法。赖红芳等应用半仿生法提取鸡骨草中有效成分总三萜酸，经UV 测定总三萜酸含量达0. 123%，高于传统水提法，并且绿色无污染。此方法常与其他提取方法结合使用以达到提高有效成分利用率。薛璇玑等分别采用酶解法、半仿生法及半仿生酶法对拐枣七中总生物碱进行提取，结果发现，半仿生酶法提取的总生物碱含量最高，具有高效环保的特点。蓝峻峰等以超声波法辅助半仿生法提取地桃花多糖的提取率为12. 86%，加样回收率高达95. 3%，两种方法相结合提取多糖具有提取率高，提取成本低等优势。
5 酶提取法
刘炳福等采用正交试验优化当归有效成分的酶解提取工艺，应用HPLC 法测定有效成分阿魏酸、多糖的含量，结果显示，酶解法对当归有效成分的提取较传统水提法提取率高，药材成本消耗低。周晔等采用响应面分析法优化金樱子多糖的酶提取工艺，在最优条件下金樱子多糖的提取率为14. 49%，并且与理论萃取率接近。郑钧予等采用复合酶酶解提取黑木耳多糖的提取率为4. 353%。此工艺耗能低，效率高，是多糖类的有效提取方法。
6 破碎提取法
该方法大多利用闪式提取器使中药材在溶剂中破碎而得到有效成分。王玥等采用正交试验法优化提取黄芩中黄芩苷的闪式提取工艺，结果发现，应用闪式提取器提取黄芩苷与传统提取工艺相比具有提取率高，操作便捷，节能经济等优势。杨炳川等应用闪式提取法提取马尾松松针中有效成分总黄酮，与乙醇回流法等相比，该法提取时间短，溶剂消耗少，并且环保。
7 大孔树脂吸附法
郭小藤等用大孔树脂分离得到40% 乙醇洗脱部位，该有效部位对人肝癌细胞BEL-7402 的增值有一定的抑制作用。王键等采用大孔树脂分离纯化桔梗中总皂苷得到较高含量。该方法具有分离效果好，操作简单，成本低及稳定性好的特性。
8 超微粉碎法
任桂林等对低温超微粉碎地龙工艺进行了考察，结果发现用低温粉碎过的地龙其有效成分无变化，并且不易聚集。黄芩经气流超微粉碎技术粉碎后，提取出的黄芩有效成分具有溶出速度大、生物利用度高等特点。因此该方法主要应用于名贵药材的微粉化。
9 动态逆流提取法
该分离方法具有高产率、有效成分含量高的优势。张雄志采用动态逆流技术提取龙牡壮骨颗粒中有效成分黄芪甲苷，提高了水的利用率，降低了实际药材消耗量，使有效成分的转移率高达87% 以上。罗喜荣等采用罐组式动态逆流法提取有效成分当归油的得率为3. 43%，与传统提取工艺相比，该法提取的'有效成分含量更多，提取率更高，并且提取溶剂消耗少，工艺操作简单可应用于工业化大生产。
10 膜提取分离法
颜继忠等应用膜分离技术结合树脂法富集纯化桑叶中有效成分，得到收率较高的1-脱氧野尻霉素。张涛等分别采用膜分离技术和水提醇沉法纯化双黄连口服液并测定其有效成分含量，与水提醇沉法相比，膜分离法处理得到的有效成分黄芩等质量稳定性更好。
11 分子印迹技术
该方法具有预定、识别和实用的特性。刘庆山等分别采用沉淀聚集法和表面分子印迹法制备分子印迹聚合物，通过比较得出表面分子印迹法制备的人参皂苷Rg1 分子印迹聚合物的吸附性更高，选择性更好。衣丽娜等利用分子印迹技术定向分离有效成分胡黄连苷Ⅱ，得到的有效成分具有很好的靶向吸附性，此方法与传统工艺相比操作简单，无污染，有机溶剂的消耗较少。
12 分子蒸馏法
史晋辉等采用刮膜式分子蒸馏法分离深海鱼油中的脂肪酸成分，得到质量好、收率高的脂肪酸，并且产物无杂质、安全环保。吴永平等采用超临界CO2萃取技术和分子蒸馏法联用提取分离泽泻中的有效成分，得到良好的效果。由于此方法提取的有效成分较纯，并且高效无污染，因此主要应用于挥发油、甾醇类成分的提取。
13 高速逆流色谱提取技术
李忠琴等利用高速逆流色谱技术从100 mg诃子醇中分离得到没食子酸8. 6 mg，本方法可一次得到纯度高达96. 4%的没食子酸，并且简单高效，操作时间短。李文娟等采用高速逆流色谱法从黄芩中分离得到高纯度的汉黄芩素，此方法分离效率高，应用范围广，重现性好，将有很好的应用前景。本文对近年来13 种常用的提取工艺进行了阐述，每种提取方法都有各自的优劣之处，与浸渍法、蒸煮法等传统提取方法相比，现代提取方法具有提取率高、有效成分损失少、节能环保等优势，但是有些提取方法还不完善，不适于大工业生产。
