1.2 液液萃取技術的發展和應用
液液萃取技術的出現和發展可以追溯到19世紀中期，一個最為典型的例子是Peligot等利用二乙醚作萃取劑分離提取硝酸鈾酰（1842年）［1］。隨著社會經濟的發展，特別是化學工業的發展，人們不斷發現液液萃取技術可以用于無機物質和有機物質的分離提取。在總結液液萃取平衡實驗數據的基礎上，Nernst在1891年根據熱力學原理提出了分配定律，闡明了液液分配平衡關系。Nernst分配定律的提出，為萃取化學的發展，為萃取技術與工程的發展奠定了最初的理論基礎。1908年，Edeleanu首先把溶劑萃取技術應用于石油工業，用液態二氧化硫作為溶劑從煤油中除去芳香烴［2］。20世紀40年代以后，隨著原子能工業的發展，核燃料的生產需求極大地促進了液液萃取技術的研究和應用，大量的工作集中于鈾、釷、钚及其他金屬的萃取工藝及設備的研究中。萃取技術的后續工作體現在萃取工藝與工程的基礎理論研究、液液萃取技術的拓展應用及新型萃取技術的發展等方面。液液萃取技術在濕法冶金、核燃料的加工和后處理、化學工業、石油煉制、礦物資源的綜合利用、醫藥工業、食品工業、生物化工、環境工程以及海洋資源利用等領域得到了廣泛的應用。
20世紀40年代以來，由于原子能工業的發展，液液萃取技術在核燃料的加工和后處理方面獲得應用。鈾的分離提取是工業上第一個采用的金屬萃取工藝。最先應用的萃取劑是磷酸三丁酯（TBP）-煤油，其后又使用了二（2-乙基己基）磷酸（D2EHPA）-磷酸三丁酯-煤油為萃取劑，或使用胺類萃取劑。在輻照核燃料后處理過程中，建立了以磷酸三丁酯（TBP）-煤油為萃取劑、包含2～3個萃取循環的Purex流程。目前，在核燃料的加工和后處理領域，溶劑萃取法幾乎完全代替了傳統的化學沉淀法。
四十多年來，由于有色金屬使用量劇增，開采的礦石中的品位又逐年降低，促使萃取法在這一領域迅速發展起來。用LIX63、LIX64、LIX65等螯合萃取劑從銅的浸取液中提取銅是20世紀70年代以來濕法冶金的重要成就之一。一般認為，只要價格與銅相當或超過銅的有色金屬如鈷、鎳、鋯、鉿等，都應該優先考慮用溶劑萃取法進行提取，有色金屬冶煉已逐漸成為溶劑萃取應用的重要領域。例如，用甲基異丁基酮（MIBK）從含有硫氰酸鹽的鹽酸溶液中萃取鉿，是在鋯、鉿分離中首先研究成功并獲得工業應用的萃取工藝技術；其后，又出現了使用TBP為萃取劑的硝酸及硝酸鹽溶液中的鋯、鉿分離新工藝。萃取工藝還在稀土金屬分離中得到系統研究和應用，并成功用于回收銦、鍺、鎘、鎵、鉈、鈧、鈮、鉭等稀有金屬。
溶劑萃取在無機酸的提取工藝中也得到應用。例如，從磷礦石浸出液中用C4、C5醇類或磷酸三丁酯為溶劑萃取磷酸，從硼礦石浸出液中用2-乙基己基醇或二元醇、多元醇萃取硼酸等。
隨著石油煉制和化學工業的發展，液液萃取已廣泛應用于石油化工的各類有機物質分離和提純工藝之中。其中，輕油裂解和鉑重整產生的芳烴和非芳烴混合物的分離是重要的例子。芳烴和非芳烴混合物中，各組分的沸點非常接近，用一般的精餾方法進行分離很不經濟。液液萃取法分離芳烴和非芳烴混合物最早采用的溶劑是液體SO2。此后開發了以二甘醇（二乙二醇醚）為萃取劑的Udex流程、以環丁砜為萃取劑的Shell流程、以N-甲基吡咯烷酮為萃取劑的Arosolvan流程、以二甲亞砜為萃取劑的DMSO流程、以四甘醇（四乙二醇醚）為萃取劑的Tetra流程、以N-甲?；鶈徇鵀檩腿┑腇ormex流程等萃取工藝。以環丁砜為溶劑的Sulfolane萃取法采用的溶劑性能優異，工藝流程合理，得到了廣泛的工業應用。另外，對難分離的乙苯、二甲苯體系，組分之間的相對揮發度接近于1，用精餾方法分離不僅回流比大，而且塔板高達300多塊，操作和設備費用極大。采用萃取操作以HF-BF3作萃取劑，從C8餾分中分離二甲苯及其同分異構體的工作已見報道。
液液萃取技術在制藥化工和精細化工中也得到了廣泛應用?？梢哉f，萃取分離在制藥工業、精細化工產業中占據著十分重要的地位。
在生化藥物制備過程中，生成很復雜的有機液體混合物。這些物質大多為熱敏性物質，選擇適當的溶劑進行萃取分離，可以避免受熱分解或降解，提高有效物質的收率。青霉素生產中，用間歇發酵得到的發酵液，經過過濾后，以醋酸丁酯為溶劑進行濃縮和精制，經過兩次萃取循環，可以得到青霉素的濃溶液，然后進一步加工制得產品。此外，在紅霉素、林可霉素、植物生長促進劑赤霉素等的生產中采用萃取操作，也取得了良好的效果。
有機酸是一類重要的有機化合物，發酵法生產的有機酸料液的濃度很低，并伴有其他雜酸生成。液液萃取方法是一種可行的提取分離和濃縮有機酸的手段。用磷酸三丁酯（TBP）從發酵液中萃取分離檸檬酸的工藝方法就是典型的例子。
天然植物中有效成分的提取也經常采用溶劑萃取方法，如麻黃素的萃取分離、咖啡因的萃取分離、銀杏黃酮的提取和濃縮等。用正丙醇從亞硫酸紙漿廢水中提取香蘭素是香料工業中應用萃取方法的例證。在食品工業中，液液萃取方法也是一種常用的分離提純手段。在油脂加工過程中可以利用萃取手段脫除游離脂肪酸和脫蠟，油脂生產的副產品中的有價物質，如維生素E、磷脂等常用萃取法提取分離。食品中的功能性成分或風味物質、香料的提取一般采用浸取或水蒸氣蒸餾得到粗產物，然后利用萃取方法從提取液中分離純化某種特定成分。
溶劑萃取方法在環境工程領域，特別是水處理工程方面，得到了廣泛的應用。廢水成分復雜多變，包括各種有機物或汞、鎘、鉻等重金屬化合物。溶劑萃取可以根據分離對象的不同和處理要求，選擇適當的萃取劑和萃取工藝流程，具有很強的適應性和有效的分離效果。另外，溶劑萃取通常在常溫或較低溫度下進行，能耗比較低，易于實現連續化操作，是一種常用的廢水處理方法。工業水處理中，廢液萃取脫除酚類是溶劑萃取應用于環境工程的典型范例。
隨著現代工業的發展，人們對分離技術提出了越來越高的要求。高純物質的制備、各類產品的深加工、資源的綜合利用、環境治理嚴格標準的執行，極大地促進了分離科學和技術的發展。面對新的分離要求，作為“成熟”的單元操作，萃取分離也面臨著新的挑戰。在傳統的萃取單元操作的基礎上，萃取分離與其他單元操作過程的耦合、萃取分離與反應過程的耦合、利用化學作用或附加外場強化萃取分離過程，發展耦合技術，實現萃取過程強化，已經成為萃取分離領域研究開發的重要方向，并已經展現了廣闊的應用前景。值得提及的是，國民經濟的持續發展和高新技術的創新驅動，也為萃取分離科學與技術的發展提供了良好的機遇，加速了新型萃取分離技術的萌生和發展。絡合萃取分離技術、液膜分離技術、超臨界流體萃取技術、雙水相萃取技術、膜萃取技術、膠團和反膠團萃取技術及其他萃取新技術等就是這些新型萃取分離技術的代表。
在萃取技術的發展和應用方面已經有許多專著和手冊公開發表［3～12］。