北京化工大学理学院：《分离科学与技术》课程电子教案（PPT教学课件）第十二章 微波萃取技术 Microwave Assisted Extraction（MAE）

微波辅助萃取 Microwave Assisted extraction (MAE)

1 微波辅助萃取 Microwave Assisted Extraction (MAE)

微波橚助萃取技术 Microwave assisted extraction-MAE 微浪辅助萃取指利用微波能强化溶剂萃 取效率,使固体或半固体试样中某些有 机物成分(或有机污染物)与基体物质 有效地分离

2 微波辅助萃取技术 Microwave assisted extraction-MAE ⚫ 微波辅助萃取 指利用微波能强化溶剂萃 取效率，使固体或半固体试样中某些有 机物成分（或有机污染物）与基体物质 有效地分离

传热 传质 传统热萃取 微波苯取 图1微波萃取与传统热萃取在传热、传质上的比较

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微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而 引起的体加热 MAE传热方向是从物料内到物料外,再进 步扩散到溶剂中。这与萃取过程传质方向相同, 被萃取物也是从物料内扩散到物料外,再向外扩 散至溶剂中。 传统热萃取的传热方向与传质方向正好相反 传质方向是从内到外,而传热方向是从外到内

4 MAE传热方向是从物料内到物料外，再进一 步扩散到溶剂中。这与萃取过程传质方向相同， 被萃取物也是从物料内扩散到物料外，再向外扩 散至溶剂中。 传统热萃取的传热方向与传质方向正好相反， 传质方向是从内到外，而传热方向是从外到内。 微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而 引起的体加热

微波辅助萃取技术特点 ()怏速高效样品及溶剂中的偶极分子在 高频微波能的作用下,以每秒109圈的速度变 换其正、负极,产生偶极涡流、离子传导和 高频率摩擦,在短时间内产生大量的热量。 偶极分子旋转导致的弱氢键破裂、离子迁移 等加速了溶剂分子对样品基体的渗透,待分 析成分很快溶剂化,使微波萃取时间缩短

5 微波辅助萃取技术特点 （1）快速高效 样品及溶剂中的偶极分子在 高频微波能的作用下，以每秒109圈的速度变 换其正、负极，产生偶极涡流、离子传导和 高频率摩擦，在短时间内产生大量的热量。 偶极分子旋转导致的弱氢键破裂、离子迁移 等加速了溶剂分子对样品基体的渗透，待分 析成分很快溶剂化，使微波萃取时间缩短

微波辅助萃取技术特点 (2)加热均匀微波加热是透入物料内部 的能量被物料吸收转换成热能对物料加热 形成独特的物料受热方式,整个物料被加 热,无温度梯度,即微浪加热具有均匀性 的优点

6 微波辅助萃取技术特点 （2） 加热均匀 微波加热是透入物料内部 的能量被物料吸收转换成热能对物料加热， 形成独特的物料受热方式，整个物料被加 热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性 的优点

微波辅助萃取技术特点 (3)选择性微波对介电性质不同的物料呈 现出选择性的加热特点,介电常数及介质损 耗小的物料,对微浪的入射可以说是“透明 的。溶质和溶剂的极性越大,对微波能的吸 收越大,升温越快,促进了萃取速度。而对 于不吸收微波的非极性溶剂,微浪几乎不起 加热作用。所以,在选择萃取剂时一定要考 虑到溶剂的极性,以达到最佳效果

7 微波辅助萃取技术特点 （3）选择性 微波对介电性质不同的物料呈 现出选择性的加热特点，介电常数及介质损 耗小的物料，对微波的入射可以说是“透明” 的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸 收越大，升温越快，促进了萃取速度。而对 于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起 加热作用。所以，在选择萃取剂时一定要考 虑到溶剂的极性，以达到最佳效果

微波辅助萃取技术特点 (4)生物效应(非热效应)由于大多数生物 体內含有极性水分子,在微波场的作用下引 起强烈的极性震荡,导致细胞分子间氢键松 弛,细胞膜结构电击穿破裂,加速了溶剂分 子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。因 此,利用MAE从生物基体苯取待分析物时 能提高萃取效率

8 微波辅助萃取技术特点 （4）生物效应（非热效应）由于大多数生物 体内含有极性水分子，在微波场的作用下引 起强烈的极性震荡，导致细胞分子间氢键松 弛，细胞膜结构电击穿破裂，加速了溶剂分 子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。因 此，利用MAE从生物基体萃取待分析物时， 能提高萃取效率

微波辅助萃取技术特点 避免长时间高温引起样品分解 试剂用量少,节能、污染小 ●仪器设备简单,适应面广 处理批量大,萃取效率高,省时

9 ⚫ 避免长时间高温引起样品分解 ⚫ 试剂用量少，节能、污染小 ⚫ 仪器设备简单，适应面广 ⚫ 处理批量大，萃取效率高，省时 微波辅助萃取技术特点

影响微波萃取的因素 萃取溶剂 萃取温度 萃取时间 萃取功率 基体物质 ●溶液pH值 10

10 影响微波萃取的因素 ⚫ 萃取溶剂 ⚫ 萃取温度 ⚫ 萃取时间 ⚫ 萃取功率 ⚫ 基体物质 ⚫ 溶液pH值