1.2 液液萃取技术的发展和应用
液液萃取技术的出现和发展可以追溯到19世纪中期，一个最为典型的例子是Peligot等利用二乙醚作萃取剂分离提取硝酸铀酰（1842年）［1］。随着社会经济的发展，特别是化学工业的发展，人们不断发现液液萃取技术可以用于无机物质和有机物质的分离提取。在总结液液萃取平衡实验数据的基础上，Nernst在1891年根据热力学原理提出了分配定律，阐明了液液分配平衡关系。Nernst分配定律的提出，为萃取化学的发展，为萃取技术与工程的发展奠定了最初的理论基础。1908年，Edeleanu首先把溶剂萃取技术应用于石油工业，用液态二氧化硫作为溶剂从煤油中除去芳香烃［2］。20世纪40年代以后，随着原子能工业的发展，核燃料的生产需求极大地促进了液液萃取技术的研究和应用，大量的工作集中于铀、钍、钚及其他金属的萃取工艺及设备的研究中。萃取技术的后续工作体现在萃取工艺与工程的基础理论研究、液液萃取技术的拓展应用及新型萃取技术的发展等方面。液液萃取技术在湿法冶金、核燃料的加工和后处理、化学工业、石油炼制、矿物资源的综合利用、医药工业、食品工业、生物化工、环境工程以及海洋资源利用等领域得到了广泛的应用。
20世纪40年代以来，由于原子能工业的发展，液液萃取技术在核燃料的加工和后处理方面获得应用。铀的分离提取是工业上第一个采用的金属萃取工艺。最先应用的萃取剂是磷酸三丁酯（TBP）-煤油，其后又使用了二（2-乙基己基）磷酸（D2EHPA）-磷酸三丁酯-煤油为萃取剂，或使用胺类萃取剂。在辐照核燃料后处理过程中，建立了以磷酸三丁酯（TBP）-煤油为萃取剂、包含2～3个萃取循环的Purex流程。目前，在核燃料的加工和后处理领域，溶剂萃取法几乎完全代替了传统的化学沉淀法。
四十多年来，由于有色金属使用量剧增，开采的矿石中的品位又逐年降低，促使萃取法在这一领域迅速发展起来。用LIX63、LIX64、LIX65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜是20世纪70年代以来湿法冶金的重要成就之一。一般认为，只要价格与铜相当或超过铜的有色金属如钴、镍、锆、铪等，都应该优先考虑用溶剂萃取法进行提取，有色金属冶炼已逐渐成为溶剂萃取应用的重要领域。例如，用甲基异丁基酮（MIBK）从含有硫氰酸盐的盐酸溶液中萃取铪，是在锆、铪分离中首先研究成功并获得工业应用的萃取工艺技术；其后，又出现了使用TBP为萃取剂的硝酸及硝酸盐溶液中的锆、铪分离新工艺。萃取工艺还在稀土金属分离中得到系统研究和应用，并成功用于回收铟、锗、镉、镓、铊、钪、铌、钽等稀有金属。
溶剂萃取在无机酸的提取工艺中也得到应用。例如，从磷矿石浸出液中用C4、C5醇类或磷酸三丁酯为溶剂萃取磷酸，从硼矿石浸出液中用2-乙基己基醇或二元醇、多元醇萃取硼酸等。
随着石油炼制和化学工业的发展，液液萃取已广泛应用于石油化工的各类有机物质分离和提纯工艺之中。其中，轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物的分离是重要的例子。芳烃和非芳烃混合物中，各组分的沸点非常接近，用一般的精馏方法进行分离很不经济。液液萃取法分离芳烃和非芳烃混合物最早采用的溶剂是液体SO2。此后开发了以二甘醇（二乙二醇醚）为萃取剂的Udex流程、以环丁砜为萃取剂的Shell流程、以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂的Arosolvan流程、以二甲亚砜为萃取剂的DMSO流程、以四甘醇（四乙二醇醚）为萃取剂的Tetra流程、以N-甲酰基吗啉为萃取剂的Formex流程等萃取工艺。以环丁砜为溶剂的Sulfolane萃取法采用的溶剂性能优异，工艺流程合理，得到了广泛的工业应用。另外，对难分离的乙苯、二甲苯体系，组分之间的相对挥发度接近于1，用精馏方法分离不仅回流比大，而且塔板高达300多块，操作和设备费用极大。采用萃取操作以HF-BF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体的工作已见报道。
液液萃取技术在制药化工和精细化工中也得到了广泛应用。可以说，萃取分离在制药工业、精细化工产业中占据着十分重要的地位。
在生化药物制备过程中，生成很复杂的有机液体混合物。这些物质大多为热敏性物质，选择适当的溶剂进行萃取分离，可以避免受热分解或降解，提高有效物质的收率。青霉素生产中，用间歇发酵得到的发酵液，经过过滤后，以醋酸丁酯为溶剂进行浓缩和精制，经过两次萃取循环，可以得到青霉素的浓溶液，然后进一步加工制得产品。此外，在红霉素、林可霉素、植物生长促进剂赤霉素等的生产中采用萃取操作，也取得了良好的效果。
有机酸是一类重要的有机化合物，发酵法生产的有机酸料液的浓度很低，并伴有其他杂酸生成。液液萃取方法是一种可行的提取分离和浓缩有机酸的手段。用磷酸三丁酯（TBP）从发酵液中萃取分离柠檬酸的工艺方法就是典型的例子。
天然植物中有效成分的提取也经常采用溶剂萃取方法，如麻黄素的萃取分离、咖啡因的萃取分离、银杏黄酮的提取和浓缩等。用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素是香料工业中应用萃取方法的例证。在食品工业中，液液萃取方法也是一种常用的分离提纯手段。在油脂加工过程中可以利用萃取手段脱除游离脂肪酸和脱蜡，油脂生产的副产品中的有价物质，如维生素E、磷脂等常用萃取法提取分离。食品中的功能性成分或风味物质、香料的提取一般采用浸取或水蒸气蒸馏得到粗产物，然后利用萃取方法从提取液中分离纯化某种特定成分。
溶剂萃取方法在环境工程领域，特别是水处理工程方面，得到了广泛的应用。废水成分复杂多变，包括各种有机物或汞、镉、铬等重金属化合物。溶剂萃取可以根据分离对象的不同和处理要求，选择适当的萃取剂和萃取工艺流程，具有很强的适应性和有效的分离效果。另外，溶剂萃取通常在常温或较低温度下进行，能耗比较低，易于实现连续化操作，是一种常用的废水处理方法。工业水处理中，废液萃取脱除酚类是溶剂萃取应用于环境工程的典型范例。
随着现代工业的发展，人们对分离技术提出了越来越高的要求。高纯物质的制备、各类产品的深加工、资源的综合利用、环境治理严格标准的执行，极大地促进了分离科学和技术的发展。面对新的分离要求，作为“成熟”的单元操作，萃取分离也面临着新的挑战。在传统的萃取单元操作的基础上，萃取分离与其他单元操作过程的耦合、萃取分离与反应过程的耦合、利用化学作用或附加外场强化萃取分离过程，发展耦合技术，实现萃取过程强化，已经成为萃取分离领域研究开发的重要方向，并已经展现了广阔的应用前景。值得提及的是，国民经济的持续发展和高新技术的创新驱动，也为萃取分离科学与技术的发展提供了良好的机遇，加速了新型萃取分离技术的萌生和发展。络合萃取分离技术、液膜分离技术、超临界流体萃取技术、双水相萃取技术、膜萃取技术、胶团和反胶团萃取技术及其他萃取新技术等就是这些新型萃取分离技术的代表。
在萃取技术的发展和应用方面已经有许多专著和手册公开发表［3～12］。