化工原理萃取第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日液液萃取（抽提）：在液體混合物中加入一種與其不溶或部分互溶的液體溶劑，經(jīng)過充分混合，分相，利用混合液中各組分在溶劑中溶解度的差異而實現(xiàn)分離的一種單元操作。又稱溶劑萃取目的:分離液-液混合物。依據(jù):利用混合物中各組分在某一溶劑中的溶解度之間的差異。第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日混合傳質(zhì)過程：充分接觸，相界面?zhèn)髻|(zhì)；沉降分相過程：密度差分相E、R；脫除溶劑過程：精餾、蒸發(fā)、結(jié)晶等。第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日至少涉及混合液中A、B劑：三元體系；多元體系。幾個概念萃取劑(溶劑)S：所用的溶劑；solvent原料液F：所處理的混合液；feed溶質(zhì)A：原料液中易溶于溶劑的組分；原溶劑（稀釋劑）B：難溶或不溶組分。第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日如何在精餾與萃取間選擇？①α≈1：如芳烴與脂肪烴；②混合物蒸餾時形成恒沸物；③欲回收的物質(zhì)為熱敏性物料；④含有大量易揮發(fā)組分，精餾能耗大：如稀醋酸制備無水醋酸；⑤稀有元素及環(huán)境治理：廢水脫酚；⑥分離極難分離的金屬：核燃料等。第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日萃取過程的特點：①外界加入萃取劑形成第二相，故萃取劑與混合液只能部分互溶或完全不溶；②萃取劑選擇性好：③不能直接得到純產(chǎn)品——過渡操作；④常溫操作，適合熱敏性組分且節(jié)能；⑤三元或多元體系，相平衡關(guān)系復雜，通常需在三角形相圖上表示；第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日§1三元體系的液—液相平衡萃取過程仍以相際平衡為傳質(zhì)極限。一、組成在三角形相圖中的表示方法組分濃度常用質(zhì)量分率表示，有時也用體積分率或摩爾分率。第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日說明：①各頂點表示純組分（A、B、S）；②任一邊上的點表示相關(guān)二元混合物；③三角形內(nèi)的點代表三元混合物。④組成的歸一性：⑤等腰直角三角形最方便，其次是正三角形，不等腰直角三角形可對相圖進行放大、展開。第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日作對邊水平線或垂線即可確定組成；歸一性。第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日二、平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示①A完全溶于B及S中，而B、S不互溶；②A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶；③A與B互溶，B與S和A與S部分互溶。按組分互溶度，將三元混合液分為：第Ⅰ類物系：少于一對部分互溶組分；第Ⅱ類物系：有兩對部分互溶組分；第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日1.溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線前提:各組分無化學反應。B與S部分互溶①相平衡數(shù)據(jù)測定：加入的B、S適量，攪拌均勻，靜止分層，得到互呈平衡的液-液兩相(共軛相)，得到一組平衡數(shù)據(jù)。再加入一定量A(B、S的質(zhì)量比不變)，攪拌均勻,靜止分層,得到互呈平衡的液-液兩相(共軛相)，得到另一組平衡數(shù)據(jù)……...，直至不再分相—混溶點（分層點）。第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日2.輔助曲線與臨界混溶點——確定共軛相①有限個共軛組成得到的聯(lián)結(jié)線可按一定方法作出輔助曲線；②臨界混溶點：過該點的聯(lián)結(jié)線無線短，處于分相的臨界點。不一定是頂點（因為聯(lián)結(jié)線有一定斜率）；③臨界混溶點需實測，一般不能外推。一定溫度下，三元體系的溶解度曲線、聯(lián)結(jié)線及P均可實驗測定或查得。第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日3.分配系數(shù)與分配曲線①分配系數(shù)：平衡的兩相中即：第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日②分配曲線：yA～xA圖第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日第二十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日4.溫度對相平衡的影響①T↑→B及S中A溶解↑，分相區(qū)縮?。虎赥影響曲線形狀、聯(lián)結(jié)線斜率及兩相區(qū)的面積，從而影響分配曲線形狀；③溫度↑，Ⅱ類物系→Ⅰ類物系。第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日5.杠桿規(guī)則①杠桿規(guī)則：E、R與混合總組成點M共線；各物相的量符合杠桿規(guī)則：第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日②萃取率與萃余率：第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日三、萃取過程在三角形相圖上的表示單級萃取過程：通過相圖確定組成點及相應物料量；組成點的確定：如純?nèi)軇┡c非純?nèi)軇Ｈ軇┝縎R或SE時，MR或ME在平衡線上，不分相，相組成達極值。則SR<S<SE；第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日四、萃取劑選擇——分離效果與經(jīng)濟性1.萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)①溶劑要具有一定選擇性，對A溶解度要大，對其它組分溶解度要小。萃取相：yA>>yB

；萃余相：xA<<xB評價指標——選擇性系數(shù)。②選擇性系數(shù)β：表示萃取劑對組分A，B溶解能力差別的大小。第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日β=f(kA)，kA=f(T，濃度）；一般xB/yB>1。若kA>1，則一定有β>1；若kA<1，則β可能大于1或接近1；β↑→效果↑→S用量↓→能耗↓→產(chǎn)品純度（yA')↓；第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日2.萃取劑S與稀釋劑B的互溶度組分B與S的互溶度影響溶解度曲線的形狀和分層面積?；ト芏取謱用娣e↑→y'max↑。B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分離。第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日3.萃取劑回收的難易與經(jīng)濟性①回收費用在萃取中比重大；②常用蒸餾分離：α大且無共沸，組成小的易揮發(fā)，若溶劑作易揮發(fā)則汽化熱要小→節(jié)能；若α接近1，可用反萃或結(jié)晶分離等方法。③萃取能力大，減少S用量；④S在B中溶解度小，減少浪費。第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日4.萃取劑的其它物性①密度ρ：密度差大，容易分相→處理能力↑（特別是無外加能量的設備）；②表面張力σ：σ大→易聚結(jié)→易分相難分散；反之，難分層，易乳化；③黏度μ：μ↓→對萃取有利。④一般工業(yè)要求：化學及熱穩(wěn)定性，腐蝕性，無毒，來源，價格等。綜合考慮，權(quán)衡選擇。第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十七頁，共六十