1、2020/8/26,第十二章 萃 取 Solvent Extraction,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 三元體系液液相平衡 第三節(jié) 萃取過程的計(jì)算,2020/8/26,一、液液萃取簡介,1、萃取原理,在欲分離的液體混合物中加入一種與其中溶劑不溶或部分互溶的液體溶劑，經(jīng)過充分混合，利用混合液中各組分在溶劑中溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的一種單元操作。,溶質(zhì) A ：,混合液中欲分離的組分,稀釋劑（原溶劑）B：,混合液中的溶劑,萃取劑S：,所選用的溶劑,第一節(jié) 概述,2020/8/26,2、基本過程描述,萃取相(S+A+B),萃余相(B+A+S),加料 混合 分相 排除 純化和回收,2020/8/26,3、分離

2、對象,液液混合物,1）相對揮發(fā)度等于或者接近1 (烷烴/芳烴) 2）重組分 含量少，輕組分含量多(水-HAc)(含酚廢水處理) 3）混合液含熱敏性物質(zhì)（藥物）,4、萃取操作的特點(diǎn) 選擇適宜的溶劑是一個(gè)關(guān)鍵問題 兩個(gè)液相應(yīng)具有一定的密度差 溶質(zhì)與萃取劑的沸點(diǎn)差大有利,2020/8/26,二、液液萃取在工業(yè)上的應(yīng)用,1、液液萃取在石油化工中的應(yīng)用 分離輕油裂解和鉑重整產(chǎn)生的芳烴和非芳烴混合物 用酯類溶劑萃取乙酸，用丙烷萃取潤滑油中的石蠟 以HF-BF3作萃取劑，從C8餾分中分離二甲苯及其同分異構(gòu)體 2、在生物化工和精細(xì)化工中的應(yīng)用 以醋酸丁酯為溶劑萃取含青霉素的發(fā)酵液 香料工業(yè)中用正丙醇從亞硫酸紙

3、漿廢水中提取香蘭素 食品工業(yè)中TBP從發(fā)酵液中萃取檸檬酸 3、濕法冶金中的應(yīng)用 用溶劑LIX63-65等螯合萃取劑從銅的浸取液中提取銅,2020/8/26,三、液液萃取的基本流程,單組分萃取,雙組分萃?。ɑ亓鬏腿。?單級萃取或并流接觸萃取,多級錯(cuò)流萃取,多級逆流萃取,連續(xù)逆流萃取,2020/8/26,三元物系,溶質(zhì)A可溶于稀釋劑B及萃取劑S中，但萃取劑S與稀釋劑B不互溶,溶質(zhì)A可溶于稀釋劑B及萃取劑S中，稀釋劑B與萃取劑S也可部分互溶,三元混合液中有兩對組分可部分互溶，即溶質(zhì)A與萃取劑S部分互溶，稀釋劑B與萃取劑S也部分互溶,第二節(jié) 三元體系液液相平衡,2020/8/26,一、組成在三角形相圖

4、上的表示方法,1、三元組成在三角形相圖中的表示法,三個(gè)頂點(diǎn)：純物質(zhì),三條邊上的點(diǎn)：二元混合物的組成,A,B,S,H,M,H點(diǎn)的組成為：,2020/8/26,三角形內(nèi)的任一點(diǎn)：一定組成的三元混合物,M點(diǎn)的組成為：,直角三角形相圖,M點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示萃取劑S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),縱坐標(biāo)表示溶質(zhì)A的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),2020/8/26,2、杠桿法則,三點(diǎn)共線 M點(diǎn)：合點(diǎn) D、E：差點(diǎn),線段成比例,萃取物料衡算的依據(jù),2020/8/26,二、液-液平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示法,1、溶解度曲線與聯(lián)結(jié)線（共軛線）,1）溶解度曲線,單相區(qū),兩相區(qū),R,E,共軛相：,R相和E相,聯(lián)結(jié)線（共軛線）：,RE,2020/8/26

5、,2）溶解度曲線的實(shí)驗(yàn)方法,J,混溶點(diǎn),2020/8/26,2、輔助曲線和臨界混溶點(diǎn),輔助線的作法,C1,C2,C3,P,輔助線 的作用： 求任一平衡液相的共軛相,R,E,P點(diǎn)：,臨界混熔點(diǎn)或褶點(diǎn),特征是什么？,2020/8/26,3、分配系數(shù),分配系數(shù),分配系數(shù)表達(dá)了某一組分在兩個(gè)平衡液相中的分配關(guān)系。 kA值與聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)。,2020/8/26,聯(lián)結(jié)線的斜率0 kA1，yAxA,聯(lián)結(jié)線的斜率為0 kA =1，yA=xA,聯(lián)結(jié)線的斜率0 kA1， yAxA,kA值愈大，萃取分離的效果愈好。,2020/8/26,4、溫度對相平衡關(guān)系的影響,物系的溫度升高，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度加大,溫度升高

6、，分層區(qū)面積縮小,T1T2T3,2020/8/26,三、萃取過程在三角形相圖上的表示,M,2020/8/26,四、萃取劑的選擇,1、萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù),1）萃取劑的選擇性,2020/8/26,=1 ，,A、B兩組分用萃取分離不適宜；,1，萃取時(shí)組分A可以在萃取相中濃集，越大，組分A與B萃取分離的效果越好。,2）選擇性系數(shù)和分配系數(shù)的關(guān)系,kA愈大，kB愈小，選擇性系數(shù)愈大 選擇性系數(shù)表示萃取劑對組分A，B溶解能力差別的大小,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。,2020/8/26,B、S互溶度小，分層區(qū)面積大，可能得到的萃取液的最高濃度ym

7、ax較高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分離。,2020/8/26,3、萃取劑回收的難易,被分離體系相對揮發(fā)度大，用蒸餾方法分離； 如果接近1，可用反萃取，結(jié)晶分離等方法。,4、萃取劑的其它性質(zhì),1）萃取劑的密度 萃取劑與被分離混合物應(yīng)有較大的密度差 2）界面張力 界面張力較大時(shí)，有利于分層；界面張力過大，難以使兩相混合良好；,2020/8/26,界面張力較小時(shí)，兩相難以分離。 首要考慮的還是滿足分層的要求。 一般不選界面張力過小的萃取劑。 3）粘度 粘度小對萃取劑有利 5、一般工業(yè)要求 化學(xué)穩(wěn)定性、不易聚合、分解，有阻垢的熱穩(wěn)定性，抗氧化的穩(wěn)定性，對設(shè)備的腐蝕性小，無毒，來源容易，價(jià)格便宜

8、等,2020/8/26,一、單級萃取的流程與計(jì)算,1、單級萃取的流程,2、單級萃取的計(jì)算 1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系,第三節(jié) 萃取過程的計(jì)算,2020/8/26,E,M,D,G,2020/8/26,2）萃取劑與稀釋劑不互溶的體系,萃取相中溶質(zhì)A的濃度,萃余相中溶質(zhì)A 的濃度,2020/8/26,當(dāng)萃取劑為純?nèi)軇r(shí)，Y0=0,單級萃取的操作線方程,XF,E1,2020/8/26,二、多級錯(cuò)流接觸萃取的流程與計(jì)算,1、多級錯(cuò)流接觸萃取的流程,2020/8/26,2、多級錯(cuò)流萃取的計(jì)算 1）萃取劑和稀釋劑部分互溶的體系,M1,M2,M3,2020/8/26,2）萃取劑和稀釋劑不互溶的體系,對第

9、一級 ：,第2到N級 ：,錯(cuò)流萃取每一級的操作線方程,a）直角坐標(biāo)圖解法,2020/8/26,Y0,XF,V,-B/S1,E1,U,-B/S3,2020/8/26,b）解析法,分配曲線：,設(shè)：,萃取因子,2020/8/26,三、多級逆流萃取的流程與計(jì)算,1、多級逆流萃取的流程,2020/8/26,2、多級逆流萃取的計(jì)算 1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系,F,RN,M,E1,R1,R2,2020/8/26,對第一級作總物料衡算,對第二級作總物料衡算,依此類推，對第n級作總物料衡算,2020/8/26,操作點(diǎn),2）萃取劑與稀釋劑不互溶的體系 a）直角坐標(biāo)圖解法 在第一級與第N級間作溶質(zhì)A的物料衡算,逆流萃取的操作線方程,2020/8/26,2