第十章：萃取-第一部分

1、第十章：液-液萃取和液-固萃取主講人：穆韡第第10章章 液液萃取液液萃取Liquid-liquid extraction10.1 概述概述10.2 三元體系的液液相平衡三元體系的液液相平衡10.3 萃取過程的計算萃取過程的計算10.4 其他萃取技術(shù)其他萃取技術(shù)10.5 液液萃取設(shè)備液液萃取設(shè)備1 萃取操作的基本原理和過程萃取操作的基本原理和過程利用混合液中各組分在溶劑中的溶解度不同而實現(xiàn)利用混合液中各組分在溶劑中的溶解度不同而實現(xiàn)分離的單元操作分離的單元操作原料：易溶組分：溶質(zhì)原料：易溶組分：溶質(zhì)A 不溶或部分溶解組分：稀釋劑或原溶劑不溶或部分溶解組分：稀釋劑或原溶劑B溶劑：萃取劑溶劑：萃取劑

2、S過程：混合（傳質(zhì)），分離過程：混合（傳質(zhì)），分離v萃取相萃取相E（yA），），A、S、少量、少量B，脫溶劑萃取液，脫溶劑萃取液Ev萃余相萃余相R（xA），），A、B、少量、少量S，脫溶劑萃余液，脫溶劑萃余液R10.1 概述概述 2 萃取分離的適用場合萃取分離的適用場合相對揮發(fā)度接近相對揮發(fā)度接近1或形成恒沸物或形成恒沸物溶質(zhì)濃度低且為難揮發(fā)組分溶質(zhì)濃度低且為難揮發(fā)組分熱敏性組分熱敏性組分金屬物質(zhì)的分離與提取金屬物質(zhì)的分離與提取環(huán)境污染的治理環(huán)境污染的治理3 萃取操作的特點萃取操作的特點S與與B部分互溶或不溶，萃取相與萃余相各含有三部分互溶或不溶，萃取相與萃余相各含有三個組分，使過程描述與計算

3、更為復(fù)雜，一般采用三個組分，使過程描述與計算更為復(fù)雜，一般采用三角形相圖表示平衡關(guān)系；若角形相圖表示平衡關(guān)系；若S與與B完全不互溶，則完全不互溶，則與脫吸完全類似與脫吸完全類似輔助其他單元操作，獲得純組分，并回收溶劑輔助其他單元操作，獲得純組分，并回收溶劑常溫操作，節(jié)能常溫操作，節(jié)能兩相均為液相，密度差小，混合與分離更為困難，兩相均為液相，密度差小，混合與分離更為困難，對萃取設(shè)備有特殊要求對萃取設(shè)備有特殊要求4 萃取分離技術(shù)的發(fā)展萃取分離技術(shù)的發(fā)展回流萃取，雙溶劑萃取，反應(yīng)萃取，超臨界萃取，回流萃取，雙溶劑萃取，反應(yīng)萃取，超臨界萃取，液膜分離等液膜分離等本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容萃取操作的原理和

4、流程，三元體系的相平衡關(guān)系，萃取操作的原理和流程，三元體系的相平衡關(guān)系，單組分物理萃取過程計算，萃取設(shè)備單組分物理萃取過程計算，萃取設(shè)備10.2.1 組成在三角形相圖上的表示方法組成在三角形相圖上的表示方法10.2.2 液液相平衡關(guān)系液液相平衡關(guān)系10.2.3 杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則10.2.4 萃取劑的選擇萃取劑的選擇10.2 三元體系的液液相平衡三元體系的液液相平衡混合液分類混合液分類（1）I類物系類物系A(chǔ)、B及及A、S完全互溶，完全互溶，B、S部分互溶或完全部分互溶或完全不互溶不互溶（2）II類物系類物系A(chǔ)、S與與B、S 形成兩對部分互溶物系形成兩對部分互溶物系 本章主要討論本章主要討論I類物

5、系類物系10.2.1 組成在三角形相圖上的表示方法組成在三角形相圖上的表示方法1 相率相率 F=C23223一定溫度、壓強下，規(guī)定一相的一個組成即可確定一定溫度、壓強下，規(guī)定一相的一個組成即可確定系統(tǒng)系統(tǒng)2 三角形相圖三角形相圖等邊三角形等邊三角形等腰直角三角形等腰直角三角形不等腰直角三角形不等腰直角三角形 3 組成表示法組成表示法三個頂點三個頂點v左下角代表稀釋劑左下角代表稀釋劑B，左上角代表溶質(zhì)，左上角代表溶質(zhì)A，右下角，右下角 代表溶劑代表溶劑Sv三個頂點代表三個純組分三個頂點代表三個純組分三個邊三個邊v代表二元混合物代表二元混合物三角形內(nèi)部三角形內(nèi)部v代表三元混合物代表三元混合物0.4

6、0AxBE0.30BxAH0.30SxAK0.40AxBE0.30BxAE 1 溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線實驗測定實驗測定查閱各種物性參數(shù)手冊查閱各種物性參數(shù)手冊混溶點或分層點混溶點或分層點共軛相共軛相聯(lián)結(jié)線聯(lián)結(jié)線10.2.2 液液相平衡關(guān)系液液相平衡關(guān)系第第II類物系的溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線類物系的溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線 吡啶氯苯水系統(tǒng)的溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線吡啶氯苯水系統(tǒng)的溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線 2 輔助曲線和臨界混溶點輔助曲線和臨界混溶點借助輔助曲線求取平衡相的組成借助輔助曲線求取平衡相的組成輔助曲線與溶解度曲線的交點稱為臨界混溶點輔助曲線與溶解度曲線的交點稱為臨界混溶點 3 分配系數(shù)和分配曲

7、線分配系數(shù)和分配曲線1）分配系數(shù)）分配系數(shù)S與與B不互溶物系不互溶物系分配系數(shù)是溫度、組成的函數(shù)分配系數(shù)是溫度、組成的函數(shù)AEARAAAykx組分 在 相中的組成組分 在 相中的組成BBBykxYKX2）分配曲線）分配曲線 4 溫度對相平衡關(guān)系的影響溫度對相平衡關(guān)系的影響 F與與S混合后的點混合后的點M在在FS的連線上，的連線上，M稱為和點稱為和點E、R點與點與M在同一條直線上，在同一條直線上，E、R稱為差點稱為差點E、R兩相的量與線段兩相的量與線段MR、ME成反比成反比M的位置與線段的位置與線段MF、MS成反比成反比杠桿規(guī)則是一個反比規(guī)則杠桿規(guī)則是一個反比規(guī)則EMRRMEMFSMSF10.2

8、.3 杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則 1 萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)要求要求AABB在萃取相中的質(zhì)量分率在萃余相中的質(zhì)量分率在萃取相中的質(zhì)量分率在萃余相中的質(zhì)量分率AAABBBAByxyyyxxxBABxkyABkk10.2.4 萃取劑的選擇萃取劑的選擇1是溫度、組成的函數(shù)是溫度、組成的函數(shù)B與與S完全不互溶，選擇性系數(shù)完全不互溶，選擇性系數(shù)趨于無限大趨于無限大與相對揮發(fā)度類似與相對揮發(fā)度類似2 萃取劑萃取劑S與稀釋劑與稀釋劑B的互溶度的互溶度1 (1)AAAxyx 3 萃取劑回收的難易與經(jīng)濟性萃取劑回收的難易與經(jīng)濟性通常采用蒸餾的方法進(jìn)行分離通常采用蒸餾的方法進(jìn)行分離相對揮發(fā)度要

9、大，不形成恒沸物，易揮發(fā)組分為低相對揮發(fā)度要大，不形成恒沸物，易揮發(fā)組分為低組成組分，組成組分，S為易揮發(fā)時，汽化熱要小為易揮發(fā)時，汽化熱要小4 其它物性其它物性密度密度界面張力界面張力粘度粘度凝固點凝固點化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性腐蝕性腐蝕性價格價格 10.3.1 單級萃取的計算單級萃取的計算10.3.2 多級錯流接觸萃取的流程和計算多級錯流接觸萃取的流程和計算10.3.3 多級逆流接觸萃取的流程和計算多級逆流接觸萃取的流程和計算10.3.4 微分接觸逆流萃取微分接觸逆流萃取10.3 萃取過程的計算萃取過程的計算1 萃取過程在三角形相圖上的表示萃取過程在三角形相圖上的表示（1）混合

10、）混合vM點的位置由杠桿規(guī)則確定點的位置由杠桿規(guī)則確定v由由M點的位置可以確定點的位置可以確定M點的組成點的組成vME、MR點確定適宜萃取劑用量范圍點確定適宜萃取劑用量范圍（2）分層）分層v未給出任一相組成，借助輔助曲線試差確定未給出任一相組成，借助輔助曲線試差確定v若已知任一相組成，直接連線確定若已知任一相組成，直接連線確定v組成由圖讀出，量由杠桿規(guī)則確定組成由圖讀出，量由杠桿規(guī)則確定（3） E、R點的確定點的確定vSE、SR線與線與AB邊的交點邊的交點v組成由圖讀出，量由杠桿規(guī)則確定組成由圖讀出，量由杠桿規(guī)則確定10.3.1 單級萃取的計算單級萃取的計算（4）Emax、Emax的確定的確定v過過S點做溶解度曲線的切線點做溶解度曲線的切線v最大組成與溫度有關(guān)最大組成與溫度有關(guān) 2 單級萃取的計算單級萃取的計算已知原料液流量、組成已知原料液流量、組成規(guī)定萃余相組成或溶劑用量規(guī)定萃余相組成或溶劑用量計算溶劑用量或萃余相組成、萃取相組成、萃取相計算溶劑用量或萃余相組成、萃取相組成、萃取相和萃余相的量