化工原理下冊(cè)35-36學(xué)時(shí)課件

第十章

液－液萃取和液－固浸取

通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握液－液相平衡在三角形相圖上的表示方法，能用三角形相圖對(duì)單級(jí)萃取過程進(jìn)行分析和計(jì)算。了解多級(jí)萃取過程的流程與計(jì)算方法；萃取設(shè)備的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目的與要求第十章液－液萃取和液－固浸取通過本章學(xué)習(xí)，110.1

液－液萃取概述

10.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取10.1液－液萃取概述10.1.1萃取的原理與流程第十2一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離物系液體混合物萃取原理液體混合物(A+B)引入另一液相（萃取劑S）各組分在萃取劑中溶解度不同液相E(萃取相)(S+A+微量B)液相R(萃余相)(B+微量A、S)示例用苯萃取分離醋酸和水混合物一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離3二、萃取操作流程萃取操作示意圖二、萃取操作流程萃取操作示意圖410.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取10.1.2萃取的分類與應(yīng)用10.1

液－液萃取概述

10.1.1萃取的原理與流程第十章液－液萃取和液－固5一、萃取過程的分類按有無化學(xué)反應(yīng)分類萃取化學(xué)萃取物理萃取

√按萃取級(jí)數(shù)分類多級(jí)逆流萃取

萃取多級(jí)萃取單級(jí)萃取

√多級(jí)并流萃取

一、萃取過程的分類按有無化學(xué)反應(yīng)分類萃取化學(xué)萃取物理萃取√6按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取

√膜萃取凝膠萃取超臨界萃取一、萃取過程的分類萃取反向膠團(tuán)萃取按萃取組分?jǐn)?shù)目分類萃取多組分萃取單組分萃取

√按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取√膜萃取凝膠萃取超臨界萃7二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低

,且為難揮發(fā)組分物系的分離熱敏性物系的分離相對(duì)揮發(fā)度物系的分離二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低,且為難揮8第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系9一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物系的分離過程溶質(zhì)A原溶劑B萃取劑S三角形坐標(biāo)圖等邊三角形坐標(biāo)圖等腰三角形坐標(biāo)圖非等腰三角形坐標(biāo)圖√一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物溶質(zhì)A原溶劑10組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法

M點(diǎn)D點(diǎn)ABS組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法M點(diǎn)D11二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)MAMBMA+MB二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)M12杠桿規(guī)則的應(yīng)用

ABS液相Rr

kgxA、xS、xB

液相E

e

kgyA、yS、yB液相M

m

kgzA、zS、zB杠桿規(guī)則的應(yīng)用ABS液相R液相E液相M13三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)

根據(jù)萃取操作中各組分的互溶性，三元物系分為以下情況，即Ⅰ類物系

Ⅱ類物系

√1.溶解度曲線的兩種形式①A完全溶于B及S，B與S不互溶②A完全溶于B及S，B與S部分互溶③A完全溶于B，A與S部分互溶B與S部分互溶三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)根據(jù)萃取操作中各組分的互14溶解度曲線

(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨界混溶點(diǎn)聯(lián)結(jié)線溶解度曲線(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨15溶解度曲線

(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線溶解度曲線(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線16兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線17兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線182.溫度對(duì)溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃取操作三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)2.溫度對(duì)溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃19第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系20一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)萃余相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)分配系數(shù)一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中21若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中不含S

，B的量不變用質(zhì)量比計(jì)算方便液液平衡方程二、以質(zhì)量比表示的平衡方程萃取相中溶質(zhì)的質(zhì)量比分配系數(shù)萃余相中溶質(zhì)的質(zhì)量比若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中22三、分配曲線

以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)圖上，每一對(duì)共軛相可得一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來，得到曲線稱為分配曲線。溶解度曲線分配曲線三、分配曲線以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)23分配曲線的作法分配曲線的作法24第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線10.2.3萃取劑的選擇第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系25一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)

萃取劑的選擇性是指萃取劑S對(duì)原料液中兩個(gè)組分溶解能力的差異。

選擇性系數(shù)一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)萃取劑的選擇性是指萃取26因?yàn)樗暂腿⌒Ч?/p>

萃取操作β

＝1

不能實(shí)現(xiàn)萃取分離一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)～因?yàn)樗暂腿⌒Ч螺腿〔僮鳓拢?不能實(shí)現(xiàn)萃取分離一、萃27二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素

選擇性系數(shù)β

原溶劑B與萃取劑S的互溶度

萃取劑回收的難易

萃取劑的其他物性

密度

表面張力

黏度

萃取劑的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素選擇性系數(shù)β原溶2810.1萃取過程概述

第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.3液－液萃取過程的計(jì)算10.3.1單級(jí)萃取的計(jì)算10.1萃取過程概述第十章液－液萃取和液－固浸取129一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成

xF

溶劑組成

yS規(guī)定：萃余相組成

xR計(jì)算：萃取劑量

S

萃取相量E

、組成

yE

萃余相量R

萃取液量、組成

萃余液量、組成

一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成x30單級(jí)萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE單級(jí)萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE31一、B與S部分互溶物系一、B與S部分互溶物系32練習(xí)題目思考題作業(yè)題:1、21.萃取操作的基本原理是什么？2.共軛相、聯(lián)結(jié)線、臨界混溶點(diǎn)、輔助曲線各表

示何意義？

3.分配系數(shù)和選擇性系數(shù)各表示何意義？4.溶解度曲線和分配曲線有何聯(lián)系？練習(xí)題目思考題作業(yè)題:1、21.萃取操作的基本原33第十章

液－液萃取和液－固浸取

通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握液－液相平衡在三角形相圖上的表示方法，能用三角形相圖對(duì)單級(jí)萃取過程進(jìn)行分析和計(jì)算。了解多級(jí)萃取過程的流程與計(jì)算方法；萃取設(shè)備的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目的與要求第十章液－液萃取和液－固浸取通過本章學(xué)習(xí)，3410.1

液－液萃取概述

10.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取10.1液－液萃取概述10.1.1萃取的原理與流程第十35一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離物系液體混合物萃取原理液體混合物(A+B)引入另一液相（萃取劑S）各組分在萃取劑中溶解度不同液相E(萃取相)(S+A+微量B)液相R(萃余相)(B+微量A、S)示例用苯萃取分離醋酸和水混合物一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離36二、萃取操作流程萃取操作示意圖二、萃取操作流程萃取操作示意圖3710.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取10.1.2萃取的分類與應(yīng)用10.1

液－液萃取概述

10.1.1萃取的原理與流程第十章液－液萃取和液－固38一、萃取過程的分類按有無化學(xué)反應(yīng)分類萃取化學(xué)萃取物理萃取

√按萃取級(jí)數(shù)分類多級(jí)逆流萃取

萃取多級(jí)萃取單級(jí)萃取

√多級(jí)并流萃取

一、萃取過程的分類按有無化學(xué)反應(yīng)分類萃取化學(xué)萃取物理萃取√39按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取

√膜萃取凝膠萃取超臨界萃取一、萃取過程的分類萃取反向膠團(tuán)萃取按萃取組分?jǐn)?shù)目分類萃取多組分萃取單組分萃取

√按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取√膜萃取凝膠萃取超臨界萃40二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低

,且為難揮發(fā)組分物系的分離熱敏性物系的分離相對(duì)揮發(fā)度物系的分離二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低,且為難揮41第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系42一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物系的分離過程溶質(zhì)A原溶劑B萃取劑S三角形坐標(biāo)圖等邊三角形坐標(biāo)圖等腰三角形坐標(biāo)圖非等腰三角形坐標(biāo)圖√一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物溶質(zhì)A原溶劑43組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法

M點(diǎn)D點(diǎn)ABS組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法M點(diǎn)D44二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)MAMBMA+MB二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)M45杠桿規(guī)則的應(yīng)用

ABS液相Rr

kgxA、xS、xB

液相E

e

kgyA、yS、yB液相M

m

kgzA、zS、zB杠桿規(guī)則的應(yīng)用ABS液相R液相E液相M46三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)

根據(jù)萃取操作中各組分的互溶性，三元物系分為以下情況，即Ⅰ類物系

Ⅱ類物系

√1.溶解度曲線的兩種形式①A完全溶于B及S，B與S不互溶②A完全溶于B及S，B與S部分互溶③A完全溶于B，A與S部分互溶B與S部分互溶三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)根據(jù)萃取操作中各組分的互47溶解度曲線

(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨界混溶點(diǎn)聯(lián)結(jié)線溶解度曲線(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨48溶解度曲線

(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線溶解度曲線(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線49兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線50兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線512.溫度對(duì)溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃取操作三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)2.溫度對(duì)溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃52第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系53一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)萃余相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)分配系數(shù)一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中54若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中不含S

，B的量不變用質(zhì)量比計(jì)算方便液液平衡方程二、以質(zhì)量比表示的平衡方程萃取相中溶質(zhì)的質(zhì)量比分配系數(shù)萃余相中溶質(zhì)的質(zhì)量比若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中55三、分配曲線

以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)圖上，每一對(duì)共軛相可得一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來，得到曲線稱為分配曲線。溶解度曲線分配曲線三、分配曲線以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)56分配曲線的作法分配曲線的作法57第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線10.2.3萃取劑的選擇第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系58一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)

萃取劑的選擇性是指萃取劑S對(duì)原料液中兩個(gè)組分溶解能力的差異。

選擇性系數(shù)一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)萃取劑的選擇性是指萃取59因?yàn)樗暂腿⌒Ч?/p>

萃取操作β

＝1

不能實(shí)現(xiàn)萃取分離一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)～因?yàn)樗暂腿⌒Ч螺腿〔僮鳓拢?不能實(shí)現(xiàn)萃取分離一、萃60二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素

選擇性系數(shù)β

原溶劑B