傳質(zhì)與分離技術(shù)之其他分離技術(shù)和分離過程

其他分離技術(shù)和分離過程5.1

概述

5.3

萃取過程的計(jì)算5.2

三元體系液液相平衡一、液液萃取簡(jiǎn)介

1、萃取原理

在欲分離的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，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

2、基本過程描述混合液A+B萃取劑(溶劑S)萃取相(S+A+B)萃余相(B+A+S)攪拌加料混合分相排除純化和回收3、分離對(duì)象——液液混合物1）相對(duì)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

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(rùn)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三、液液萃取的基本流程

萃取單組分萃取

雙組分萃取（回流萃?。?/p>

單級(jí)萃取或并流接觸萃取多級(jí)錯(cuò)流萃取

多級(jí)逆流萃取

連續(xù)逆流萃取

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(duì)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ABS·HMDEGFKH點(diǎn)的組成為：

5.2

三元體系液液相平衡

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)

2、杠桿法則

●三點(diǎn)共線

M點(diǎn)：合點(diǎn)

D、E：差點(diǎn)●D●E線段成比例

——萃取物料衡算的依據(jù)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)FMRE共軛相：R相和E相聯(lián)結(jié)線（共軛線）：RE2）溶解度曲線的實(shí)驗(yàn)方法

R2E2M2R1E1M1R3E3M3J混溶點(diǎn)2、輔助曲線和臨界混溶點(diǎn)

輔助線的作法

C1C2C3P輔助線的作用：求任一平衡液相的共軛相

REP點(diǎn)：臨界混熔點(diǎn)或褶點(diǎn)

—特征是什么？3、分配系數(shù)和分配曲線1）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)。聯(lián)結(jié)線的斜率＞0

kA＞1，yA＞xA

聯(lián)結(jié)線的斜率為0

kA=1，yA=xA

聯(lián)結(jié)線的斜率＜0kA＜1，yA＜xA

kA值愈大，萃取分離的效果愈好。

2）分配曲線——分配曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式

4、溫度對(duì)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，分層區(qū)面積縮小

T1＜T2＜T3

●FMRE5.3

萃取過程的計(jì)算四、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

β=1

，A、B兩組分用萃取分離不適宜；

β>1，萃取時(shí)組分A可以在萃取相中濃集，β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(duì)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。

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ymax’較高。

B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分離。

3、萃取劑回收的難易

被分離體系相對(duì)揮發(fā)度α大，用蒸餾方法分離；如果α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；

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(duì)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(duì)設(shè)備的腐蝕性小，無毒，來源容易，價(jià)格便宜等

一、單級(jí)萃取的流程與計(jì)算

1、單級(jí)萃取的流程

原料液F萃取劑S萃余相R萃取相E2、單級(jí)萃取的計(jì)算1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系

●F●REME’R’DG2）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

當(dāng)萃取劑為純?nèi)軇r(shí)，Y0=0

——單級(jí)萃取的操作線方程

XFE1X1Y1二、多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取的流程與計(jì)算

1、多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取的流程

2、多級(jí)錯(cuò)流萃取的計(jì)算1）萃取劑和稀釋劑部分互溶的體系

M1R1E1M2R2E2M3E3R32）萃取劑和稀釋劑不互溶的體系

對(duì)第一級(jí)：第2到N級(jí)

：——錯(cuò)流萃取每一級(jí)的操作線方程

a）直角坐標(biāo)圖解法OEY0XFV-B/S1E1X1Y1U-B/S2E2X2Y2-B/S3b）解析法分配曲線：設(shè)：——萃取因子三、多級(jí)逆流萃取的流程與計(jì)算

1、多級(jí)逆流萃取的流程

2、多級(jí)逆流萃取的計(jì)算1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系

FRNME1△R1E2R2E3對(duì)第一級(jí)作總物料衡算對(duì)第二級(jí)作總物料衡算依此類推，對(duì)第n級(jí)作總物料衡算——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(jí)與第N級(jí)間作溶質(zhì)A的物料衡算

——逆流萃取的操作線方程

XYOEXFY1P1XNSE1P2