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1、2023/6/29,1,第七章 萃 取 Extraction,萃取定义：,在任何一种溶剂中，不同的物质具有不同的溶解度，利用物质溶解度的不同，使混合物中的组分得到完全或部分的分离过程，称为萃取。,萃取属于相转移的传质过程。,利用溶解度不同分离物质还有那些方法？,2023/6/29,2,混,分,离,合,溶剂回收,溶剂回收,原料F,溶剂S,萃取相E,萃余相R,萃取液E,萃余液R,可以是液体或固体(S/L).,液体(L),萃取过程及分类,若是液体称为液液萃取(L L)若是固体称为固液浸取(S L),回收的主要成分在E中则称为萃取过程回收的主要成分在R中则称为洗涤过程,2023/6/29,3,萃取的基
2、本流程,萃取,单组分萃取,双组分萃取（回流萃取）,单级萃取或并流接触萃取,多级错流萃取,多级逆流萃取,连续逆流萃取,反应萃取,超临界萃取,2023/6/29,4,萃取在工业上的应用,1、液液萃取在石油化工中的应用分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物 用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡2、在制药、生物化工和精细化工中的应用 中草药提取以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素 食品工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸 3、湿法冶金中的应用用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜,2023/6/29,5,7.1 液液萃取,7.1.
3、1萃取原理,在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。,溶质 A：,混合液中欲分离的组分 solute,稀释剂（原溶剂）B：,混合液中的溶剂 diluent,萃取剂S：,所选用的溶剂 extractant,2023/6/29,6,7.1.2基本过程描述,加料混合分相排除纯化和回收,2023/6/29,7,三元物系,溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与稀释剂B不互溶,溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，稀释剂B与萃取剂S也可部分互溶,三元混合液中有两对组分可部分互溶，即溶质A与萃取剂S部分互溶
4、，稀释剂B与萃取剂S也部分互溶,2023/6/29,8,7.1.3 组成在三角形相图上的表示方法,1、三元组成在三角形相图中的表示法,三个顶点：纯物质,三条边上的点：二元混合物的组成,A,B,S,H,M,H点的组成为,正三角,垂线、平行线,2023/6/29,9,三角形内的任一点：一定组成的三元混合物,M点的组成为：,直角三角形相图,M点的横坐标表示萃取剂S的质量百分数,纵坐标表示溶质A的质量百分数,2023/6/29,10,2、杠杆法则,三点共线 M点：合点 D、C：差点,线段成比例,萃取物料衡算的依据,2023/6/29,11,7.1.4 液-液平衡关系在三角形相图上的表示法,1、溶解度曲
5、线与联结线（共轭线）,1）溶解度曲线,单相区,两相区,R,E,共轭相：,R相和E相,联结线（共轭线）：,RE,萃余相,萃取相,三元物有两对部分互溶时,extract phase,remain phase,萃取操作区域,2023/6/29,12,2）溶解度曲线的实验方法,2023/6/29,13,2、辅助曲线和临界混溶点,辅助线的作法,C1,C2,C3,P,辅助线 的作用：求任一平衡液相的共轭相,R,E,P点：,临界混溶点或褶点,特征是什么？,2023/6/29,14,3、分配系数和分配曲线,1）分配系数,分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。kA值与联结线的斜率有关。,2023/6
6、/29,15,联结线的斜率0 kA1，yAxA,联结线的斜率为0 kA=1，yA=xA,联结线的斜率0 kA1，yA xA,kA值愈大，萃取分离的效果愈好。,2023/6/29,16,2）分配曲线,分配曲线的数学表达式,y=x,P,从R开始,2023/6/29,17,4、温度对相平衡关系的影响,物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大,温度升高，分层区面积缩小,T1T2T3,2023/6/29,18,7.1.5、萃取过程在三角形相图上的表示,M,萃余液,萃取液,萃余相,萃取相,M,最浓萃取液,2023/6/29,19,7.1.6、萃取剂的选择,1、萃取剂的选择性和选择性系数,1）萃取剂的选择性
7、,2023/6/29,20,=1，,A、B两组分用萃取分离不适宜；,1，萃取时组分A可以在萃取相中浓集，越大，组分A与B萃取分离的效果越好。,2）选择性系数和分配系数的关系,kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂对组分A，B溶解能力差别的大小,2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度,组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。,2023/6/29,21,B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最高浓度ymax较高。B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。,B、S完全不互溶，溶解度曲线如何？Emax如何？,2023/6/29,22,3、萃取剂回收的难易,被分离体系相对挥发度大
8、，用蒸馏方法分离；如果接近1，可用反萃取，结晶分离等方法。,4、萃取剂的其它性质,1）萃取剂的密度萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差2）界面张力界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两相混合良好；,2023/6/29,23,界面张力较小时，两相难以分离。首要考虑的还是满足分层的要求。一般不选界面张力过小的萃取剂。3）粘度 粘度小对萃取剂有利 5、一般工业要求 化学稳定性、不易聚合、分解，有足够的热稳定性，抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，价格便宜等,2023/6/29,24,7.1.7 单级萃取的流程与计算,1、单级萃取的流程,2、单级萃取的计算,1）萃取剂和稀释剂
9、部分互溶的体系,2023/6/29,25,E,M,D,G,2023/6/29,26,2）萃取剂与稀释剂不互溶的体系,萃取相中溶质A的浓度(比质量浓度),萃余相中溶质A 的浓度(比质量浓度),与百分浓度关系,2023/6/29,27,当萃取剂为纯溶剂时，Y0=0,单级萃取的操作线方程,XF,E1,2023/6/29,28,（2）操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相组成X，求所需溶剂用量，可在图中根据X确定D(X，Y)，连接C、D得到操作线CD，根据操作线斜率即可求出所需的溶剂用量。,（1）设计型问题。已知原料液处理量和组成，给定溶剂用量和组成，在图中可确定C(XF,Y0），按斜率（-B/
10、S）作操作线，与分配曲线的交点D即为该过程获得的萃取相和萃余相的组成点。,2023/6/29,29,2、多级错流接触萃取的流程与计算,1、多级错流接触萃取的流程,2023/6/29,30,2、多级错流萃取的计算 1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系,M1,M2,M3,2023/6/29,31,2）萃取剂和稀释剂不互溶的体系,对第一级：,第2到N级：,错流萃取每一级的操作线方程,a）直角坐标图解法,2023/6/29,32,Y0,XF,V,-B/S1,E1,U,-B/S3,2023/6/29,33,b）解析法,分配曲线：,设：,萃取因子,2023/6/29,34,3、多级逆流萃取的流程与计算,1、多
11、级逆流萃取的流程,2023/6/29,35,2、多级逆流萃取的计算1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系,F,RN,M,E1,R1,R2,2023/6/29,36,对第一级作总物料衡算,对第二级作总物料衡算,依此类推，对第n级作总物料衡算,2023/6/29,37,操作点,2）萃取剂与稀释剂不互溶的体系a）直角坐标图解法在第一级与第N级间作溶质A的物料衡算,逆流萃取的操作线方程,2023/6/29,38,2023/6/29,39,b）解析法,3）多级逆流萃取的最小溶剂用量,XR,XF,2023/6/29,40,4、连续逆流萃取的流程与计算,1、连续逆流萃取的流程,2023/6/29,41,2、连续逆流萃取的计算1）理论级当量高度法,2）传质单元法,当分配曲线为直线时，萃余相总传质单元数的解析计算式为：,
