第七章萃取LL课件

1、2021-7-6第七章萃取LL课件1第七章第七章 萃萃 取取 Extraction萃取定义：萃取定义： 在任何一种溶剂中，不同的物质具在任何一种溶剂中，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。的分离过程，称为萃取。萃取属于相转移的传质过程。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？利用溶解度不同分离物质还有那些方法？2021-7-6第七章萃取LL课件2溶剂回收溶剂回收溶剂回收溶剂回收原料原料F溶剂溶剂S萃取相萃取相E萃余相萃余相R萃取液萃取液E萃

2、余液萃余液R可以是液可以是液体或固体体或固体(S/L).液体液体(L)萃取过程及分类萃取过程及分类若是若是液体液体称为称为液液液萃取液萃取( (L L)L L)若是若是固体固体称为称为固固液浸取液浸取( (S L)S L)回收的主要成分在回收的主要成分在E中则称为萃取过程中则称为萃取过程回收的主要成分在回收的主要成分在R中则称为洗涤过程中则称为洗涤过程2021-7-6第七章萃取LL课件3萃取的基本流程萃取的基本流程 萃取萃取单组分萃取单组分萃取 双组分萃取（回流萃取）双组分萃取（回流萃取） 单级萃取或并流接触萃取单级萃取或并流接触萃取多级错流萃取多级错流萃取 多级逆流萃取多级逆流萃取 连续逆流

3、萃取连续逆流萃取 反应萃取反应萃取超临界萃取超临界萃取2021-7-6第七章萃取LL课件4萃取在工业上的应用萃取在工业上的应用 1、液液萃取在石油化工中的应用、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、在制药、生物化工和精细化工中的应用 中草药提取中草药提取以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液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香料工业中用正丙醇从亚

4、硫酸纸浆废水中提取香兰素 食品工业中食品工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸从发酵液中萃取柠檬酸 3、湿法冶金中的应用、湿法冶金中的应用用溶剂用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜2021-7-6第七章萃取LL课件57.1 7.1 液液萃取液液萃取 7.1.17.1.1萃取原理萃取原理 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。溶解度的差异而实现分离的一种单

5、元操作。 溶质溶质 A A ： 混合液中欲分离的组分混合液中欲分离的组分 solute稀释剂（原溶剂）稀释剂（原溶剂）B B： 混合液中的溶剂混合液中的溶剂 diluent萃取剂萃取剂S S： 所选用的溶剂所选用的溶剂 extractant2021-7-6第七章萃取LL课件67.1.2基本过程基本过程描述描述混合液混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A+B)萃余相萃余相(B+A+S)搅拌加料加料混合混合分相分相排除排除纯化和回收纯化和回收2021-7-6第七章萃取LL课件7三元物系三元物系 溶质溶质A A可溶于稀释剂可溶于稀释剂B B及萃取剂及萃取剂S S中，但中，但萃取剂萃取剂S S与稀

6、释剂与稀释剂B B不互溶不互溶 溶质溶质A A可溶于稀释剂可溶于稀释剂B B及萃取剂及萃取剂S S中，稀中，稀释剂释剂B B与萃取剂与萃取剂S S也可部分互溶也可部分互溶 三元混合液中有两对组分可部分互溶，三元混合液中有两对组分可部分互溶，即溶质即溶质A A与萃取剂与萃取剂S S部分互溶，稀释剂部分互溶，稀释剂B B与与萃取剂萃取剂S S也部分互溶也部分互溶 2021-7-6第七章萃取LL课件87.1.3 组成在三角形相图上的表示方法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、三元组成在三角形相图中的表示法 三个顶点：三个顶点：纯物质 三条边上的点三条边上的点：二元混合物

7、的组成ABSH 7 . 0 BHxA3 . 0 AHxBMDEGFKH 点 的组成为正三角正三角垂线、平行线垂线、平行线2021-7-6第七章萃取LL课件9 三角形内的任一点：一定组成的三元混合物三角形内的任一点：一定组成的三元混合物M M点的组成为：点的组成为： 3 . 0 3 . 0 4 . 0AKxSGxBExSBA0 . 13 . 03 . 04 . 0SBAxxx直角三角形相图直角三角形相图 M M点的横坐标表示萃取剂点的横坐标表示萃取剂S S的质量百分数的质量百分数 3 . 0Sx纵坐标表示溶质纵坐标表示溶质A A的质量百分数的质量百分数 4 . 0Ax3 . 03 . 04 .

8、011SABxxx2021-7-6第七章萃取LL课件102 2、杠杆法则、杠杆法则 三点共线三点共线 M M点：合点点：合点 D D、C C：差点差点D DC C线段成比例线段成比例 MDMCCD CDDMMCCDCMMD萃取物料衡算的依据萃取物料衡算的依据 2021-7-6第七章萃取LL课件117.1.4 液液-液平衡关系在三角形相图上的表示法液平衡关系在三角形相图上的表示法 1、溶解度曲线与联结线（共轭线）、溶解度曲线与联结线（共轭线） 1）溶解度曲线）溶解度曲线 单相区两相区FMRE共轭相：共轭相： R相和E相联结线（共轭线）：联结线（共轭线）：RE萃余相萃余相萃取相萃取相三元物有两对三

9、元物有两对部分互溶时部分互溶时extract phaseremain phase萃取操作区域萃取操作区域2021-7-6第七章萃取LL课件122）溶解度曲线的实验方法）溶解度曲线的实验方法 R2E2M2R1E1M1R3E3M32021-7-6第七章萃取LL课件132、辅助曲线和临界混溶点、辅助曲线和临界混溶点辅助线的作法辅助线的作法 C1C2C3P辅助线辅助线 的作用：的作用：求任一平衡液相的共轭相 REP点：点： 临界混溶点或褶点 特征是什么？2021-7-6第七章萃取LL课件14 3 3、分配系数和分配曲线、分配系数和分配曲线1 1）分配系数）分配系数 相中的组成在组分相中的组成在组分RA

10、EAkAAAxyBBBxyk 分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。 k kA A值与联结线的斜率值与联结线的斜率有关有关。 2021-7-6第七章萃取LL课件15联结线的斜率联结线的斜率0 0 k kA A1 1，y yA Ax xA A 联结线的斜率为联结线的斜率为0 0 k kA A =1 =1，y yA A=x=xA A 联结线的斜率联结线的斜率0 0 k kA A1 1， y yA A x xA A k kA A值愈大，萃取分离的效果愈好。值愈大，萃取分离的效果愈好。 2021-7-6第七章萃取LL课件16 2 2）分配曲

11、线）分配曲线 )(AAxfy分配曲线的数学表达式分配曲线的数学表达式 y=xy=xP P从从R开始开始2021-7-6第七章萃取LL课件174、温度对相平衡关系的影响、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，分层区面积缩小温度升高，分层区面积缩小 T1T2T3 2021-7-6第七章萃取LL课件187.1.5、萃取过程在三角形相图上的表示、萃取过程在三角形相图上的表示 FMMSMFFSREMEMRREERFRE FEFRREmaxE萃余液萃余液萃取液萃取液萃余相萃余相萃取相萃取相M最浓萃取液最浓萃取液最小溶剂比最小溶剂

12、比minFS SMFM2021-7-6第七章萃取LL课件197.1.6 、萃取剂的选择、萃取剂的选择1、萃取剂的选择性和选择性系数、萃取剂的选择性和选择性系数 1）萃取剂的选择性）萃取剂的选择性 在萃余相中的质量分率在萃余相中的质量分率在萃取相中的质量分率在萃取相中的质量分率BABABABAxxyy BBAAxyxyBAkk2021-7-6第七章萃取LL课件20=1 =1 ，BABAxxyyA A、B B两组分用萃取分离不适宜；两组分用萃取分离不适宜； 11，萃取时组分萃取时组分A A可以在萃取相中浓集，可以在萃取相中浓集，越大，组分越大，组分A A与与B B萃取分离的效果越好。萃取分离的效果

13、越好。 2 2）选择性系数和分配系数的关系）选择性系数和分配系数的关系 k kA A愈大，愈大，k kB B愈小，选择性系数愈大愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂对组分选择性系数表示萃取剂对组分A A，B B溶解能力差别的大小溶解能力差别的大小2 2、萃取剂、萃取剂S S与稀释剂与稀释剂B B的互溶度的互溶度 组分组分B B与与S S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。 2021-7-6第七章萃取LL课件21maxEmaxE B B、S S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最高浓度高浓度y

14、ymaxmax较高。较高。 B B、S S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。互溶度愈小，愈有利于萃取分离。 B B、S S完全不互溶，溶解度曲线如何？完全不互溶，溶解度曲线如何？ EmaxEmax如何？如何？2021-7-6第七章萃取LL课件223、萃取剂回收的难易 被分离体系相对挥发度大，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； 2021-7-6第七章萃取LL课件23界面张力较小时，两相难以分离。界面张力较小时，两相难以分离。 首要考

15、虑的还是满足分层的要求。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。一般不选界面张力过小的萃取剂。3 3）粘度）粘度 粘度小对萃取剂有利粘度小对萃取剂有利 5 5、一般工业要求、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，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，价格便宜等 2021-7-6第七章萃取LL课件247.1.7 单级萃取的流程与计算单级萃取的流程与计算 1、单级萃取的流程、单级萃取的流程 原料液FFx萃取剂Ssy萃余相RRx萃取相EEy2

16、、单级萃取的计算、单级萃取的计算1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系2021-7-6第七章萃取LL课件25FREMFMSMFSMRMEERMERSFERFEFRREFRE DDSFDFSminGGSGFFSmax2021-7-6第七章萃取LL课件262）萃取剂与稀释剂不互溶的体系）萃取剂与稀释剂不互溶的体系 萃取相中溶质萃取相中溶质A的浓度的浓度(比质量浓度比质量浓度) )()(SkgAkgY 萃余相中溶质萃余相中溶质A 的浓度的浓度(比质量浓度比质量浓度) )()(BkgAkgX REFBXSYSYBX0)()(0FREXXBYYS0)(YXXSBYRFE)( 0F

17、RXXSBYyyY1与百与百分浓分浓度关度关系系xxX1原料液FFX萃取剂S0Y萃余相RRX萃取相EEY2021-7-6第七章萃取LL课件27当萃取剂为纯溶剂时，Y0=0 )(FREXXSBY单级萃取的操作线方程单级萃取的操作线方程 XYXFSBE1X1Y12021-7-6第七章萃取LL课件28（2） 操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相组成组成X，求所需溶剂用量，可在图中根据，求所需溶剂用量，可在图中根据X确定确定D(X，Y)，连接连接C、D得到操作线得到操作线CD，根据操作线斜率即可求出所需，根据操作线斜率即可求出所需的溶剂用量。的溶剂用

18、量。（1） 设计型问题。已设计型问题。已知原料液处理量和知原料液处理量和组 成 ， 给 定 溶 剂组 成 ， 给 定 溶 剂用量和组成，在图中用量和组成，在图中可确定可确定C(XF,Y0），），按 斜 率 （按 斜 率 （ - B / S ）作操作线，与分配曲作操作线，与分配曲线的交点线的交点D即为该即为该过程获得的萃取相过程获得的萃取相和萃余相的组成点。和萃余相的组成点。2021-7-6第七章萃取LL课件292、多级错流接触萃取的流程与计算、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、多级错流接触萃取的流程 2021-7-6第七章萃取LL课件302、多级错流萃取的计算、多级错流

19、萃取的计算 1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系 M1010FSMSMFR1E1M2R2E2M3E3R32021-7-6第七章萃取LL课件312）萃取剂和稀释剂不互溶的体系）萃取剂和稀释剂不互溶的体系 对第一级 ：)(1101FXXSBYY第2到N级 ：.)(12202XXSBYY)(1NNNonXXSBYY错流萃取每一级的操作线方程错流萃取每一级的操作线方程 a）直角坐标图解法2021-7-6第七章萃取LL课件32OEY0XFV-B/S1E1X1Y1U-B/S2E2X2Y2-B/S32021-7-6第七章萃取LL课件33b）解析法KXY 分配曲线：设：BKSAm萃取因子)ln()1ln(1KYXKYXAnSnsFm2021-7-