青海大学萃取课件第三章第2节

1、2022-1-17第三章第三章 液液液萃取液萃取一、一、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 二、二、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 三、三、杠杆规则杠杆规则 四、萃取过程在三角形相图上的表示四、萃取过程在三角形相图上的表示五、萃取剂的选择五、萃取剂的选择第二节第二节 三元体系的液三元体系的液液相平衡液相平衡2022-1-17三元物系的分类 （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B和萃取剂S中，但B与S为一对部分互溶组分。三元混合液中有两对组分可部分互溶，即溶质A和稀释剂B可完全互溶，但溶质A与萃取剂S部分互溶，稀释剂B与萃取剂S也部分互溶。本

2、章以类物系类物系为讨论重点。类物系类物系(1)溶质A可完全溶解于稀释剂B和萃取剂S中，但B与S不互溶。类物系类物系2022-1-17一、组成在三角相图上的表示方法一、组成在三角相图上的表示方法 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形坐标图。 组分的浓度以摩尔分率，质量分率表示均可。本章中 xA、xB、xS分别表示 A、B、S 的质量分率。2022-1-17ABS0.80.60.40.20.80.60.40.20.20.40.60.8ABS0.80.60.40.20.80.60.40.20.20.40.60.8三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。三条边上的任一点代表某二元混合

3、物的组成，不含第三组分。E 点： xA =0.4， xB =0.6 三角形内任一点代表某三元混合物的组成。M 点： xA =0.4， xB =0.3，xS =0.3 EEMM0.40.30.31.0ABSxxx 组成的归一性组成的归一性2022-1-17二、液二、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、溶解度曲线与联结线(共轭线共轭线) 讨论的前提:各组分不发生化学反应 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取设计、计算的基本条件，相平衡数据来自实验或由热力学关系推算。2022-1-17 A B S B、S 部分互溶时PA R(B层层) E(S

4、 层层)B多多S少少S多多B少少+A+A（1)溶解度曲线的实验求解溶解度曲线的实验求解溶溶解解度度曲曲线线 实验数据测定实验数据测定 溶解度曲线溶解度曲线 联结线（共轭线）联结线（共轭线）MRE思考：思考：若若B B与与S S互溶度变大互溶度变大或不互溶或不互溶，则两相区范围，则两相区范围如何变化？如何变化？共轭线（联结线）A1A2A32022-1-17共轭相均相区两相区溶解度曲线临界混溶点联结线（2）三角形相图各区的状态）三角形相图各区的状态 溶解度曲线溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线； 联结线联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线；萃取相和萃余相萃取相和萃余相:

5、 以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为主的相称为萃取相。混溶点混溶点: 曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称为混溶点；临界混溶点临界混溶点(褶点褶点) :联结线无限短，联结线无限短，共轭相的组成相同，其位置和物系有关； （不一定在溶解度曲线的顶点。）K左侧为萃余相，K右侧为萃取相2022-1-17（3）几类物系的相图几类物系的相图 部分互溶物系部分互溶物系 A、B，A、S 完全互溶，而完全互溶，而B、S部分互部分互 溶；溶； 第第类物系类物系 2022-1-17 完全不互溶物系，完全不互溶物系， A、B，A、S 完全互溶，而完全互溶，而B、S完全不互溶。完全不互溶。共轭相中，一相 S=

6、0 另一相 B=0；ASB完全不互溶物系相图第第类物系类物系 2022-1-17 第第类物系类物系 具有两对部分互溶物的物系，A、 B 完全互溶，A、S，B、S部分互溶两相区单相区溶解度曲线联结线RnEn温度较低时第类物系三角形相图单相区溶解度曲线ASB1.01.002022-1-17两相区单相区溶解度曲线联结线温度较高时第二类物系三角形相图两相区溶解度曲线ASB1.01.002022-1-17（5）温度、压力对相平衡的影响温度、压力对相平衡的影响3232FCCF 压力的影响压力的影响： 压力的影响较小，可忽略；根据相律： 温度的影响：温度的影响： 温度的影响敏感，温度升高， 溶解度增大，两相

7、区变小， 不利于萃取操作。（4）相律）相律2022-1-172、辅助曲线和临界混熔点、辅助曲线和临界混熔点 问题问题: 已知一相的组成，如何求取其它共轭相的组成？解决办法解决办法: 辅助曲线作图法作图法: 使用辅助曲线，已知一相的组成可求得另一相的组成。2022-1-17两种溶解度曲线的互换由联结线求辅助曲线2022-1-17两种溶解度曲线的互换1E2E1R2R由辅助曲线求联结线2022-1-17辅助线在三角形相图外： 相图外的辅助线ABKECRCSC辅助线2022-1-173、分配系数和分配曲线、分配系数和分配曲线 三元混合物系相平衡关系的另一种表示方法。(1) 分配系数分配系数 在一定温度

8、下，当三元混合液的两个液相达到平衡时，溶质在E相与R相 中的组成之比称为分配系数。AAEkAR组分 在 相中的组成组分 在 相中的组成AAxyBBBxyk 分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。说明：说明： kA值越大，萃取分离的效果越好。 kA值与联结线的斜率有关。 不同物系具有不同的分配系数kA值；同一物系，kA值和温度 有关，温度升高，kA下降；同时与浓度有关，溶质浓度升高，kA下降。但浓度较低时，kA可视为常数(恒温、恒压)。溶质是电离物质，kA值与溶液的PH值有关。 2022-1-17联结线的斜率0 kA1，yAxA 联结线的斜率=0 kA =1，yA=xA 联结线的斜率

9、0 kA1，yAxA 对于完全不互溶物系，浓度常用质量比X、 Y表示。YKXRAABmXmEAASmYm其中:2022-1-17分配曲线的作法PPxy xy(2) 分配曲线分配曲线共轭相组成转换到直角坐标中得到的曲线称为分配曲线。分配曲线。(可由三角形相图转换)。横坐标横坐标: :萃余相R中溶质A的组成xA 纵坐标纵坐标: :萃取相E中溶质A的组成yA2022-1-172022-1-17第类物系三角形坐标与分配曲线的转换ABSKEROGDxAyAy=x2022-1-17第类物系：第类物系的分配曲线ABKEROGDxAyAy=xS等容度体系2022-1-17B第类物系的分配曲线AKERODxAy

10、Ay=xS第类物系2022-1-17（3）脱溶剂基分配曲线）脱溶剂基分配曲线 将R，E 两相脱去溶剂S，得萃余液 R及萃取液 E。AAAxyk 脱溶剂基分配曲线与三角形相图的转换ABKSy=xxAyA2022-1-174、温度对相平衡的影响、温度对相平衡的影响 温度对互溶度的影响(类物系)温度对互溶度的影响(类物系)物系温度升高，溶质在容集中的溶解度增大，反之减小。因而，温度明显地影响溶解度曲线的形状、联结线的斜率和两相区面积，从而也影响分配曲线形状。2022-1-17三、杠杆规则三、杠杆规则 三元混合物中mRkg(xA, xB, xs)和mEkg (yA, yB, ys )混合形成新的混合物

11、 mM kg ( zA, zB, zs)MREMARAEAMSRSESmmmm zm xm ym zm xm y 物料衡算将方程整理成如下形式：SSSSAAAAREzyxzyzzxmm 此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位于RE点的连接线上。 称为杠杆定律称为杠杆定律MERMmmRERMmMEmRE或:ABSRxsxAMzszAEysyA2022-1-17各组分量之间的关系杠杆规则杠杆规则M =MMAMMBO和点A差点B差点MAMBMMA + MBOAOBABOBABOA2022-1-17杠杆规则的应用 ABSMREAxSxBxAyBySyAzSzBz液相 R R kgxA、

12、xS、xB 液相 E E kgyA、yS、yB液相 M M kgzA、zS、zBERMEMRMREAAAAyzzxERRMMEAAAAyxzx2022-1-17萃取剂萃取剂(S)混合槽混合槽沉降分离沉降分离脱除溶剂脱除溶剂萃取液萃取液E萃余液萃余液RS S萃取相萃取相萃余相萃余相-SE -SR ER原料液原料液F(A+B)加料加料四、萃取过程在三角形相图上的表示四、萃取过程在三角形相图上的表示2022-1-172022-1-17四、萃取过程在三角形相图上的表示四、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

13、相萃取相M最浓萃取液最浓萃取液最小溶剂比最小溶剂比min FS SMFM2022-1-17五、萃取剂的选择五、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 BBAAxyxyBAkk=1,BABAxxyyA、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选择性系数和分配系数k的关系的关系 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。2022-1-172、萃取剂、萃取剂S与稀释剂与稀释剂B的互溶度的互溶度 组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。 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。 2022-1-173、萃取剂回收的难易与经济性、萃取剂回收的难易与经济性 萃取剂回收的难易直接影响萃取操作的费用，在很大程度上决定萃取过程的经济性。4、萃取剂的其他物性、萃取剂的其他物