第六章液-液萃取

1、第六章第六章 液液- -液萃取液萃取 学习目标学习目标 了解萃取操作在环境工程的中的应用，各种类型萃取设了解萃取操作在环境工程的中的应用，各种类型萃取设备的结构、特点及其选择方法。备的结构、特点及其选择方法。 理解萃取原理，萃取剂选择的原则，影响萃取操作的素，理解萃取原理，萃取剂选择的原则，影响萃取操作的素，完全不互溶物系萃取过程的计算。完全不互溶物系萃取过程的计算。 掌握部分互溶物系的液掌握部分互溶物系的液-液相平衡关系，三角形相图，液相平衡关系，三角形相图，单级萃取过程的计算、多级萃取过程的计算。单级萃取过程的计算、多级萃取过程的计算。第一节第一节 概概 述述 液液- -液萃取是分离均相液

2、体混合物的一种单元操作，又液萃取是分离均相液体混合物的一种单元操作，又称溶剂萃取，简称萃取或抽提，它是利用液体混合物中各组称溶剂萃取，简称萃取或抽提，它是利用液体混合物中各组分在所选定的溶剂中溶解度的差异而使各组分分离的操作。分在所选定的溶剂中溶解度的差异而使各组分分离的操作。 萃取过程中，萃取剂与溶质不发生化学反应而仅为物理萃取过程中，萃取剂与溶质不发生化学反应而仅为物理传递过程，称为物理萃取，反之称为化学萃取。传递过程，称为物理萃取，反之称为化学萃取。 一、液一、液- -液萃取过程液萃取过程 1.1.液液- -液萃取原理液萃取原理 萃取剂必须满足以下两点：萃取剂必须满足以下两点： 萃取剂对

3、原料液中各组分具有不同的溶解能力；萃取剂对原料液中各组分具有不同的溶解能力； 萃取剂不能与原料液完全互溶，只能部分互溶。萃取剂不能与原料液完全互溶，只能部分互溶。 混合器混合器澄清器澄清器萃取操作示意图萃取操作示意图 2.2.工业萃取过程工业萃取过程 液液-液萃取过程液萃取过程： 原料液与萃取剂充分混合，溶质由原溶剂中转溶到萃取原料液与萃取剂充分混合，溶质由原溶剂中转溶到萃取 剂中；剂中； 萃取相和萃余相的分离；萃取相和萃余相的分离； 回收萃取相和萃余相中的萃取剂，使之循环使用，同时回收萃取相和萃余相中的萃取剂，使之循环使用，同时 得到产品。得到产品。醋酸丁酯萃取脱酚工艺流程醋酸丁酯萃取脱酚工

4、艺流程 3. 3.萃取操作的特点萃取操作的特点 萃取剂对溶质应有较大的溶解度，而与原溶剂的互溶萃取剂对溶质应有较大的溶解度，而与原溶剂的互溶度越小越好。度越小越好。 萃取剂应是廉价易得，易回收（再生）循环使用。萃取剂应是廉价易得，易回收（再生）循环使用。 萃取过程是相际传质过程，除了借助重力外，常常还萃取过程是相际传质过程，除了借助重力外，常常还需借助外界输入机械能以促进两相的分散、凝聚及流动。需借助外界输入机械能以促进两相的分散、凝聚及流动。 二、两相接触方式二、两相接触方式 单单级式接触萃取级式接触萃取单级混合澄清器单级混合澄清器多级萃取多级萃取 连续接触萃取连续接触萃取喷洒萃取塔喷洒萃取

5、塔 三、萃取操作在环境工程中的应用三、萃取操作在环境工程中的应用 高浓度有机工业污水的处理高浓度有机工业污水的处理 含高浓度重金属离子的工业污水处理含高浓度重金属离子的工业污水处理 新型萃取分离技术新型萃取分离技术：双溶剂萃取双溶剂萃取 超临界萃取超临界萃取 络合萃取络合萃取第二节第二节 三元体系的液三元体系的液- -液相平衡液相平衡 一、三角形相图一、三角形相图 1. 1.三元物系组成的表三元物系组成的表示方法示方法 三元混合溶液的组成三元混合溶液的组成通常采用质量分数来表示。通常采用质量分数来表示。用用 、 、 表示溶质表示溶质A A、原溶剂原溶剂B B 和萃取剂和萃取剂S S 的质量的质

6、量分数。分数。AxBxSx三元混合物的组成在等腰三角形中的表示法三元混合物的组成在等腰三角形中的表示法 2. 2.杠杆规则杠杆规则 代表新混合液组成的代表新混合液组成的点点M M 必落在必落在RERE直线上，新混直线上，新混合液的总质量为合液的总质量为： M M = = R R + + E E 混合液混合液E E 与混合液与混合液R R 质量之比等于线段质量之比等于线段MR MR 与与ME ME 的的长度之比，即长度之比，即 = =REMEMR杠杆规则杠杆规则 二、部分互溶物系的相平衡二、部分互溶物系的相平衡 根据萃取操作中各组分的互溶性，可将三元物系分为以根据萃取操作中各组分的互溶性，可将三

7、元物系分为以下三种情况。下三种情况。 溶质溶质 A A 可完全溶于可完全溶于B B 及及S S，但，但B B 与与S S 不互溶；不互溶； 溶质溶质 A A 可完全溶于可完全溶于B B 及及S S，但，但 B B 与与 S S 为部分互溶；为部分互溶； 溶质溶质 A A 可完全溶于可完全溶于B B ，但，但 A A 与与S S、B B 与与 S S 为部分为部分互溶互溶。 1.1.溶解度曲线、联结线和临界混溶点溶解度曲线、联结线和临界混溶点溶解度曲线溶解度曲线联结线联结线临界混溶点临界混溶点溶解度曲线及联结线溶解度曲线及联结线 2. 2.辅助曲线辅助曲线辅助曲线辅助曲线 3. 3.分配系数和分

8、配曲线分配系数和分配曲线 分配系数分配系数 分配曲线分配曲线AAAxyk 分配曲线分配曲线BBBxyk三、液三、液- -液相平衡与萃取操作的关系液相平衡与萃取操作的关系1.1.萃取过程的表示萃取过程的表示萃取过程在三角相图上的表示萃取过程在三角相图上的表示 2. 2.互溶度对萃取操作的影响互溶度对萃取操作的影响互溶度对萃取操作的影响互溶度对萃取操作的影响 温度的变化温度的变化的影响：的影响：温度对互溶度的影响温度对互溶度的影响 四、萃取剂的选择四、萃取剂的选择 萃取剂的选择性及选择性系数萃取剂的选择性及选择性系数 萃取剂与原溶剂的互溶度萃取剂与原溶剂的互溶度 萃取剂回收的难易及经济性萃取剂回收

9、的难易及经济性 萃取剂的物理性质萃取剂的物理性质BABAxxyy/第三节第三节 萃取过程计算萃取过程计算 在三角形相图上用图解法在三角形相图上用图解法： 绘出溶解度曲线和辅助曲线绘出溶解度曲线和辅助曲线。 根据已知原料液组成根据已知原料液组成 在在 AB AB 边上定出边上定出 F F 点。由萃取剂组成，点。由萃取剂组成，定出定出S S 点点。 根据萃余相组成根据萃余相组成 ，在图上，在图上定出定出R R 点点。 各股物料组成均由三角形坐标图上读出。各股物料组成均由三角形坐标图上读出。单级萃取计算单级萃取计算FxRx第四节第四节 萃取设备萃取设备 一、萃取设备的主要类型一、萃取设备的主要类型萃取设备分类萃取设备分类 1. 1.混合澄清器混合澄清器三级逆流混合澄清设备三级逆流混合澄清设备 2. 2.萃取塔萃取塔 喷洒塔喷洒塔喷洒塔喷洒塔 填料萃取塔填料萃取塔填料萃取塔填料萃取塔 筛板萃取塔筛板萃取塔筛板萃取塔筛板萃取塔 脉冲筛板塔脉冲筛板塔脉冲筛板塔脉冲筛板塔 往复筛板塔往复筛板塔往复筛板塔往复筛板塔 转盘萃取塔转盘萃取塔转盘萃取塔转盘萃取塔 3