第九章萃取习题及解答

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第九章萃取习题及解答

1、出下表中序号1、4、7的选择性系数。

丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）在25℃下的平衡数据（质量％）

序号1234567

水相

％A5.9610.0013.9719.0527.6335.7346.05

％B93.5289.4085.3580.1671.3362.6750.20

％S0.520.600.680.791.041.603.75

％A8.7515.0020.7827.6639.3948.2157.40

三氯乙烷相

％B0.320.600.901.332.404.268.90

％S90.9384.4078.3271.0158.2147.5333.70

解：①β=(yA/xA)/(yB/xB)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06

④β=(yA/xA)/(yB/xB)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51⑦β=(yA/xA)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.03

2、现有含15％（质量）醋酸的水溶液30kg，用60kg纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求：

（1）萃取相、萃余相的量及组成；

（2）平衡两相中醋酸的分派系数，溶剂的选择性系数。

在25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示）

水层水93.288.084.078.272.165.055.7

醋酸05.18.813.818.423.127.9

乙醚6.76.97.28.09.511.916.4

乙醚层水2.33.65.07.210.415.123.6

醋酸03.87.312.518.123.628.7

乙醚97.792.687.780.371.561.347.7

解：

第九章萃取2/8

（1）①作溶解平衡曲线，并作几条连结线

②作F点，连结FS，测量其长度

③求作M点，F+S=M，MF/MS=S/F=60/30=2，故M三等分FS，且靠

近S

④过M点作平衡连结线，得萃取相E和萃余相R的组成点⑤量出线段RE、ME长度

R/E=ME/MRR=M*ME/RE=26.4kgE=M-R=63.6kg⑥从图上读出：

萃取相EyA=0.048yB=0.040ys=0.912萃余相RxA=0.063xB=0.860xS=0.077

（2）kA=yA/xA=0.048/0.063=0.762

β=(yA/xA)/(yB/xB)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.381

3、醋酸水溶液100kg，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取，原料液含醋酸χ

。试求：?=0.20，欲使萃余相中中醋酸χA=0.1（均为质量分率）

（1）萃余相及萃取相的量和组成；（2）溶剂用量S。

已知25℃下物系的平衡关系为УA=1.356χA1.201УS=1.618-0.6399e1.96У

AχS=0.067+1.43χA2.273

式中УA——与萃余相醋酸浓度χA成平衡的萃取相醋酸浓度；

УS——萃取相中溶剂的浓度；χS——萃余相中溶剂的浓度；УA，УS，χS均为质量分数。

解：

第九章萃取3/8

a.χA=0.1УA=1.356χУS=1.618-0.6399e1.96У=0.862

A1.201A=0.085

2.273A

χS=0.067+1.43χ=0.075

b.作溶解度平衡曲线，找出萃余相萃取相的组成点R、E。c.连结RE，与FS交于点M，测量ME，MR，MS，MF的长度。d.解方程组①R/E=ME/MR②R+E=F+S③F/S=MS/MF

代入即①R=0.6266E②R+E=100+S③100/S=0.7930解得R=87kgE=139kgS=126kg

e.故萃余相的量是R=87kg，其组成为χA=0.1，χB=0.825,χS=0.075萃取相的量是E=139kg,其组成为УA=0.085，УB=0.053，УS==0.0862溶剂用量S=126kg。

4、将例2中的萃取剂分为两等分，即每次0.75kg水/kg原料液，进行两级错流萃取，将所得结果与例2对比。解：

第九章萃取4/8

①作F点，连接FS测量其长度。

②作M1点S1/F=M1F/M1S=0.75M1F=(0.75/1.75)*FS=0.429FS。③过M1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成R1和萃取相组成E1，并测量M1E1，M1R1。

④萃余相R1=M1*（M1E1/R1E1）=0.81F。

⑤进入其次级萃取器总物料流量M2=R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F。⑥连结R1S，测量其长度。

⑦作M2SM2=R1/M2*R1S=（0.81F）/（1.56F）*R1S=0.519R1S。⑧过M2作平衡连结线，得其次级萃余相组成R2和萃取相组成E2。⑨连结SR2并延长交AB于R′，连结SE2并延长交AB于E′。⑩由图可知，y’=0.63，x’=0.13

E′/R′=FR'/FE'=（xf-x′）/（y′-xf）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5E′+R′=F

所以E′/F=1/3，R′/F=2/3。

5、若例2中改用两级逆流萃取，萃取剂的用量不变，求所得结果，并与上题比较。解:

第九章萃取5/8

①求作M点，MF/MS=S/F=1.5

②两级逆流萃取，萃取剂用量不变，可知R1时的χA与例2中一致即χA=0.15，得平衡连结线R1E1

③连结E1M并延长交溶解度平衡曲线于点R2④过R2作平衡连结线R2E2

⑤连结SR2，SE2并延长交AB于R′，E′。⑥由图可知，x’=0.08,y’=0.64

E′/R′=FR'/FE'=（xf-x′）/（y′-xf）=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647E′+R′=F所以E′=0.39F,R′=0.61F。

6、以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30％降到5％（重量％），萃取剂可以认为是纯态，其流量为原料液的两倍，应用三角形图解法求出所需的理论级数。操作温度为20℃，此温度下的平衡数据如下表所示。

醋酸（A）-水（B）-二异丙醚（S）在20℃下的平衡数据（质量％）

序号123456789

水相

％A0.691.42.76.413.3025.5037.0044.3046.40

％B98.197.195.791.784.471.158.645.137.1

％S1.21.51.61.92.33.44.410.616.5