液液萃取原理

液液萃取原理第一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三液液萃取原理与特点处理对象

均相混合液造成两相

利用溶解度差异,

加入第三种组分--萃取剂

两相状态

液-液第二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三一个萃取级F:A+BSE:A+SR:B+(A,S)混合器分层器A—溶质B—原溶剂S—萃取剂E—萃取相，

yAR—萃余相

xAE’—萃取液R’—萃余液M对该级做总物衡F+S=M=E+R第三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三F:A+BSE:A+SR:B+(A,S)M图示为采用单一萃取剂萃取一种溶质的系统中有三个组分；若采用两种互不相溶的“双溶剂”做萃取剂，或萃取两个或两个以上的溶质组分，则系统将涉及更多的组分——多组元体系。本章只讨论前者。

某些情况下萃取比精馏更经济，如：⑴物系的1，或为恒沸物；⑵溶质浓度很低，且为难挥发组分；⑶当A不耐热时，采用通常是在常温下进行的萃取操作更为有利，避免受热分解、聚合或发生其它化学反应。第四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三液液萃取在工业上的应用一、在石油化工中的应用广泛应用于各种有机物的分离和提纯。如分离由轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物；分离乙苯-二甲苯体系；从C8中分离二甲苯及其同分异构体。(≈1)

二、在生物化工和精细化工中的应用如：生化药剂大多为热敏性物质。用醋酸乙酯多次萃取含青霉素的玉米发酵液→青霉素浓溶液。用正丙醇提取亚硫酸纸浆液中的香兰素。用TBP从发酵液提取柠檬酸。第五页，共二十六页，编辑于2023年，星期三三、在湿法冶金中的应用萃取在冶金工业、核工业中都有广泛的应用。目前认为，只要价格相当或超过铜的有色金属如钴、镍、锆、铪等，都应优先考虑用溶剂萃取法进行提取。用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜。第六页，共二十六页，编辑于2023年，星期三PYX4.1三元体系的液-液相平衡与萃取操作原理

4-1-1三角相图

三元体系的液-液相平衡关系常用“三角相图”表示。脱溶剂基(除去S的影响)的平衡关系可以在“直角坐标”上表示出来。这里只介绍前者。☆三角相图使用的三角形可以是：正/直角/等腰直角三角形或为了使某个组分的坐标放大而采用的增大边长的三角形。第七页，共二十六页，编辑于2023年，星期三一、组成表示点:ABS已知：CS/BS=60%，问C点处B、S的量及组成；EFB'ABS例：线:面:单组分双组分三组分M若向C中加A，则P点处各值。PxBxACCxA第八页，共二十六页，编辑于2023年，星期三直角三角形相图MABSxAxSxBxA+xS+xB=1第九页，共二十六页，编辑于2023年，星期三一、溶解度曲线和联结线☆溶解度曲线的做法加A由浊至清①②M1E1MR1QL将B、S按一定比例混合为M点组成，静置得L、Q两液相；加一定量的A成M1点，静置得R1、E1；至某量时出现清液，止。再加A，…，4-1-2液-液相平衡关系在三角相图上的表示两相区均相区第十页，共二十六页，编辑于2023年，星期三二、辅助曲线和临界混溶点

☆辅助曲线表示任意达平衡的两液相关系。其做法：PPP☆临界混溶点P

两个共轭组成在溶解度曲线上合二为一的点。第十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三三、物系种类A、B完全互溶，B与S、A与S为两对部分互溶组分。A完全溶解于B、S中，B与S不互溶。单相区两相区A完全溶解于B、S中，但B与S为一对部分互溶组分。联结线

(共轭组成)溶解度曲线Ⅱ类物质Ⅰ类物质第十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三四、分配系数和分配曲线

1、分配系数分配系数kA

指某种物系在一定的温度下萃取，共轭相中A在E相中的组成yA与在R相中的组成xA之比。

kA值越大，表明A组分更多地进入E相，萃取分离的效果越好。kA>,=,<1，表现在联结线的走向如图示。kA>1kA=1kA<1xAyAxByB第十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三同一物系，同T下，kA随组成而变；同一物系，kA随T而变，可能从Ⅰ类转为Ⅱ类物系；另外，T↑→两相区↓(B与S的互溶度↑)。*kA的大小并不决定溶液是否可以采用萃取分离。T第十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三2、分配曲线——液液相平衡在直角坐标上的表示在x-y图上表示相平衡关系，相当于精馏和吸收的相平衡曲线。y—E质分，x—R质分，分配系数k=y/xyx分配曲线

kA>1的体系，其分配曲线位于对角线y=x

的上方；

kA<1的体系在下方；kA=1时，分配曲线与y=x

线相重合。P第十五页，共二十六页，编辑于2023年，星期三五、杠杆规则杠杆规则是物料衡算的图解方法，可由物衡导出，每种混合物的组成用x组分混合物表示。DCMSAB当两个混合物C，D形成一个新混合物M，或由M分离成C，D时，可以用杠杆规则推出它们质量与组成(质量分率)之间的关系。第十六页，共二十六页，编辑于2023年，星期三总物料衡算：DCMSABxACxADxSDxAMxSCxSM联立(1)(2)：D(xAD-xAM)=C(xAM-xAC)M=C+D(1)

A组分物料衡算：MxAM=CxAC+DxAD

(2)D/C=(xAM-xAC)/(xAD-xAM)x组分混合物第十七页，共二十六页，编辑于2023年，星期三在两相区内，任一点M所代表的混合液可以分为R、E两个液层。M—和点，R,E—差点。MRE⑵三点间的杠杆规则：⑴R+E=M(量),且三点一线。或FMNQS料液F由A+B组成，A量=F向F中加入一定量的S，得M点，问:如何确定Q及N量?或(4-3)S量=M第十八页，共二十六页，编辑于2023年，星期三4-1-4萃取剂的选择xAyAxByB

kA值越大，表明A组分更多地进入E相，萃取分离的效果越好。kA>,=,<1，表现在联结线的走向如图示。kA>1kA=1kA<1选择萃取剂主要考虑以下性能：一、分配系数和选择性系数分配系数kA

指某种物系在一定的温度下萃取，共轭相中A在E相中的组成yA与在R相中的组成xA之比。第十九页，共二十六页，编辑于2023年，星期三上式与精馏的相对挥发度

的定义式相同。(4-4b)选择性系数

选择性指S对A和B溶解能力的差异，若S对A的溶解能力比对B的大得多，则E中A组分的浓度yA>>B组分的yB，使R中xB>>xA—萃取剂的选择性好。第二十页，共二十六页，编辑于2023年，星期三只要，就可使

>1。更多的A进入E相，更多的B留在R相。显然，

与

一样能用于判断过程是否能正常进行，且其值愈大于1，分离愈易进行。

>1并不排除kA<1的情况。只要kA<1的程度不太过分，就能维持>1，萃取操作就有效。如图：FSyA=0.078,xA=0.302,kA=0.26=2.48yB=0.062,xB=0.602,kB=0.10第二十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三二、萃取剂S与稀释剂B的互溶度yA=0.21yB=0.19xA=0.06xB=0.81E'R'变小。虽然kA>1且=14.6，但是萃取的效果还是不太好。当B、S互溶度较大时，两相区互溶度小些为好。第二十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三三、S回收的难易与经济性因常用精馏回收S。所以由S萃取A形成的E(S多A少)，最好使A成为易挥发组分。分离R时，则因S少B多，使S为易挥发组分。且AS和SB愈大愈好。若S为易挥发组分，则其气化热要小。若S萃取能力大，则循环量小，E相中S的回收费用低；或S在B中的溶解度小，也可减小R相中S的回收费用。若

1，可以考虑用反萃取和结晶的方法分离。第二十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三四、萃取剂的其它物性

1.

LL↑→液-液分层速度↑→设备生产能力↑

2.界面张力

LL

LL↑，分散相中的细小液滴易于聚结，有利于分层；但

LL↑↑，则液体不易分散，传质接触面积↓→分离效果↓，此时需要较多的外加能量用于分散相的建立。若

LL过小，液体易分散甚至产生乳化现象，难以分层。第二十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三

3.L,SS的L,S↓→利于两相的混合与分层、流动与传质。若S的粘度太大，可以用其它溶剂调节。萃取剂要有良好的化学稳定性，不分解不聚合，要有足够的热稳定性和抗氧化稳定性，对设备的腐蚀性要小；应具有较低的凝固点