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10.1 液 - 液萃取概述

第十章 液 - 液萃取和液 - 固浸取. 10.1 液 - 液萃取概述. 10.1.1 萃取的原理与流程. 一、 萃取过程 的原理. 液体混合物. 分离物系. 引入一液相（萃取剂）. 形成两相体系的方法. 萃取原理. 液相 E( 萃取相 ) (S + A+ 微量 B). 引入另一液相（萃取剂 S ）. 液体混合物 (A + B). 液相 R( 萃余 相 ) (B + 微量 A 、 S). 各组分在萃取剂 中溶解度不同. 用苯萃取分离醋酸和水混合物. 示例. 二、萃取操作流程. 萃取操作示意图.

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10.1 液 - 液萃取概述

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Presentation Transcript

  1. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1液-液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程

  2. 一、萃取过程的原理 液体混合物 分离物系 引入一液相（萃取剂） 形成两相体系的方法 萃取原理 液相E(萃取相) (S + A+微量B) 引入另一液相（萃取剂S） 液体混合物 (A + B) 液相R(萃余相) (B + 微量A、S) 各组分在萃取剂 中溶解度不同 用苯萃取分离醋酸和水混合物 示例

  3. 二、萃取操作流程 萃取操作示意图

  4. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1液-液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程 10.1.2 萃取的分类与应用

  5. 一、萃取过程的分类 按有无化学反应分类 物理萃取 √ 萃取 化学萃取 按萃取级数分类 单级萃取 多级逆流萃取 √ 萃取 多级萃取 多级并流萃取

  6. 一、萃取过程的分类 按萃取技术分类 按萃取组分数目分类 单溶剂萃取 单组分萃取 √ √ 萃取 双溶剂萃取 多组分萃取 膜萃取 萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取

  7. 相对挥发度 物系的分离 二、萃取操作的应用 萃取操作应用场合 • 溶质浓度很低,且为难挥发组分物系的分离 • 热敏性物系的分离

  8. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1液-液萃取概述 10.2 液-液相平衡关系 10.2.1液-液平衡相图

  9. 一、组成在三角形相图上的表示方法 溶质 A 萃取为三元物 系的分离过程 原溶剂 B 萃取剂 S 等边三角形坐标图 √ 等腰三角形坐标图 三角形坐标图 非等腰三角形坐标图

  10. A D 点 M 点 B S 组成在三角形坐标图上的表示方法

  11. 二、各组分量之间的关系－杠杆规则 M = MA+ MB MA MB 差点 和点 差点 杠杆规则

  12. A 液相 R r kg xA、xS、xB 液相 M mkg zA、zS、zB 液相 E ekg yA、yS、yB B S 杠杆规则的应用

  13. 三、液-液平衡相图(溶解度曲线) 1. 溶解度曲线的两种形式 根据萃取操作中各组分的互溶性，三元物系分为以下情况，即 ① A完全溶于B及S，B与S不互溶 Ⅰ类物系 √ ② A完全溶于B及S，B与S部分互溶 ③ A完全溶于B，A与S部分互溶 B与S部分互溶 Ⅱ类物系

  14. 均相区 临界混溶点 溶解度曲线 共轭相 联结线 两相区 溶解度曲线(1)－已知联结线

  15. 溶解度曲线 辅助曲线 溶解度曲线(2)－已知辅助曲线

  16. 由联结线求辅助曲线 两种溶解度曲线的互换

  17. 由辅助曲线求联结线 两种溶解度曲线的互换

  18. 三、液-液平衡相图(溶解度曲线) 2. 温度对溶解度曲线的影响 ～ ～ 溶解度 两相区 温度 T 不利于萃取操作

  19. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1液-液萃取概述 10.2 液-液相平衡关系 10.2.1液-液平衡相图 10.2.2 液-液平衡方程与分配曲线

  20. 一、以质量分数表示的平衡方程 气液平衡方程 液液平衡方程 分配 系数 萃余相中 溶质分数 萃取相中 溶质分数

  21. 二、以质量比表示的平衡方程 若 S与 B完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不变 用质量比 计算方便 萃余相中不含 S，B 的量不变 液液平衡方程 分配 系数 萃取相中溶质的质量比 萃余相中溶质的质量比

  22. 三、分配曲线 以xA为横坐标，yA为纵坐标，在直角坐标图上，每一对共轭相可得一个点，将这些点联结起来，得到曲线称为分配曲线。 溶解度曲线 分配曲线

  23. 分配曲线的作法

  24. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1液-液萃取概述 10.2 液-液相平衡关系 10.2.1液-液平衡相图 10.2.2 液-液平衡方程与分配曲线 10.2.3 萃取剂的选择

  25. 一、萃取剂的选择性与选择性系数 萃取剂的选择性是指萃取剂 S对原料液中两个组分溶解能力的差异。 选择性系数

  26. 一、萃取剂的选择性与选择性系数 因为 所以 萃取操作 ～ β 萃取效果 β＝1 不能实现萃取分离

  27. 二、萃取剂的选择 萃取剂选择考虑的主要因素 • 选择性系数β • 原溶剂 B与萃取剂 S的互溶度 • 萃取剂回收的难易 • 萃取剂的其他物性 • 密度 • 表面张力 • 黏度 • 萃取剂的稳定性、安全性、经济性

  28. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1 萃取过程概述 10.2 液-液相平衡关系 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算

  29. 一、B 与 S 部分互溶物系 已知：原料量 F 、原料组成xF 溶剂组成yS 规定：萃余相组成xR 计算：萃取剂量S 萃取相量 E、组成yE 萃余相量 R 萃取液量 、组成 萃余液量 、组成

  30. yE F xF E R 纯溶剂 M xR 单级萃取图解

  31. 一、B 与 S 部分互溶物系

  32. 练 习 题 目 思考题 1.萃取操作的基本原理是什么？ 2.共轭相、联结线、临界混溶点、辅助曲线各表 示何意义？ 3.分配系数和选择性系数各表示何意义？ 4.溶解度曲线和分配曲线有何联系？ 作业题: 1、2

  33. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.1 萃取过程概述 10.2 液-液相平衡关系 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 一、B 与 S 部分互溶物系

  34. 二、B 与 S不互溶物系 若 B与 S 完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不变 用质量比 计算方便 萃余相中不含 S，B 的量不变 XF —原料液中组分A的质量比，kgA / kgB YE —萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS —萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB XR —萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS YS

  35. 二、B 与 S不互溶物系 对溶质 A质量衡算 斜率 操作线 方程 过点 直角坐标图图解法

  36. 斜率 –B/S 单级萃取图解计算

  37. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 10.3.2 多级错流萃取的计算

  38. 一、多级错流萃取的流程 多级错流萃取操作的特点 • 原料液从第 1 级加入 • 每一级均加入新鲜萃取剂 • 前一级的萃余相为后一级的原料液 • 每级为新萃取剂，传质推动力大，溶剂用量大 • 一般为间歇操作，生产能力小

  39. 多级错流萃取流程示意图 多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量之和，当各级溶剂用量相等时，达到一定的分离程度所需的总溶剂用量最少。

  40. 二、多级错流萃取的计算 1.B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F 原料组成xF 各级萃取剂用量 Si 最终萃余相组成 xn 规定： 计算： 萃取级数 n 三角形相图图解法

  41. F 多级错流萃 取三角形相 图图解计算 xF E1 M1 E2 R1 M2 E3 R2 R3 M3 S1 S2 S3 xn计算 ≤ xn规定 n=3

  42. 二、多级错流萃取的计算 2.B与 S不互溶物系 (1)直角坐标图解法 设 第1级作溶质 A的质量衡算 整理得

  43. 二、多级错流萃取的计算 第 n级作溶质 A的质量衡算 斜率 操作线方程 过点 直角坐标图图解法

  44. Y1 斜率 –B/S Y2 Y3 N M L YS X3 X2 X1 XF xn计算 ≤ xn规定 n=3 多级错流萃取直角坐标图图解计算

  45. 二、多级错流萃取的计算 (2)解析法 设平衡关系为 第一级的相平衡关系为 由操作线方程 联立得

  46. 二、多级错流萃取的计算 令 萃取因子 … 对第二级 对第 n级

  47. 二、多级错流萃取的计算 整理得 多级错流 萃取级数 计算内容 由 xn 级数 n 由 n 组成 xn 由 n、xn 溶剂用量 S

  48. 多级错流萃取算图

  49. 第十章 液-液萃取和液-固浸取 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 10.3.2 多级错流萃取的计算 10.3.3 多级逆流萃取的计算

  50. 一、多级逆流萃取的流程 多级逆流萃取操作的特点 • 原料液从第 1 级加入 • 萃取剂从第 n 级加入 • 前一级的萃余相为后一级的原料液 • 后一级的萃取相为前一级的萃取剂 • 萃取剂循环使用，传质推动力大，溶剂用量小 • 连续操作，生产能力大

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