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1、第第8章章 萃取萃取8.1 概述概述:目的: 分离液-液混合物依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异使之分离。1几个基本概念几个基本概念:(1)萃取剂(溶剂):所用的溶剂。(2)溶质:原料液中易溶于溶剂的组分。(3)原溶剂:原料液中较难溶于溶剂的组分。2. 萃取过程的简单萃取过程的简单流程流程:萃取过程的简单萃取过程的简单流程流程:混合过程: F(A+B)及S 充分接触,组分转移;澄清过程: 形成两相,由于密度差而分层。萃取相E, y溶剂相中出现 (S+A+B)萃余相R, x原料液中出现溶剂 (B+S+A) 萃取相脱除溶剂得萃取液E, y 萃余相脱除溶剂得萃余液R, x 脱除
2、溶剂: 在两分离塔中,脱除溶剂3. 萃取后组成之间的变化萃取后组成之间的变化:结果,使组分得到一定程度的分离。4对萃取剂的基本要求对萃取剂的基本要求:(1) 能选择性地溶解各组分,即对各组分具 有不同的溶解度;(2) 该溶剂与原溶剂能部分互溶或完全不溶, 且混凝后部分互溶的液-液两相较易分层。5. 应用范围应用范围:(1)液体混合物中各组分的相对挥发度接近 1,采用精馏的办法不经济;(2)混合物蒸馏时形成恒沸物;(3)欲回收的物质为热敏性物料;(4)混合物中含有较多的轻组分,利用精馏的 方法能耗较大; 例:青霉素的生产;(5)提取稀溶液中有价值的物质。 8.2 液液-液相平衡关系液相平衡关系8
3、.2.1 三角形坐标及杠杆定律三角形坐标及杠杆定律 三元混合液的表示方法一、三角形坐标三角形坐标三组分用三角形坐标表示: 等边三角形; 直角三角形等; 等腰直角三角形(常用)。习惯表示法:(1)各顶点表示纯组分(2)每条边上的点为两组分混合物(3)三角形内各点代表不同组成的三元混合物 注意组成的归一性注意组成的归一性 ix =1K点 : xA=0.6 xB=0.4 P点 : xA =0.3 xB =0.2 xS=0.5 B1、表示方法表示方法组成的单位组成的单位 原则上可用任意单位 常用质量分率表示 二、杠杆定律杠杆定律 质量分别为mR和mE的两种三元混合物,其组成分别为xA, xB, xs和
4、yA,yB,ys ,两者混合物M的质量为mM,其总组成如何? ( zA, zB, zs)。物料衡算: mM=mR +mE将方程整理成如下形式:此式说明,三个组成点在一条直线上,即M点位于R E 点的连接线上,且称为杠杆定律。在工程上常用图解法,即杠杆定律:ABSREMR点、E点的和点M对应组成为总组成。相反的问题,求差点差点,即从其混合液M中分出组分(xA, xB, xS)质量为mR的三元混合物,求剩余的组成yA,yB, yS,及质量mE。 mE=mM-mR 8.2.2 三角形相图三角形相图萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取的基本问题。相平衡数据来自实验。讨论的前提: A在B和S中可全溶;B与S
5、部分互溶或完全不溶(第一类物系);各组分不发生化学反应。一、溶解度曲线及平衡联结线溶解度曲线及平衡联结线 1、相平衡数据的测定、相平衡数据的测定:加入的B 、S适量,搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液两相(共轭相),得到一组平衡数据。再加入一定量A,搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液两相(共轭相),得到另一组平衡数据. (1)总组成点在两相区内; (2)能得到完整的平衡数据。ABSR0E0MR1E1R2E2EnRnK2、数据标绘及各区的状态数据标绘及各区的状态 (1)溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线;(2)联结线:各对共轭相组成点之间的联线;(3)混溶点: 曲线内为两相区, 曲
6、线外为单相区,曲 线上的点称为混溶点;(4)临界混溶点(褶点) :共轭相的组成相同,其位置 和物系有关;(5)萃取相和萃余相: 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。3、几类物系的相图几类物系的相图(1)部分互溶物系A、B,A、S 完全互溶,而B、S部分互 溶; (2)完全不互溶物系, A、B,A、S 完全互溶,而B、S完全不 互溶,共轭相中,一相S=0 另一相B=0;(3)第二类物系(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)。4、温度、压力对相平衡的影响、温度、压力对相平衡的影响 相律 : (1)压力的影响 压力的影响较小,可忽略; (2)温度
7、的影响 温度的影响敏感,温度升高,溶解度 增 大 ,两相区 小,不利于萃取操作。二、辅助曲线辅助曲线 问题: 已知一相的组成,如何求取其它共轭相的组成? 解决问题的办法:辅助曲线。 使用辅助曲线,已知一相的组成可求得另一相的组成。 8.2.3 分配曲线及分配系数分配曲线及分配系数 三元混合物系相平衡关系的另一种表示方法。 1、分配曲线分配曲线横座标:萃余相中溶质的组成 纵坐标:萃取相中溶质的组成共轭相中的组成标绘如图 共轭相组成转换到直角坐标中得到的曲线称为分配曲线(可由三角形相图转换)。 xAyAy=xABSK第一类物系:平衡联结线倾斜方向不一致:第二类物系:REy=x2、分配系数分配系数 A组分在两相中的分配系数 yA = kA xA kA和温度有关,温度升高,kA下降; 与浓度有关,溶质浓度升高,kA下降 浓度较低时,kA可视为常数。 原溶剂的分配系数 REABSkA1REABSkA=1REABSkA1联结线斜率对分配系数的影响对于完全不互溶物系,浓度常用比质量分数X Y表示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,得萃余液及萃取液。yAxAyA=xAABSK作业:P265 1、4