萃取和反萃取概念

萃取和反萃取概念

萃取

溶剂萃取简称萃取，它是利用溶质在两种不相混的液体之间的不同分配来达到分离和富集的目的。

比如：采用Acorga M5640(美国CYTEC公司生产)萃取剂从含铜的水溶液中回收铜。萃取剂和料液是不相混溶的两种液体，在一定的条件下萃取剂可以将铜离子从水溶液中提取出来，这个过程可简单地用化学方程式表示：

上式中，RH代表萃取剂。这个化学反应式是可逆的，萃取剂RH可以与溶液中的铜离子Cu2+作用生成

R2Cu,这是正反应,称为萃取过程；当用硫酸与R2Cu作用又可以将铜离子释放出来，萃取剂获得再生，可以复用，这是逆反应，称为反萃取过程。

有机相和水相

有机相通常是由萃取剂和稀释剂组成的，萃取剂能够选择性地与被萃的金属离子相结合。稀释剂一般都用煤油，比重较小，属于惰性溶剂与金属离子不发生化学作用，其目的只是用来调节萃取剂的浓度，降低有机相的黏度和比重，这样有利于分相。

此处说明一下，一般萃取剂工厂用的煤油不是普通灯用煤油，而是磺化煤油。磺化是用硫酸除掉煤油中的芳烃或不饱和烃的化合物。因为这些不饱和烃的化合物在萃取时容易氧化，破坏萃取平衡及分相。目前这种煤油是在石油裂化分馏时截取一定馏份而产生出的，如上海炼油厂所产的260#煤油含的芳烃小于10％，闪点70℃。

水相即为含金属离子的水溶液，比如含铜的矿坑废水或含铜的各类浸出液，当水相与有机相在一定条件下混合时，水相中的铜离子即被萃入有机相中。

当水相和有机相混合一定的时间后，静置、分相，此时的水相称为萃余液．

含硫酸的水溶液与含铜的负载有机相混合一定时间后，静置分相，此时的水溶液称作反萃液。

相比与流比

在萃取过程或反萃取过程中，有机相体积与水相体积之比例称为相比，通常用O／A表示。Ｏ代表有机相的体积，Ａ代表水相体积．在生产中有机相和水相都是连续给入的，此时有机相的流量与水相的流量（或反萃液）的比例称为流比，流量的单位是m3/h或L/min。

分配系数与分离系数

在萃取或反萃取的过程中，在某一条件下达到“平衡”之后，金属在有机相和水相中有一定的分配比例，我们把某种被萃取的物质在有机相中的浓度与在水相中的浓度之比称作该物质的分配系数，严格来说应叫分配比，通常用Ｄ表示．简言之，分配比表示一个萃取体系达到平衡后，被萃取物质在两相中的分配情况。如用M5640萃取铜，达到平衡后铜的分配比为：

ＤCu=有机相中铜的浓度／水相中铜的浓度

分离系数则是表示两种金属分离的难易程度，通常用β表示，它等于两种金属在同样萃取条件下分配比的比值，如铜和铁的分离系数：

βCu ／Fe = ＤCu／DFe

β值越大(或越小)说明这两种金属越容易分离，当β=1时两种金属就分不开了。

分配比和分离系数都不是一个定值，当温度、萃取剂的组成和浓度、水相的成份和酸度、相比等条件发生变化时，分配比和分离系数都将随之变化。

在萃取工艺中希望有较大的分配比和分离系数．分配比高意味着有较高的萃取率；分离系数大，意味着两种金属分离彻底．

饱和容量与操作容量

一定浓度的有机相萃取某种金属有一个限度，达到这个限度就不能再萃取，这时的有机相的金属浓度称为饱和容量，也叫最大负荷量。如10%的M5640对铜的饱和容量为5.3% g/l，10%Ne对铜的饱和容量为4.8 g/l。

在生产中有机相的实际能力不会达到饱和，通常只有饱和容量的60～80%，此时有机相金属浓度称为操作容量。

萃取率

萃取率表示在萃取过程中金属被萃取到有机相中的总量占原液中金属总量的百分数，通常用η表示。

如铜的萃取率：

η=（被萃到有机相中的铜金属总量／料液中铜的总量）×100%

萃取率与分配比的关系是:

η=×100%

此处，1/R即为相比O/A的倒数，计算出一个体系的萃取率就可以看出萃取的完全程度。