第九章萃取习题及解答

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

水相三氯乙烷相

％A ％B ％S ％A ％B ％S

1 5.96 93.5

2 0.52 8.75 0.32 90.93

2 10.00 89.40 0.60 15.00 0.60 84.40

3 13.97 85.35 0.68 20.78 0.90 78.32

4 19.0

5 80.1

6 0.79 27.66 1.33 71.01

5 27.63 71.33 1.04 39.39 2.40 58.21

6 35.73 62.6

7 1.60 48.21 4.26 47.53

7 46.05 50.20 3.75 57.40 8.90 33.70

解：①β=(y

A /x

A

)/(y

B

/x

B

)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06

④β=(y

A /x

A

)/(y

B

/x

B

)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51

⑦β=(y

A /x

A

)/(y

B

/x

B

)=(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60 kg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配系数，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）水层乙醚层

水醋酸乙醚水醋酸乙醚

93.2 0 6.7 2.3 0 97.7

88.0 5.1 6.9 3.6 3.8 92.6

84.0 8.8 7.2 5.0 7.3 87.7

78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3

72.1 18.4 9.5 10.4 18.1 71.5

65.0 23.1 11.9 15.1 23.6 61.3

55.7 27.9 16.4 23.6 28.7 47.7

解：

（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/MR R=M*ME/RE=26.4kg E=M-R=63.6kg

⑥从图上读出：

萃取相E y

A =0.048 y

B

=0.040 y

s

=0.912

萃余相R x A =0.063 x B =0.860 x S =0.077

（2）k A= y A/x A =0.048/0.063=0.762

β=(y A/x A)/(y B/x B)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.381

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

ƒ =0.20，欲使萃余相中中醋酸χ

A

=0.1（均为质量分率）。试求：

（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 =1.356χ

A

1.201

УS =1.618-0.6399e1.96УA

χS=0.067+1.43χ

A

2.273

式中УA——与萃余相醋酸浓度χ

A

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：

a. χA=0.1 УA =1.356χA1.201 =0.085

УS =1.618-0.6399e1.96У A =0.862χS=0.067+1.43χA2.273=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+S ③F/S=MS/MF

代入即①R=0.6266E ②R+E=100+S ③100/S=0.7930

解得 R=87kg E=139kg S=126kg

e.故萃余相的量是 R=87kg ，其组成为χ

A =0.1，χ

B

=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：

①作F 点，连接FS 测量其长度。

②作M 1点 S 1/F=M 1F/M 1S=0.75 M 1F=(0.75/1.75)*FS =0.429FS 。 ③过M 1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成R 1和萃取相组 成E 1，并测量M 1E 1 ，M 1R 1。

④萃余相R 1=M 1*（11E M /11E R ）=0.81F 。

⑤进入第二级萃取器总物料流量 M 2= R 1+S 2=0.81F+0.75F=1.56F 。 ⑥连结R 1S ，测量其长度。

⑦作M 2 SM 2= R 1/M 2*S R 1=（0.81F ）/（1.56F ）*S R 1=0.519S R 1。 ⑧过M 2作平衡连结线，得第二级萃余相组成R 2和萃取相组成E 2。 ⑨连结SR 2并延长交AB 于R ´，连结SE 2并延长交AB 于E ´。 ⑩由图可知，y ’=0.63， x’=0.13

E ´/R ´='FR /'FE =（x f -x ´）/（y ´-x f ）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5 E ´+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: