化工原理(下)第4章液液萃取
化工原理下液液萃取
选择适当的萃取剂和被萃取溶液，按照实验要求准备试剂 。
操作步骤
将被萃取溶液和萃取剂按照一定比例加入分液漏斗中，充 分混合后静置分层，记录各层体积及颜色等物理性质。重 复萃取操作直至达到实验要求。
数据记录、整理和分析方法
1 2
数据记录
记录每次萃取操作后的各层体积、颜色等物理性 质，以及实验过程中的温度、搅拌速度等操作参 数。
操作方便
通过调节搅拌速度和澄清 时间，可以方便地控制萃 取过程。
适用范围广
适用于多种液液萃取体系 ，特别适用于处理量大、 停留时间长的体系。
萃取塔
高效传质
萃取塔内设有填料或塔板 ，以增加相际接触面积， 提高传质效率。
连续操作
萃取塔可实现连续进料和 出料，适用于大规模生产 。
易于自动化
萃取塔易于实现自动化控 制，提高生产效率和产品 质量。
萃取过程中，通常将含有目标组分的溶液与萃取剂充分接触，使目标组分在两种液 体之间进行分配。
通过调整萃取条件（如pH值、温度、压力等），可以改变目标组分在两种液体中的 分配系数，从而实现目标组分的分离和纯化。
溶解度与分配定律
溶解度是指在一定温度和压力下，溶质 在溶剂中的最大溶解量。在液液萃取中 ，溶解度决定了目标组分在两种液体中
的分配情况。
分配定律描述了目标组分在两种不混溶 液体之间的分配关系，通常用分配系数 表示。分配系数与目标组分在两种液体 中的溶解度、温度、压力等因素有关。
通过测定分配系数，可以预测目标组分 在液液萃取过程中的分离效果，并为优
化萃取条件提供依据。
萃取剂选择与性质
萃取剂的选择对液液萃取效果至关重 要。理想的萃取剂应具有与目标组分 相似或更高的溶解度，同时与被萃取 物不混溶。
萃取
基本概念
利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相 转 移 到 另 一 个 液 相 的 分 离 过 程 称 为 液 液 萃 取 （ Liquid-liquid extraction），也叫溶剂萃取（Solvent Extraction），简称萃取。 待分离的一相称为被萃相，用做分离剂的相称为萃取相。萃取相中 起萃取作用的组分称为萃取剂，起溶剂作用的组分称为稀释剂或溶 剂。分离完成后的被萃相又称为萃余相。
4.2 互溶度测定方法
1. 化学分析法.
4.2 互溶度测定方法
1. 浊度法.
结线的获取
289
萃取过程计算
萃取过程分析
常用的工业萃取过程根据使用的设备通常分为逐级萃取过程和 微分萃取过程。
1. 逐级萃取过程 (平衡萃取)
以多级混合澄清槽为萃取设备的连续萃取过程。特点是每一个 萃取级构成一个平衡级， 易实现过程分解、组合与控制。
WE
WM
MR RE
WE
WF
RF RE
300
WE
ห้องสมุดไป่ตู้
WM (zM yE
xR ) xR
RF
E´
WE WF RE
WE
WF ( xF xR ) yE xR
F
E
R´
M
R
WR WF WE
xR zM yE
下面一律以物系所处的状态点字母代表物流的量,
三元组成在直角三角形相图中的表示法
M点的组成为：
xA BE 0.4 xB SG 0.3 xS BF 0.3
A
K H·
E
D
M
B
化工原理《液液萃取》概念题
化工原理《液-液萃取》概念题一、单项选择题1、单级萃取中，若增加纯溶剂S得加入量，则萃取液得浓度yA将。
A、不变B、减小C、增大D、不确定2、单级萃取操作时，若降低操作温度，其她条件不变，则溶剂得选择性将。
A、变差B、变好C、不变D、不确定3、选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件为。
A、分配系数kA ＜1 B、萃取相含量yA≤萃余相含量xAC、选择性系数β＞1D、分配系数kB=14、单级萃取中，若升高操作温度，则萃取液中溶质得浓度yA将。
A、不变B、减小C、增大D、不确定5、对于萃取过程，若溶剂得选择性好，则溶剂得溶解度也将。
A、变大B、变小C、不变D、不确定6、当萃取过程溶剂比S/F减小时，萃取液中溶质A得浓度，所需理论级数。
A、不变，减小B、减小，减小C、增大，减小D、减小，增大7、萃取过程得能耗主要集中在。
A、萃取操作时溶剂得输送B、萃取操作时原溶液得输送C、萃取操作时溶剂得回收D、萃取操作时温度得升高8、以下说法错误得就是。
A、临界混溶点位于溶解度曲线最高点B、临界混溶点左方曲线表达式为：C、临界混溶点右方曲线表达式为：D、溶解度曲线内得平衡联结线两端得表达式为：9、一般情况下，稀释剂B组分得分配系数kB值。
A、大于1B、小于1C、等于1D、难以判断，都有可能10、单级(理论)萃取中，在维持进料组成与萃取相浓度不变得条件下，若用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将。
A、增加B、减少C、不变D、不一定11、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将。
A、增加B、不变C、降低D、不定12、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂，萃取液得浓度(指溶质)将。
A、增加B、不变C、降低D、不定13、萃取剂加入量应使原料与萃取剂得与点M位于。
A、溶解度曲线之上方区B、溶解度曲线上C、溶解度曲线之下方区D、座标线上14、萃取就是利用各组分间得差异来分离液体混合物得。
化工原理实验液液萃取实验报告宁波工程学院
化工原理实验液液萃取实验报告宁波工程学院实验名称：液液萃取实验实验目的：1.学习液液萃取的基本原理；2.了解液液萃取过程中的操作方法和注意事项；3.掌握使用液液萃取法分离混合物的技术。
实验仪器和试剂：1.仪器：滴加漏斗、离心机、量筒、烧杯、磁力搅拌器等；2.试剂：苯酚溶液、水溶性有机酸溶液、醚类溶剂。
实验原理：液液萃取是一种基于不同溶解度的物质在两种不相溶的溶剂中转移的方法。
符合沉渣形成不同化学特性物质间相互转移的规律，将目标物质从混合物中分离提取出来。
实验步骤：1.将混合物（苯酚溶液和水溶性有机酸溶液）放入烧杯中，加入醚类溶剂；2.在烧杯中使用磁力搅拌器搅拌混合物，加热至沸腾，并保持搅拌；3.等待混合物冷却，然后放置一段时间使两相分层；4.使用滴加漏斗将上层有机相慢慢放入离心管中；5.将离心管放入离心机中离心，使两相分离更加彻底；6.取出离心管，分离得到的上层有机相称为有机相A，下层水相称为水相B。
实验结果：经过液液萃取分离后，得到有机相A和水相B。
在本实验中，苯酚溶液和水溶性有机酸溶液在醚类溶剂中分成两相。
离心分离后，上层有机相A为苯酚的溶液，下层水相B为水溶性有机酸的溶液。
实验分析：液液萃取是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于化工生产中。
本实验中，苯酚和水溶性有机酸的萃取分离是基于两者在醚类溶剂中具有不同的溶解度的原理。
根据物质的溶解度差异，可以利用液液萃取将目标物质分离出来。
实验结论：通过本次实验，我们学习了液液萃取的基本原理和操作方法，并成功地利用液液萃取法将混合物中的苯酚和水溶性有机酸分离开来。
这次实验使我们更加熟悉了液液萃取的实验操作和注意事项，为日后的实验工作打下了基础。
液液萃取
实验15 液—液萃取实验一．实验目的1．了解液-液萃取原理和实验方法。
2．熟悉转盘萃取塔的结构、操作条件和控制参数。
3．掌握评价传质性能（传质单元数、传质单元高度）的测定和计算方法。
二．实验原理液-液萃取是分离液体混合物和提纯物质的重要单元操作之一。
在欲分离的液态混合物（本实验暂定为：煤油和苯甲酸的混合溶液）中加入一种与其互不相溶的溶剂（本实验暂定为：水），利用混合液中各组分在两相中分配性质的差异，易溶组分较多地进入溶剂相从而实现混合液的分离。
萃取过程中所用的溶剂称为萃取剂（水），混合液中欲分离的组分称为溶质（苯甲酸），萃取剂提取混合液中的溶质称为萃取相，剩余的混合液称为萃余相。
图2-15-1是一种单级萃取过程示意图。
将萃取剂加到混合液中，搅拌混合均匀，因溶质在萃取相的平衡浓度高于在混合液中的浓度，溶质从混合液向萃取剂中扩散，从而使溶质与混合液中的其他组分分离。
图2-15-1单级萃取过程示意图由于在液-液系统中，两相间的密度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液-液的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大。
为了提高液-液相传质设备的效率，常常从外界向体系加能量，如搅拌、脉动、振动等。
本实验采用的转盘萃取塔属于搅拌一类。
与精馏和吸收过程类似，由于过程的复杂性，传质性能可用理论级和级效率表示，或者用传质单元数和传质单元高度表示，对于转盘萃取塔、振动萃取塔这类微分接触萃取塔的传质过程，一般采用传质单元数和传质单元高度来表征塔的传质特性。
萃取相传质单元数N OE 表示分离过程的难易程度。
对于稀溶液，近似用下式表示：**ln *2112x x x x x x dxN x x OE --=-=⎰(2-15-1) 式中：N OE ——萃取相传质单元数x ——萃取相的溶质浓度（摩尔分率，下同） x * ——溶质平衡浓度x l 、x 2 ——分别表示萃取相进塔和出塔的溶质浓度。
萃取相的传质单元高度用H OE 表示：OE OE H/N H = (2-15-2)式中：H 为塔的有效高度（m ）。
液液萃取
液－液萃取第一节 概述利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程称为液－液萃取，又称溶剂萃取。
液-液萃取, 它是30年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。
随着萃取应用领域的扩展,回流萃取,双溶剂萃取,反应萃取,超临界萃取及液膜分离技术相继问世, 使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的操作单元之一。
一.萃取操作原理萃取是向液体混合物中加入某种适当溶剂，利用组分溶解度的差异使溶质A 由原溶液转移到萃取剂的过程。
在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。
混合液中欲分离的组分称为溶质。
混合液中的溶剂称稀释剂，萃取剂应对溶质具有较大的溶解能力，与稀释剂应不互溶或部分互溶。
右图是萃取操作的基本流程图。
将一定的溶剂加到被分离的混合物中， 采取措施（如搅拌）使原 料液和萃取剂充分混合混合，因溶质在两相间不呈平衡，溶质在萃取相中的平衡浓度高于实际浓度， 溶质乃从混合液相萃取集中扩散，使溶质与混合中的其它组分分离，所以萃取是液、液相间的传质过程。
通常 ,萃取过程在高温下进行,萃取的结果是萃剂 提取了溶质成为萃取相，分离出溶质的混合液成为萃余相。
萃取相时混合物，需要用精馏或取等方法进行分离，得到溶质产品和溶剂，萃取剂供循环使用。
萃取相通常含有少量萃取剂，也需应用适当的分离方法回收其中的萃取剂，然后排放。
用萃取法分离液体混合物时，混合液中的溶质既可以是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，（如无机盐类）。
当用于分离挥发性混合物时，与精馏比较，整个萃取过程比较复杂，譬如萃取相中萃取剂的回收往往还要应用精馏操作。
但萃取过程本身具有常温操作，无相变以及选择适当溶剂可以获得较高分离系数等优点，在很多的情况下，仍显示出技术经济上的优势。
一般来说，在以下几种情况下采取萃取过程较为有利：⑴ 溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组分之间的相对挥发度接近于一。
⑵ 混合液中的组成能形成恒沸物酸， 用一般的精馏不能得到所需的纯度。
液液萃取实验
化工原理实验
实验9 液-液萃取实验
化工原理实验
一、 实验目的
• ① 了解转盘萃取塔的结构和特点。 • ② 掌握液—液萃取原理和实验方法。 • ③ 掌握传质单元高度的测定方法。
化工原理实验
四、实验方法及步骤
• 1. 实验步骤 • ① 配制标准氢氧化钠溶液（浓度约为 0.028mol/L） • ② 将一定量的苯甲酸溶于煤油中。通过油 泵循环混匀。 • ③用移液管分别取煤油溶液10 mL,（加入 40ml水，经30min搅拌后，在分液漏斗中静 止20min,取下层20ml水，测定苯甲酸的平 衡浓度X*）
化工原理实验
• ④ 开启水阀，将连续相水送入塔内，开启 油阀，将煤油送入塔内,注意并及时调整水 和煤油的流量，使相界面保持稳定。水和 煤油流量之比为4:1.
化工原理实验
• ⑤ 观察塔中两相混合情况，每隔半小时取 塔底出水口进行分析，直到水中苯甲酸浓 度趋于稳定。水相出口样品水溶液 20 mL， 以酚酞为指示剂，用0.028 mol/L的NaOH 标准溶液滴定样品中苯甲酸的含量。 • ⑥ 测定出水口温度(视为实验体系温度)。 • 实验完毕，关闭电源，将塔中和循环槽的 煤油和水放尽。
• 与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂 性，萃取过程也被分解为理论级和级效率； 或传质单元数和传质单元高度，对于转盘 塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般 采用传质单元数和传质单元高度来处理。 传质单元数表示过程分离难易的程度。
化工原理实验
液液萃取概述
液液萃取概述
萃取相E和萃余相R都是均相混合物，为了得到产品A并回收萃 取剂S，还需对这两相分别进行分离。所以，萃取是一个过渡性操作， E相和R相脱溶剂后才能得到富集A或B组分的产品。脱溶剂的方法通 常有蒸馏、蒸发、结晶或其他化学方法。萃取相和萃余相脱除溶剂 后分别得萃取液和萃余液，分别以E′和R′表示。
化原理
化工原理
液液萃取概述
萃取操作是向欲分离的均相液体混合物（原料液）中，加入 一种与其不互溶或部分互溶的液体溶剂，形成两相体系，然后再 利用原料液中各组分在萃取剂中溶解度的差异，实现原料液中各 组分一定程度的分离的操作。选用的溶剂又称为萃取剂，以S表 示；原料液中某一组分在萃取剂中有较大的溶解度，称该易溶组 分为溶质，用A表示；另一组分在萃取剂中完全不溶解或部分溶 解，称该难溶组分为稀释剂（或原溶剂），以B表示。
液液萃取概述
图8－1 萃取过程原理图
液液萃取概述
萃取相E和萃余相R都是均相混合物，为了得到产 品A并回收萃取剂S，还需对这两相分别进行分离。所以， 萃取是一个过渡性操作，E相和R相脱溶剂后才能得到富 集A或B组分的产品。脱溶剂的方法通常有蒸馏、蒸发、 结晶或其他化学方法。萃取相和萃余相脱除溶剂后分别 得萃取液和萃余液，分别以E′和R′表示。
（2）当溶质A的浓度很稀，特别是稀释剂B是易挥发组分时， 若采用精馏方法须将大量的稀释剂B汽化，单位热耗较大，这时可用 萃取先将溶质A富集在萃取相E中，然后对萃取相进行蒸馏，因而使 热量消耗显著降低，如由稀醋酸水溶液制备无水醋酸、从稀苯酚水 溶液中回收苯酚等，均可使用萃取方法。
液液萃取概述
（3）原料液中需分离的组分是热敏性物质时，若直接采用蒸 馏方法分离，需要在高真空下进行，操作费用较高，用普通蒸馏方 法容易受热分解、聚合或发生其他变化，可采用萃取方法进行分离， 如对生化药物、食品、香料等半成品的分离，都是利用萃取的方法 在低温下进行分离。近年来，由于能源短缺，能够节约热耗的萃取 操作在石油、化工、有色金属的冶炼、环境治理及制药等行业中应 用越来越广泛。并且随着科学技术的发展，各种新型萃取技术，如 双溶剂萃取、超临界萃取及液膜分离技术等相继问世，萃取的应用 领域日益扩大，萃取过程将会得到进一步的开发和应用。
化工原理实验-萃取
C 借助外加能量，如转盘塔，振动塔，脉动塔，离心萃取器等。
液滴的尺寸除与物性有关外，主要决定于外加能量的大小。
(3)萃取塔的操作
萃取塔在开车时，应首先将连续相注满塔中，然后开启分散相，分散相必须经凝聚后才能自塔内排出。因此当轻相作为分散相时，应使分散相不断在塔顶分层段凝聚，当两相界面维持适当高度后，再开启分散相出口阀门，并依靠重相出口的π形管自动调节界面高度。当重相作为分散相时，则分散相不断在塔底的分层段凝聚，两相界面应维持在塔底分层段的某一位置上。
H 萃取塔的有效接触高度。
已知塔高H和传质单元数 ，可由上式取得 的数值。 反映萃取设备传质性能的好坏， 越大，设备效率越低。影响萃取设备传质性能 的因素很多，主要有设备结构因素，两相物性因素，操作因素以及外加能量的形式和大小。
4．外加能量的问题
液液传质设备引入外界能量促进液体分散，改善两相流动条件，这些均有利于传质，从而提高萃取效率，降低萃取过程的传质单元高度，但应该注意，过度的外加能量将大大增加设备内的轴向混合，减小过程的推动力。此外过度分散的液滴，滴内将消失内循环。这些均是外加能量带来的不利因素。权衡利弊两方面的因素，外界能量应适度，对于某一具体萃取过程，一般应通过实验寻找合适的能量输入量。
振动塔具有以下几个特点：1）传质阻力小，相际接触界面大，萃取效率较高；2）在单位塔截面上通过的物料速度高，生产能力较大；3）应用曲柄连杆机构，筛板固定在刚性轴上，操作方便，结构可靠。
五、实验操作原则及分析方法
1．操作原则
(1)应先在塔中灌满连续相——水，然后开启分散相——煤油，待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后，通过连续相的出口π形管，调节两相的界面于一定的高度。
化工原理 萃取
化工原理萃取
化工原理中的一种常用技术是萃取。
萃取是一种通过在两个不相溶的相中转移物质的过程。
该过程常用于分离和提取化合物，以及从溶液或混合物中去除杂质。
在萃取中，通常会使用两种相，即有机相和水相。
有机相通常是有机溶剂，可以与待提取物质发生相互作用。
而水相则是用于分离提取物质的溶剂，通常是水或酸碱溶液。
萃取过程的关键是选择合适的有机相和水相，以及调节温度、酸碱度等条件，使得待提取物质能够在两相间分配达到最大程度。
常用的有机相包括醚类、醇类、酮类等，而常用的水相则是酸碱溶液或水。
萃取操作一般分为简单萃取和多级萃取两种方式。
简单萃取是指一次性使用一种有机溶剂进行提取，适用于提取量较少的情况。
而多级萃取则是指使用多种有机相进行多次提取，以提高提取效率和纯度。
在萃取过程中，要注意控制各种条件，如溶剂的选择、溶解度、温度、pH值等。
此外，还需要注意操作的安全性，如通风、
避免火源等。
萃取操作还需要进行后续的分离、过滤、干燥等步骤，以获得纯净的提取物质。
综上所述，萃取是一种常用的化工原理技术，通过在两个不相溶的相中转移物质，实现分离和提取化合物的目的。
在进行萃
取操作时，需要注意选择合适的溶剂、控制条件，并进行后续的分离和处理步骤。
大学化学《化工原理 萃取》课件
联结线的斜率＜0
kA＜1， yA＜xA
§12.1 萃取的基本概念
11
2）分配曲线
yA f (xA)
§12.1 萃取的基本概念
12
4. 温度对相平衡关系的影响
物系的温度升高，组分间的互溶度加大
温度升高，分层区面积缩小
T1＜T2＜T3
§12.1 萃取的基本概念
13
四、三角形相图在单级萃取中的应用
1
§12.1 萃取的基本概念 一、液液萃取简介 1. 萃取原理 利用液体混合液中各组分在萃取剂中的溶解度差异 实现分离的一种单元操作。 溶质 A ：混合液中欲分离的组分 稀释剂（原溶剂）B：混合液中的溶剂
§12.1 萃取的基本概念
2
萃取剂S： 所选用的溶剂
2. 基本过程描述
原料液 A+B
萃取剂 S
2. 萃取剂S与稀释剂B的互溶度
组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。
§12.1 萃取的基本概念
16
Em ax
Em ax
B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最 高浓度ymax’较高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。
§12.1 萃取的基本概念
17
3. 萃取剂回收的难易
对应
最大 萃取
Em ax
液浓 E
度
S MF F MS
F●
R R
E RF R EF
E R F
E MR
E
R ME
M
§12.1 萃取的基本概念
14
五、萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
化工原理萃取的原理和过程
化工原理萃取的原理和过程
化工原理中的萃取是一种分离技术，通过两种或更多互不溶解的液体相中的溶质分子在物理或化学作用下从一个相转移到另一个相，以实现溶质的分离和纯化。
萃取的基本原理是根据溶质在两相之间的相对溶解度不同，利用两相的不溶性将溶质从原始混合物中分离出来。
萃取过程可以分为以下几个步骤：
1. 选择合适的溶剂：根据待分离的目标溶质的性质，考虑到它在溶剂中的溶解度和选择性，选择的溶剂应与混合物的其他组分无相容性。
2. 混合物与溶剂接触：将混合物与溶剂加入一起，并充分搅拌或搅拌以实现溶质的均匀分配。
3. 平衡：让混合物与溶剂在一定的时间内保持接触，使得溶质在两相之间达到平衡分配。
4. 相分离：通过物理或化学手段，使得混合物与溶剂分成两个不溶的相。
根据溶质的亲疏水性，可以利用重力、离心、过滤或蒸发等方法分离两相。
5. 萃取：溶质会根据其相对溶解度的差异，从一个相转移到另一个相。
适当调
整操作条件，如温度、压力、pH值等，以促进溶质在两相之间的传递。
6. 分离和回收：在萃取过程中，根据溶质在两相之间的分配系数和两相的溶解度，可以通过进一步处理两相来分离和回收溶质。
综上所述，化工原理中的萃取利用两相的不溶性和溶质在两相之间的相对溶解度差异，将溶质从混合物中分离出来。
通过选择合适的溶剂、混合物与溶剂接触、平衡、相分离、调整操作条件、分离和回收等步骤，完成溶质的萃取过程。
化工原理下萃取过程的流程与计算
20
1－甘氨酸 2－弗朗鼠李甙 3－大黄素 4－对羟基苯甲酸 5－1,8-二羟基蒽醌 6－水杨酸 7－苯甲酸
不同物质在二氧化碳中得溶解度
21
二、超临界萃取得基本原理
萃取剂
在超临界状 态下,压力 微小变化引 起密度变化 很大,使溶 解度增大
压缩到超 临界状态
液体(或固 升温、降压 体)混合物
萃取 组分
29
第4章 液－液萃取
4、4 其她萃取分离技术 4、5 液－液萃取设备 4、5、1 萃取设备得基本要求与分类
30
萃取因子
4
二、多级逆流萃取得计算
(3)适宜溶剂量得确定
处理量F 一定
S ～S/F ～n
根据工程经验
设备费 操作费
S = (1.1 ~ 2.0)Smin 适宜溶剂用量
5
Y1
Y1 Y1
max
YS
(B / S)
B/S
Xn
XF
最小溶剂用量
6
max B S min
Smin B max
max
T1 < T2 p1 = p2
超临界萃取等压变温流程
25
1－萃取器 2－吸附剂 3－分离槽 4－泵
T1 = T2 p1 = p2
超临界萃取等温等压吸附流程
26
四、超临界萃取得特点
超临界萃取得特点: ①超临界流体密度接近于液体,溶解能力与液体溶剂 基本相同; ②超临界流体具有气体得传递特性,具有更高得传质 速率; ③适合于热敏性、易氧化物质得分离或提纯; ④操作压力高,设备投资较大。
Y1* YS XF Xn
第4章 液－液萃取
4、3 萃取过程得计算 4、3、1 单级萃取得计算 4、3、2 多级错流萃取得流程和计算 4、3、3 多级逆流萃取得流程和计算 4、3、4 微分接触逆流萃取
化工原理萃取
β=f(kA)，kA=f(T，浓度）；一般xB/yB>1。若kA>1， 则一定有β>1； 若kA<1，则β可能大于1或接近1；β↑→效果↑→S用 量↓→能耗↓→产品纯度（yA')↓；
2. 萃取剂S与稀释剂B的互溶度
组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分 层面积。 互溶度↓→分层面积↑→y'max↑。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。
§1 三元体系的液—液相平衡
萃取过程仍以相际平衡为传质极限。 一、组成在三角形相图中的表示方法
组分浓度常用质量分率表示，有时也用体积分 率或摩尔分率。
说明：
①各顶点表示纯组分（A、B、S）； ②任一边上的点表示相关二元混合物； ③三角形内的点代表三元混合物。 ④组成的归一性： ⑤等腰直角三角形最方便，其次是正三角形， 不等腰直角三角形可对相图进行放大、展开。
3. 分配系数与分配曲线
① 分配系数：平衡的两相中
即：
② 分配曲线： yA～xA图
4. 温度对相平衡的影响
① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的面积， 从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。
5. 杠杆规则
① 杠杆规则： E、R与混合总组成点M共线； 各物相的量符合杠杆规则：
作对边水平线或垂线即可确定组成； 归一性。
二、平衡关系在三角形相图上的表示 按组分互溶度，将三元混合液分为：
① A完全溶于 及S中，而B、S不互溶； 完全溶于B及 中 、 不互溶； 完全溶于 不互溶 完全溶于B及 中 部分互溶； ② A完全溶于 及S中，而B、S部分互溶； 完全溶于 、 部分互溶 ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。 互溶， 与 和 与 部分互溶 部分互溶。 与 互溶 第Ⅰ类物系：少于一对部分互溶组分； 第Ⅱ类物系：有两对部分互溶组分；
化工原理 液液萃取PPT教案
第35页/共100页
11.2.2 三角形相图在单级萃取中的应用
萃取相分离设备
原料 F
萃取剂 S 萃取相 E
M
混合器
分层器
萃余相R
S
萃取液 E’
S
萃余相分离设备
萃余液R
单级萃取流程 第36页/共100页
原料 F
萃取剂 S
M
萃取相 E
萃余相R
A
S
萃取液 E’
S
萃余液R’
第13页/共100页
两相接触方式
微 分 接 触
第14页/共100页
级 式 接 触
第15页/共100页
第16页/共100页
第17页/共100页
第18页/共100页
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
萃取操作的应用
对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以 分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。
一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。
联结线
Rn
溶解度曲 线
两相
区
0 B
En
化工原理下萃取过程的流程与计算
化工原理下萃取过程的流程与计算化工原理中的萃取过程是指利用溶剂将目标物质从混合物中分离出来的操作过程。
该过程适用于从可溶液中获得目标物质，或者将两相液体或气体中的目标物质转移至另一相中。
萃取过程的流程一般包括以下几个步骤：1.选择合适的溶剂：根据目标物质的物化性质，选择适合的溶剂。
该溶剂应与混合物中其他成分相互不溶或溶度低。
同时，溶剂的选择还要考虑到需求的目标物质浓度、产率和分离度等因素。
2.混合物预处理：将待萃取的混合物进行预处理，以提高目标物质的相对浓度。
预处理手段可以包括调整溶剂酸碱性、溶剂萃取剂的加入以及混合物的预处理等。
3.萃取过程：在一定温度条件下，将混合物与溶剂充分接触并反应。
在这个过程中，目标物质会从混合物中转移到溶剂中，得到所需的提取液。
4.分离过程：对提取液进行分离，获得目标物质。
分离过程可以采用各类分离工艺，如蒸馏、结晶、过滤等。
萃取过程的计算主要涉及到平衡和热力学方面的内容。
其中，平衡计算主要包括挥发分离计算、浸出平衡计算和溶剂选择计算等。
而热力学计算主要包括传热和传质方面的内容，例如浸出塔传质速率的估算、提取液的热力学性质计算等。
以浸出平衡计算为例，其步骤如下：1.确定混合物的成分：通过实验或其他手段，获得混合物的成分组分，包括所需的目标物质。
2.根据热力学平衡关系，建立分离物质在混合物与溶剂中的分配系数。
该系数表示分离物质在两相中的相对分配情况。
3.在给定温度和溶剂比例下，根据分配系数计算提取液中目标物质浓度。
4.根据计算结果，可以调整溶剂比例、反应温度或溶剂浓度等参数，以提高目标物质的回收率和分离度。
需要注意的是，萃取过程的最终计算结果可能受到外部因素的影响，如反应速率、传质速率、传质过程中的温度变化和浓差极化等。
因此，在进行计算时，需要综合考虑多个因素，进行系统的分析和优化。
综上所述，化工原理中的萃取过程是一种分离技术，其流程包括溶剂选择、混合物预处理、萃取过程和分离过程。
化工原理实验—萃取
化工原理实验—萃取萃取是化工工程中常见的分离纯化技术，其基本原理是将混合物中的目标化合物转移至另一种不相混溶的可溶剂中，从而实现分离纯化。
萃取广泛应用于化工、生物工程、食品行业等领域，具有操作简便、分离效率高、纯度可控等优点。
本实验旨在通过萃取实验，加深学生对萃取原理及操作技巧的理解，提高学生解决工程问题的能力和综合实验操作技能。
实验一：两相萃取分离苯和甲苯实验原理：苯和甲苯是两种不同的有机物，可以用两相萃取法进行分离。
两相萃取法是指两种可相互溶解的液体用分液漏斗分离，其中一种液体通常为水，称为水相，另一种液体为无水溶液，称为有机相。
以苯和甲苯为例，实验原理如下：苯和甲苯对水不溶，可以用水作为萃取剂，使其溶于水相中，从而完成两相分离。
实验步骤：1. 将5 mL苯和5 mL甲苯混合在干净干燥的锥形瓶中，摇匀后记录混合物体积。
2. 将混合液倒入分液漏斗中，加入等体积的水。
3. 将分液漏斗盖住并轻轻摇动，使两相充分混合。
4. 等两相分离后，打开分液漏斗的滴嘴，放出有机相，记录体积。
5. 重复取两组数据。
6. 根据实验数据计算苯和甲苯在水中的分配系数。
实验结果：实验数据如下表所示：混合物体积/mL 有机相体积/mL10 5.5计算分配系数：由于苯和甲苯对水不溶，可以假设二者在水相中的浓度非常接近于0，因此可以利用分配定律（分配系数=有机相中溶质的摩尔浓度/水相中溶质的摩尔浓度）计算分配系数。
在实验中，混合物体积相同，有机相中苯和甲苯的摩尔浓度分别为：由于苯和甲苯的分子量相似，可将它们的平均摩尔浓度作为计算结果（C=（0.043+0.043）/2=0.043 mol/L）。
水相中溶质的摩尔浓度非常接近于0，可认为不对分配系数产生影响。
Kd = (5.5 mL/10 mL)/(4.5 mL/10 mL) ≈ 1.22实验二：萃取纯化对乙酰氨基酚实验原理：对乙酰氨基酚是一种亲水性较强的化合物，可以通过萃取纯化的方法提高其纯度。
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组成在等腰直角三角形坐标图上的表示方法
二、各组分量之间的关系－杠杆规则
M = MA + MB
M A OB M B OA
MA
M
O 和点
MB
A
差点
B
差点
M A OB M AB M B OA M AB
杠杆规则
A
xS zS
液相 R r kg xA、xS、xB
液相 E e kg yA、yS、yB
用质量比 计算方便
YA K A X A
分 配 系 数
萃余相中溶 质的质量比
萃取相中溶 质的质量比
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
y yx
P P
x
分配曲线的作法
第4章 液－液萃取
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
萃取相中 溶质分数
yA k A xA yA k A xA
分配 系数 萃余相中 溶质分数
yA kA xA
yB kB xB
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
萃余相中不含 S ，B 的量不变 液液平衡方程
三角形坐标图
组成的表示方法
液－液萃取过程也是以相际的平衡为极限 三元体系难以用直角坐标系来表示 三元体系的相平衡关系用三角坐标图来表示 在三角形坐标图中常用质量百分率或质量分 率表示混合物的组成 少数采用体积分率或摩尔分率表示的 本教程中均采用质量百分率或质量分率
等边三角形 ——组成的表示方法
√
Ⅱ类物系
溶解度曲线和联结线
A完全溶于B、S, 而B与 S部分互溶 T一定, B与S任意混合 →两个互不相溶的液层 (点L、J ) 总组成为C的二元混合 液中逐渐加入组分A成 为三元混合液 B与S质量比为常数， 故三元混合液的组成将 沿AC线变化
溶解度曲线和联结线
若加入A的量恰好是混合 液由两个液相变成一个液 相时, 相应组成坐标如图 C‘——混溶点或分层点 总组成为D、F、G、H等 二元混合液按上述方法作 实验, 分别得到混溶点D‘、 F‘、G'及H‘ 联L、C‘、D‘、 F‘、G‘、 H’ 及J诸点的曲线为在实验 温度下的三元混合物的溶 解度曲线 若组分B 与S 完全不互溶, 则点L与J 分别与三角形的 顶点B与S相重合
临界 混溶 点
均相 区
共轭相
溶解 度曲 线
联结 线
两相 区
溶解度曲线 (1)－已知联结线
溶解度 曲线
辅助 曲线
溶解度曲线 (2)－已知辅助曲线
辅助曲线和临界混溶点
若要求与已知相成-平衡的另一相 的数据,常借助辅助曲线(也称共轭 曲线)求得 若干联结线数据－辅助曲线 通过点R1、R2...等分别作底边BS 的平行线 通过相应联结线另一端点E1、E2... 等分别作侧直角边AS的平行线 诸线相交于点J、K、... 联结这些交点所得平滑曲线即为辅 助曲线 利用辅助曲线便可从已知 相R(或E) 与之平衡的另一相组成E(或R)
等边三角形 ——组成的表示方法
也可过M 点分别作三 个边的垂直线MN、ML 及MJ 垂直线段ML、MJ 和 MN 的长度比分别代表 A、B、S的组成 右图可知， M 点的组 成为40%A、30%B和 30%S
A
D点
x A 0.40
xS 0.60
M
D
B
S
M点 x A 0.40 xB 0.30 x S 0.30
萃取剂回收的难易与经济性
萃取后的E 相和R 相，通常以蒸馏的方法进行分离 萃取剂回收的难易直接影响萃取操作的费用，在很 大程度上决定萃取过程的经济性 要求溶剂S与原料液组分的相对挥发度要大,不应形 成恒沸物，并且最好是组成低的组分为易挥发组分 若被萃取的溶质不挥发或挥发度很低，而S 为易挥 发组分时，而S 的气化热要小，以节省能耗 溶剂的萃取能力大，可减少溶剂的循环量，降低E 相溶剂回收费用 溶剂在被分离混合物中的溶解度小，也可减少R 相 中溶剂回收的费用
液－液萃取在工业上的应用
湿法冶金中的应用 20 世纪40 年代，原子能工业，铀、钍、镮
等金属提炼 近20年来，低品位有色金属的提取 目前认为只要价格与铜相当或超过铜的有色 金属如钴，镍，锆等等，都应优先考虑溶剂 萃取法 有色金属已逐渐成为溶剂萃取应用的领域
萃取在有色金属主要应用
（1）从矿石的浸出液中提取、富集有价金属。如 低品位氧化铜矿石的生物浸出-萃取-电积工艺。 （2）分离化学性质相近的金属离子。如分离铌钽、 分离锆铪、分离钴镍，以及分离稀土金属元素等。 （3）核工业材料的提取。如铀的分离、富集与提 取。 （4）净化溶液。如从镍电解液中净化除去铜、铁 等杂质离子。
4.1 液－液萃取概述 4.2 液－液相平衡关系 4.2.1 液－液平衡相图 4.2.2 液－液平衡方程与分配曲线
4.2.3 萃取剂的选择
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
萃取相中A的质量分数 萃余相中A的质量分数 萃取相中B的质量分数 萃余相中B的质量分数
萃取操作示意图
4章 液－液萃取和液－固浸取
4.1 液－液萃取概述 4.1.1 萃取的原理与流程 4.1.2 萃取的分类与应用
一、萃取过程的分类
按有无化学反应分类 萃取 物理萃取
化学萃取
√
按萃取级数分类 萃取 单级萃取 多级萃取
√
多级逆流萃取 多级并流萃取
一、萃取过程的分类
按萃取技术分类 单溶剂萃取 膜萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取 双溶剂萃取 萃取 按萃取组分数目分类
萃取操作
萃取相——萃取剂提取了溶质 萃取相为混合物，需要用精馏、蒸发或反萃取等方 法进行分离，得到溶质产品和溶剂，萃取剂供循环 使用 萃余相——分离出溶质的混合液 与精馏比较：当用于分离挥发性混合物时，萃取过 程比较复杂，萃取相中萃取剂的回收往往还要应用 精馏操作 萃取过程：常温操作、无相变、选择适当溶剂可以 获得较高分离系数等优点 技术经济上的优势
第4章 液－液萃取
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握液－液相平衡在三角形 相图上的表示方法，能用三角形相图对单级萃取过 程进行分析和计算。了解多级萃取过程的流程与计 算方法；萃取设备的类型及结构特点。
液-液萃取简介
20世纪30年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术 发展：回流萃取、双溶剂萃取、反应萃取、超临界萃取、液 膜分离技术 萃取成为分离液体混合物很有生命力的操作单元之一 原理：利用原料液中组分在适当溶剂中溶解度的差异 萃取剂： 萃取所用的溶剂 应对溶质具有较大的溶解能力 与稀释剂应不互溶或部分互溶 溶质：混合液中欲分离的组分 稀释剂：混合液中的溶剂
√
萃取
单组分萃取
多组分萃取
√
单组分萃取
混合液中只有一种欲分离的溶质被溶剂萃取 或者其他组分虽然同时萃取, 但不影响欲分离的溶质的质 量要求 单组分萃取的基本原理、操作流程与设计计算的基本关系 式与吸收的基本类似，基本流程： ※单级萃取和并流接触萃取：溶质在萃取剂中的溶解度很 大或溶质萃取要求不高的场合 ※多级错流萃取：萃取率高、操作简单，萃取剂用量大 ※多级逆流萃取：小萃取剂用量获得较高萃取率 ※连续逆流萃取：工业上常用的流程
由联结线求辅助曲线
两种溶解度曲线的互换
由辅助曲线求联结线
E1 R1 R2 E2
两种溶解度曲线的互换
三、液－液平衡相图(溶解度曲线)
2. 温度对溶解度曲线的影响
温度 T
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ～ 溶解度 ～ 两相区
不利于萃 取操作
第4章 液－液萃取
4.1 液－液萃取概述 4.2 液－液相平衡关系 4.2.1 液－液平衡相图 4.2.2 液－液平衡方程与分配曲线
辅助曲线和临界混溶点
P
辅助曲线与溶解度曲线的交点P 通过该点的联结线为无限短, 相当 于这一系统的临界状态——临界混 溶点(平衡液相没有共轭相) 联结线具一定的斜率——临界混溶 点一般不在溶解度曲线的顶点 临界混溶点由实验测得 当已知的联结线很短(即很接近于临 界混溶点)时,才可用外延辅助曲线 的方法求出临界混溶点 三元物系的溶解度曲线、联结线、 辅助曲线、临界混溶点的数据实验 测得，也可从手册或有关专著中查 得
萃取分离有利的情形
⑴ 溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组 分之间的相对挥发度接近于1 ⑵ 混合液中的组成能形成恒沸物，用一般的 精馏不能得到所需的纯度 ⑶ 混合液重要回收的组分是热敏性物质，受 热易于分解、聚合或发生其它化学变化 ⑷ 需分离的组分浓度很低且沸点比稀释剂高， 用精馏方法需蒸馏出大量稀释剂，耗能量很多
液相 M m kg zA、zS、zB
xA zA yA
R M
yS
m r e
e MR r ME
E
xA z A z A yA
B
x B z B yB
S
杠杆规则的应用
MR m RE xA z A xA y A
e
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 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 Ⅰ类物系