溶剂萃取

解:
B 0.70 1 EB
EB 0.3
把EB从0.5降到0.3是容易做到的,只要减少相比即可, 但EA也相应降低, 设β不变, 则
EA EB 5 0.30 1.5
如有效级数n仍为9, 则
A
EA 1
E n1 A
1
1.50 1 1.5010 1
8.82
10 3
b
B A
0.70 8.82 10 3
n 2499 即需要2499理论级才能达到99.95%纯度和80%的收 率，由此可见，用逆流萃取法，难以同时达到高纯度
和高收率
§2.6.1.3 分馏萃取的计算方法
1. Alders公式
A
(EAn1
(EA 1)[(E'A)m 1] 1)(E'A 1)(E'A )m1 [(E'A)m1
1](EA
1)
2. 用图解法推导逆流萃取的计算式
X1
分配比为常数的MCGabe-Thiele图 解
Xf =a+c+e+g ，
因为 tan 1/ R b / c
c b• R
同理 e d • R, g f • R
又 b/a=D
b aD
同理 d=cD, f=eD
故: c a • D • R, e c • D • R a(D • R)2
79.4
PB
b b 1
79.4 79.4 1
98.7%
例3 在上题条件下, 问增加级数，能否使收率达 到70%，纯度达到99.95%?
解：纯度为99.95%, 则要求纯化倍数b等于
b B1 / A1 99.95 / 0.05 2000 B
BF / AF 0.5 / 0.5
A
A
B
b
0.70 2000
Yn
1 R
( X n1
X1) Yo
……
Y3
1 R
(X4
X1)
Yo
Y2
1 R
(X3
X1)
Yo
Y1
1 R
(X2
X1)
Yo
操作线方程
(通常假设Yo=0)
B A
D
1/R
C
MCGabe-Thiele图解
显而易见，进入第n级的水相组分浓度Xf与离开 第n级的有机相浓度Yn为在操作线上的A点（Xf、 Yn），而离开第n级的水相组份浓度Xn与离开第n 级的有机相组份浓度Yn处于平衡状态，故应为过 A点的水平线与平衡线的交点B(Xn，Yn)。从B点 作垂直线交操作线于C，其坐标（Xn， Yn－1）表 示进入第n－1级的水相组份浓度Xn与离开第n－1 级的有机相组份浓度Yn－1。从C点作水平线交平 衡线与D，其坐标（Xn－1、Yn－1）代表离开该级 的水相和有机相平衡浓度，如此继续下去，一直 作到水相出口浓度接近于X1为止，所得之阶梯数， 即为所求理论级数。上图所画的阶梯数为3，即所 求理论级数为3 。
错流萃取示意图 并流萃取示意图
逆流萃取示意图 分馏萃取示意图
回流萃取示意图
§2.6.1.2 逆流萃取的图解及计算
1. 图解法求萃取级数 像蒸馏过程一样，在多级逆流萃取过程中我们可
以利用McGabe-Thiele图解，即利用平衡线与操作 线作图，求理论萃取级数。
多级逆流萃取过程下图所示:
图2-42 逆流萃取示意图
问收率最高能达到多少？
解：收率=φB=1-EB，要使收率大，必须使EB小。但在β 不变的条件下，EB小， EA也小， EA最小的极限不能 小于1，所以EB的最小极限不能小于1/ β=0.2, 即收率 φB不能大于1-0.2=0.8或80%，在此条件下， EA=1，
A
B
b
0.8 2000
4 104
1 n 1
则
A
EA 1
E n1 A
1
2.5 1 2.510 1
1.57 10 4
B 1 EB 1 0.5 0.5
b B A
0.5 1.57 10 4
3.18 103
PB
百度文库
b b 1
3180 3180 1
99.97%
YB B 0.5 50%
例2 例1中的纯度是满意的,但收率太低, 如收率 提高到70%, 问纯度能达到多少?
逆流萃取公式的应用
例1 用P350分离La和Pr, 在有盐析剂存在的条件 下,分离系数可达5, 如选择适当的相比,不难使
EA = Epr= 2.5, EB = ELa= 0.5 若待分离的料液中La,Pr各占50%, 即
BF/AF=1 问经过10级逆流萃取后La的纯度和收率各等于多 少?
解:
假定箱式混合澄清槽的级效率为90%,则有效级数 n=10×90%=9.
3.510 4
EA 1
E n1 A
1
1.50 1 (1.50)n1 1
(1.50)n1 1
0.5 3.510 4
1430
n 1 (log 1431) /(log1.50) 17.9
n 16.9
实际中还要考虑级效率，故实际级数为16.9/0.9=18.8，即19级
• 例4 如分离系数β=5，产品纯度要求99 .95%,
E n1 B
，1则
B 1 EB
纯化倍数b
b
水相出口中 B与A的浓度比 料液中B与A的浓度比
b
B 1 B F
/ A1 / AF
B 1 A1
/ B F / AF
B A
产品B的纯度PB等于
PB
B 1 B1 A1
B1 /A1 B1 /( A)1 1
bBF /AF bBF /( A)F 1
X
X 1 X f
• Va • Va
X 1 X f
E 1 E n1 1
如有A、B两组份，则对A组份:
A
A1 AF
A1 Af
EA 1
E n1 A
1
当EA=1时，根据罗彼塔法则:
lim A
lim
EA 1
E n1 A
1
1 n 1
即
A
1 n 1
而对B组份: B
B1 BF
B1 BF
EB 1
E
n1 B
1
通常EB＜1，
经n级逆流萃取后的总物料平衡：
Va • X f V s • Yo Va • X 1 V s • Yn
Va ( X f X 1 ) V s (Yn Yo )
Va Vs
(X f
X1) Yn Y o
Yn
Va Vs
(X
f
X1 ) Yo
1 R
(
X
f
X1 ) Yo
Yn
1 R
(X
f
X1) Yo
B
(EBn1
(EB 1)[(E'B )m 1] 1)(E'B 1)(E'B )m1 [(E'B )m1
g f • R e • D • R a(D • R)3
X f a aE aE2 aE3 如为n级,则 X f a aE aE2 aE3 aEn
按等比级数求和计算
X f
X1 E n1 1 E 1
引进一个函数、萃余分数φx，定义其为水相 出口组分X的质量流量与料液中组分X的质量流量 之比.