第八章 萃取解析
第八章 液 液 萃 取
第八章液液萃取第一节概述液液萃取是分离液体混合物的单元操作，它是依据待分离溶液中各组分在萃取剂中溶解度的差异来实现传质分离的。
8-1-1 萃取的工艺流程萃取过程通过加入第二相萃取剂的方法将一个难分离的液体混合物变成两个易分离的混合物，萃取装置后通常还设有萃取相和萃余相的回收分离装置。
对于一个合理的萃取工业流程，应着重解决下面三个问题：（1）选择一个合适的萃取剂；(2) 提供一个具有良好传质条件的萃取设备；（3）完成萃取的后续分离过程。
8-1-2 萃取分离的应用场合在下列情况下可以考虑采取萃取操作：（1）分离沸点相近或有恒沸物的混合液。
（2）混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏（3）混合液中溶质A的浓度很稀时第二节液液相平衡8-2-1 三角形相图一、组成表示方法三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角三角形坐标图两种。
在三角形坐标图中，每个顶点分别代表一个纯组分，三条边上的任一点代表一个二元混合物系，第三组分的组成为零。
三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系。
二、物料衡算和杠杆定律物料衡算在三角形相图中满足杠杆定律，可由此得到组成和量的相互关系：E=⋅E⋅MMRR上式表明由溶液R和E混合后得到的混合液组成点M必定在直线RE上，其在线上的位置可由杠杆定律给出；反过来，若混合液M可以分为R和E两部分，已知点M和R（或E），可由杠杆定律在直线MR（或ME）上定出点E（或R）的位置和组成。
通常将M称为R与E的和点，而R（或E）为M与E（或R）的差点。
8-2-2 部分互溶体系的平衡相图一、溶解度曲线、联结线及临界混溶点溶解度曲线用来表示三元部分互溶体系的A、B和S的相平衡关系，它是在一定的温度和压强下由实验测定的。
溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外为单相区。
处于两相区内状态点的溶液在达到平衡，静置后会形成两相，两相组成的坐标点应处于溶解度曲线上。
互为平衡的两相的组成点的连线为联结线。
第八章液液萃取
三角形的三条边，按顺时针方向， 三角形的三条边，按顺时针方向， 分别标上刻度，一般取5等分， 分别标上刻度，一般取5等分，标号
0.2 F 0.4 0.6 0.8 S
B
分别从0.0 0.2、0.4、0.6、0.8、 0.0、 三角形相图的组成表示 分别从0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、 方法 1.0。单位为质量分率。 1.0。单位为质量分率。
二、基本过程
1.过程简图 参见图8 所示。 参见图8-1所示。
四个要素
主要设备 物流方向 组分名称 表示符号
萃取分离醋酸-水的 图8-1 萃取分离醋酸 水的 工艺流程
应用场合
• 分离沸点相近或有恒沸物的混合液 • 混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免 混合液中含有热敏物质， 物料受热破坏 • 萃取-脱溶剂联合 萃取-
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
直角坐标系中图解计算
Y A － / S)( X A −X A)＋S Y E ＝ (B R F
8-3-2 多级错流过程
●
流程
●
计算
一般已知: 一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成w 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成y 和萃余相的组成w 溶剂的量S和组成yS和萃余相的组成wRA
（3）粘度大的液体宜作为分散相；对填料、筛板润湿性 粘度大的液体宜作为分散相；对填料、 较差的液体宜作为分散相；成本高、易燃易爆的液 较差的液体宜作为分散相；成本高、 体宜作为分散相。 体宜作为分散相。
8-5 过程和设备的强化与展望
●
萃取过程的强化
●
其它单元操作的耦合
●
超临界萃取
●
固相微萃取
萃取ppt
1一细胞悬浮液 2一细胞破碎机 3一冷却器 4 －PEG、盐贮罐 5一混合器 6一离心机 7一废渣相贮罐 8一暂存罐 9一盐贮罐 10一酶液贮罐
离子交换树脂是一种具 有网状立体结构、且不溶于 酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物．离子交换树 脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具 有立体结构的网络骨架，另一部 分是可移动的活性离 子。 当树脂处在溶液中时，其上的活性离子可与溶液中 的同性离子产生交换过程。这种交换是等当量 进行的。 如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的 阳离子发生交换，称阳离子交换树脂； 如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴 离子，称阴离子交换树脂。
2. 弱酸性阳离子交换树脂 这类树脂的活性基团有羧基-COOH，酚 羟基-OH等，它们的电离程度小，交换性能受 溶液pH的影响很大，其交换能力随溶液pH的 增加而提高。在酸性溶液中，这类树脂几乎不 发生交换反应. 对于羧基树脂，应该在pH>7的溶液中操作， 而对于酚羟基树脂，应使溶液的pH＞9。和氢 离子结合能力强，再生容易。
降低温度对热敏产物的提取有利。
但另一方面，降低操作温度会使粘度增大，扩散系 数减少， 并增加整个系统的冷却负荷和动力消耗，所 以应对这些因素加以 综合考虑，然后选取适合的温度。
3.盐的影响 无机盐的存在可降低溶质在水相中的 溶解度，有利于溶质向有机相中分配。 盐加入料液中，使萃余相的密度增大， 有利于相分离。
萃取-课件
乳化现象
有机相 水相
乳化层
水包油（O/W）型 油包水（W/O）型
乳浊液的破坏措施
物理法：离心、加热，吸附，稀释 化学法：加电解质、其他表面活性剂 * 转型法 加入一种乳化剂，条件： ① 形成的乳浊液类型与原来的相反，使原乳浊液转型 ② 在转型的过程中，乳浊液破坏，控制条件不允许形成 相反的乳浊液， * 顶替法 加入一种乳化剂，将原先的乳化剂从界面顶替出来： ① 形成的乳浊液类型与原来的一致 ② 它本身的表面活性 > 原来的表面活性 ③ 不能形成坚固的保护膜。
1 你能叙述一下四氯化碳萃取碘水的过程吗？
我们把四氯化碳称为萃取剂，碘水中的水 2 称为原溶剂，你能归纳出选择萃取剂的原
则吗？
3 请你给萃取下一个定义
b. pH值
c. 相比 影响分配系数，影响物质解离情况
d. 盐分
溶媒比＝溶媒体积/萃取体积
溶媒比↑萃取效果↑溶媒回收费用↑
e. 乳化程度
盐分影响分配系数
尽量破坏乳浊液，如轻度乳化，要加热过滤离心（热 敏物质不用热）；重度乳化，加SDS、溴化十五烷基 吡啶等去乳化剂。
pH的影响
pH对表观分配系数的影响（pH ~ K） pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性 物质分配在水相。 对弱酸随pH ↓K ↑, 当pH << pK 时， K→K0
当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时生化物质倾向于在两相之间进行分配当条件选择得恰当时所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移集中到一相中而原来溶液中所混有的其它杂质如中间代谢产物杂蛋白等分配在另一相中这样就能达到某种程度的提纯和浓缩
本章主要内容
1.萃取概念及基本原理 2.萃取的操作过程 3. 萃取过程的影响因素
呼和浩特市第二中学高中化学必修二第八章《化学与可持续发展》知识点复习(含解析)
一、选择题1．下列说法不正确的是A ．河流入海口三角洲的形成与胶体的聚沉有关B ．纯碱和小苏打都可以作食品添加剂C ．向某些食品中添加少量还原铁粉可以达到补铁的目的D ．CO 2是温室气体，是大气污染程度的重要指标2．海水是重要的资源，可以制备一系列物质．下列说法错误的是A ．步骤②中，应先通3NH ，再通2COB ．步骤③中可将22MgCl 6H O 晶体在HCl 气流中加热脱水C ．除去粗盐中2-4SO 、+2Ca 、+2Mg 等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是：NaOH 溶液2BaCl →溶液23Na CO →溶液→过滤→盐酸D ．步骤④、⑤、⑥反应中，溴元素均被氧化3．著名的Vanviel 反应为：12H 2S+6CO 2h υ→光合硫细菌C 6H 12O 6+6H 2O+12S↓，下列说法错误的（ ）A ．该反应将光能转变为化学能B ．该反应原理应用于废气处理，有利于环境保护和资源再利用C ．每生成1molC 6H 12O 6转移24×6.02×1023个电子 D ．H 2S 、CO 2均属于弱电解质4．金属材料的制造与使用在我国已有数千年历史。
下列文物不是由金属材料制成的是 A ．陕西西安秦兵马俑B ．山西黄河大铁牛C ．“曾侯乙”青铜编钟D ．南昌“海昏侯”墓中出土的金饼 5．下列说法正确的是A ．淀粉和纤维素的化学式均为(C 6H 10O 5)n ，故两者互为同分异构体B ．苯和甲苯互为同系物，均能使酸性KMnO 4溶液褪色C ．淀粉、油脂、蛋白质都是高分子化合物，均能发生水解反应D ．煤的气化和液化可获得清洁的燃料或化工原料6．化学无处不在，下列说法错误的是A ．《元丰行示德逢》里“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”涉及化学反应22N +O 2NO 放电B ．举世轰动的“超级钢”(含Mn10%C0.47%Al2%V0.7%、、、)是一种新型合金C ．中国传统制作油条的口诀是“一碱、二矾、三钱盐”，其中的“碱”是火碱D ．根据化学学科核心素养之一(证据推理与模型认知)可推知3Cr(OH)胶体也可吸附悬浮杂质7．下列说法错误的是A ．正常雨水的pH 为7.0，酸雨的pH 小于7.0B ．严格执行机动车尾气排放标准有利于防止大气污染C ．使用氯气对自来水消毒过程中，生成的有机氯化物可能对人体有害D ．食品厂产生的含丰富氮、磷营养素的废水不可以长期排向水库养鱼8．如图是工业“从海水中提取镁”的简易流程示意图。
萃取
《化工原理》第八章萃取一、填空题1.萃取过程是 .答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程.2.萃取是利用原料液中各组分的差异而实现分离的单元操作.答案:在合适的溶剂中溶解度.3.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为区,曲线外为区.萃取操作只能在区进行.答案：两相区；均相区；两相区4.萃取操作中选择溶剂的主要原则是，和。
答案：较强的溶解能力，较高的选择性，易于回收。
5.分配系数是指一定温度下，之比。
数学表达式为。
kA<1意味着。
答案：三元混合液中的两个液相达到平衡时，溶质A在萃取相E和萃余相R中的组成之比。
KA =yA/xA; yA> xA,即在萃取相中，稀释剂B的组成高于溶质A的组成。
6.选择性系数β与分配系数kA的关系是，选择性系数β与精馏中相当。
β值越小，越。
答案：β= kA xB/ yB；相对挥发度α；不利于组分的分离7.多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比越大则所需理论级越，操作点越 S点。
当溶剂比为最小值时，理论级数为，此时必有的重合。
答案：少；靠近；无穷大；连接线和操作线。
8.在B-S部分互溶物系中加入溶质组分A，将使B-S互溶度。
适当降低操作温度，B-S的互溶度将。
答案：增大，减少；。
9.萃取操作依原料液和萃取剂的接触方式可分为和两类。
答案：级式接触萃取，微分接触萃取。
10.萃取因子Am 的物理意义是，当Am=1时，说明，当Am=无穷大时，说明。
答案：平衡线斜率与操作线斜率之比；溶质A在萃取相中含量等于在萃余相中含量等于在萃余相中的含量；溶质A在萃取相中含量等于零。
11.萃取操作是利用原料液中各组分的差异实现分离的操作。
答案：溶剂中溶解度12.在溶解度曲线上萃取相与萃余相重合的点称为。
答案：溶点（或褶点）13.度曲线是封闭型曲线时，该物系应是第类物系。
答案：一）14.液-液萃取操作中常出现的影响分离效率的现象有液泛和。
答案：轴向返混15.多级逆流萃取操作线斜率为______________。
关于萃取的知识点总结
关于萃取的知识点总结一、萃取的原理1.1 分配定律分配定律是萃取原理的基础，它描述了在两种不相溶的溶液之间，溶质在两相之间的分配比例是恒定的。
具体表达式如下：\[K = \frac {C_{2}}{C_{1}}\]其中，K为分配系数，\(C_{1}\)为溶质在溶剂1中的浓度，\(C_{2}\)为溶质在溶剂2中的浓度。
1.2 萃取的原理在进行萃取时，通过控制溶剂和混合物的接触时间、温度、pH值等条件，使得目标物质按照其在两种相中的亲和性进行转移，达到目标成分的分离和富集。
1.3 萃取的类型萃取可以分为固相萃取、液液萃取、液固萃取等不同类型。
其中，液液萃取是最常见的一种，通过两种不相溶的液体来实现萃取分离。
1.4 萃取的影响因素萃取效果受到多种因素的影响，包括溶剂的选择、pH值、温度、混合物中其他成分的影响等。
二、萃取的方法2.1 溶剂萃取溶剂萃取是常见的一种萃取方法，通过选择具有亲和性的溶剂来使目标成分从混合物中分离出来。
溶剂萃取分为分离漏斗法、蒸馏法等不同方法。
2.2 固相萃取固相萃取是一种利用固相吸附剂来进行萃取分离的方法，包括固相萃取柱、固相微萃取等不同形式。
固相萃取具有分离效率高、操作简便的优点。
2.3 超临界流体萃取超临界流体萃取是一种基于超临界流体的化学分离技术，具有温和条件、高效率、环保等优点。
2.4 萃取的自动化技术随着化学分析技术的进步，萃取技术也在不断发展。
自动化萃取系统可以实现自动化、高通量的样品处理，提高了分析效率。
三、萃取的应用3.1 化学工业中的应用在化工生产中，萃取是一种重要的分离技术，被广泛应用于原料提纯、产品分离、废水处理等方面。
3.2 生物医药领域的应用在药物制备和生物样品分析中，萃取是一种关键的预处理步骤，可以实现对目标分子的富集和净化。
3.3 环境分析中的应用在环境监测和分析中，萃取技术可以实现对环境样品中有害物质的检测和定量分析。
3.4 食品安全领域的应用在食品安全监测中，萃取技术可以实现对食品中有害残留物质的检测，保障食品质量和食品安全。
8第八章萃取讲解
D´F´G´ H´ C´
溶解度曲线 E
再对总组成为D、F、G、H等
R
B LC D F G
H JS
二元混合液按上述方法做实验，
分别得到混溶点D'、F'、G'及H'，连L 、C'、D'、F'、G'、H'及J 诸点的 曲线为实验温度下该三元物系的溶解度曲线。
8-1-2 液-液平衡的相图表示
yA xA
(8 -1)
同样，对组分B，其表达式为
kB
R xA
萃余相
萃余液 R'
沉降分层 脱除溶剂
图8-1 单级萃取操作示意图
1.混合液中组分的相对挥发度接近“1”或者形成恒沸 2.溶质在混合液中浓度很低且为难挥发组分。 3.混合液中有热敏性重要组分。
溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，但萃取剂 S与稀释剂B不互溶
三元物系
溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，稀释剂B 与萃取剂S也可部分互溶
对于一个三元体系，一般将原料液中一个组分有较大溶解度的 称为溶质，以A表示；对另一组分完全不溶解或部分溶解的称为 原溶剂(或称稀释剂)，以B表示；选用的溶剂又称为萃取剂，以S 表示。
萃取过程中将含萃取剂多的一相称为萃取相，以E表示；含原 溶剂多的一相称为萃余相，以R表示；萃取相和萃余相脱除溶剂 后分别得萃取液和萃余液，以E' 和R' 表示。
A
1.0 -
0.8 - 0..2
0.6 -
0..4
0.4 -
. 0..6 P
0.2 -
0..8
B
│
│
│
│
1.0 0.8 0.6 0.4
萃取分离讲解 ppt课件
● 溶剂萃取 ● 索氏萃取（提取） ● 微波萃取
PPT课件
1
§4.1 溶剂萃取(Solvent extraction)
溶剂萃取是利用液-液界面的平衡分配关系 进行的分离操作。液液界面的面积越大，达 到平衡的速度也就越快。因此要求两相的液 滴应尽量细小化。平衡后，各自相的液滴还 要集中起来再分成两相。通常溶剂萃取指物 质由水相转入另一与水相不互溶的有机相后 实现分离的方法。
M n nHR有 MRn有 nH
Kex
[ MRn ]有 [ H ]n [ M ][ HR]n有
当萃取反应达到平衡时，金属离子在两相中的分
配比为：
[
D
[
CM ]有
[ MRn ]有
CM ]水 [ M n ] [ MRn ]
上式可进一步简化：
D
[ MRn ]有 [ M n ]
PPT课件
6
Ni2+
CH3 C N OH
+2
Ni(H2O)62+
CH3 C N OH
丁二酮肟
H
O
O
CH3 C N
N C CH3
Ni
CH3 C N
N C CH3
O
O
H
中和电荷
NiDx2/CHCl3
引入疏水基
萃取剂----“运载工具”
PPT课件
7
亲水性水合阳离子→中性疏水螯合物→ 萃入有机相
+
8-羟基喹啉
PPT课件
28
索氏 (Soxhlet) 萃取器
常将试样置于索氏萃取器中，用 溶剂连续抽提，然后蒸出溶剂， 便可达到含量较原试样增加上百 倍的试液，有利于后续的测定。
chapter 8-_萃取解读
萃余相
remain phase
萃取相
extract phase F
单相区 E M
R 两相区
联结线（共轭线）： RE
2019/2/25
萃取操作区域
11
2）溶解度曲线的实验方法
★
E3
R2 R1 R3 M3 M2 M1 E2
E1
2019/2/25
12
2、辅助曲线和临界混溶点
辅助线的作法 ★ ★
辅助线的作用：
若是液体称为液—液萃取(L 萃取过程及分类
— L) 若是固体称为固—液浸取(S — L)
萃取液E’
萃取相E
混 合
分 离
萃余相R
溶剂回收 溶剂回收
萃余液R’
液体 (L)
2019/2/25
回收的主要成分在E’中则称为萃取过程 回收的主要成分在R’中则称为洗涤过程2
萃取的基本流程
单级萃取或并流接触萃取 多级错流萃取 单组分萃取
2019/2/25 9
2、杠杆法则
•三点共线 M点：合点 D、C：差点 •线段成比例
——萃取物料衡算的依据
★
● ●
C
D MC C MD
C DM M CD
●
D
D CM M CD
2019/2/25 10
8.1.4 液-液平衡关系在三角形相图上的表示法
1、溶解度曲线与联结线（共轭线）
1）溶解度曲线 共轭相： R相和E相 三元物有两对 部分互溶时
★
7
8.1.3 组成在三角形相图上的表示方法
1、三元组成在三角形相图中的表示法
A K 正三角
三个顶点：纯物质 三条边上的点：二元 混合物的组成 H点的 组成为
萃取原理(图文参照)
第八章萃取§1 概述8-1 萃取概念及应用我们以手工洗衣服为例，打完肥皂、揉搓后，如何将肥皂沫去除呢？用清水多次漂洗，这是人们熟知的过程。
多次漂洗的过程即为化工中的液-固萃取过程。
如图8-1所示，漂洗次数越多，衣服与肥皂沫分离越完全，衣服越干净。
图8-1的衣物漂洗过程为错流萃取过程。
清水称作萃取剂，含沫水为萃取相，衣物和沫为萃余相。
皂沫为溶质A。
经验还告诉我们，每盆水揉搓的时间越长（即萃取越接近平衡），拧得越干（即萃取与萃余相相分离越彻底），所用漂洗次数越少（即错流级数越少）。
图8-1 错流萃取示意图萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。
例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。
如图8-2所示。
图8-2萃取示意图萃取用于沸点非常接近、用一般蒸馏方法分离的液体混合物。
主要用化工厂的废水处理。
如染料厂、焦化厂废水中苯酚的回收。
萃取也用于法冶金中，如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中萃取铊、锗等。
制药工业中，许多复杂有机液体混合物的分离都用到萃取。
为使萃取操作得以进行，一方面溶剂S对稀释剂B、溶质A要具有不同的溶解度，另一方面S与B必须具有密度差，便于萃取相与萃余相的分离。
当然，溶剂S具有化学性质稳定，回收容易等特点，则将为萃取操作带来更多的经济效益。
萃取过程计算，习惯上多求取达到指定分离要求所需的理论级数。
若采用板式萃取塔，则用理论级数除以级效率，可得实际所需的萃取级数。
若采用填料萃取塔，则用理论级数乘以等级高度，可得实际所需的萃取填料层高度。
等级高度是指相当于一个理论级分离效果所需的填料层高度，等级高度的数据十分缺乏，多需由实验测得。
萃取理论级数的计算，仍然离不开相平衡关系的物质平衡关系。
§2 萃取溶解度曲线8-2 三角形相图表示法以A、B、S作为三个顶点组成一个三角形。
三角形的三个顶点表示纯物质，一般上顶点表示溶质A，左下顶点表示稀释剂B，右下顶点表示溶剂S。
第八章萃取详解演示文稿
单级 三级错流
三级逆流
φ
1/4
1－φ 0.75
溶剂用量 1
1/64 0. 984
3
1/40 0.975
1
第23页，共55页。
萃取过程对萃取剂要求：
①选择性好； ② 萃取容量大；③ 化学稳定性好；④ 分相 好；⑤ 易于反萃取或精馏分离；⑥ 操作安全、经济、毒性 小
常用的工业萃取剂
醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇 醚类：二异丙醚；乙基己基醚 酮类：甲基异丁基酮；环己酮 酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯
特点：可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工业上广泛
采用。
第18页，共55页。
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中加入料液，并逐 渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃取剂，
并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂 移动的方向相反，故称为逆流萃取。在逆流萃取 中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取 相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓
乳浊液的破坏措施
物理法：离心、加热，吸附，稀释
化学法：加电解质、其他表面活性剂
➢转型法
加入一种乳化剂，条件：
① 形成的乳浊液类型与原来的相反，使原乳浊液转型
② 在转型的过程中，乳浊液破坏，控制条件不允许形成相反的 乳浊液， ➢ 顶替法 加入一种乳化剂，将原先的乳化剂从界面顶替出来： ① 形成的乳浊液类型与原来的一致 ② 它本身的表面活性 > 原来的表面活性 ③ 不能形成坚固的保护膜。
第八章萃取详解演示文稿
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优选第八章萃取
第2页，共55页。
溶质：混合液中欲分离出的物质，以A表示； 稀释剂(原溶剂)：混合液中的其余部分，以B表示；
萃取分离讲解PPT课件
工艺条件的优化
总结词
工艺条件对萃取分离效果具有重要影响，优化工艺条件可以提高分离效率和纯 度。
详细描述
通过实验确定最佳的萃取温度、压力、搅拌速度和时间等工艺参数。根据实际 情况调整工艺条件，以实现高效、低能耗的分离过程。
新型萃取分离技术
总结词
随着科技的发展，新型萃取分离技术不断涌现，为复杂体系的分离提供了更多选 择。
压力
压力对液体的沸点和相平衡有影响，进而影响萃取分离效 果。加压可以提高萃取剂的溶解度，但也可能增加设备投 资和操作成本。
停留时间
萃取剂在料液中的停留时间也会影响分离效果，过短的停 留时间可能导致萃取不充分，而停留时间过长则可能引起 逆向扩散和萃取剂的损失。
料液的性质
浓度与组成
料液中目标物质的浓度和组成直接影 响萃取分离的效率和经济性。浓度越 高，分离效果通常越好，但也可能导 致萃取剂用量增加。
萃取分离讲解
目录
• 萃取分离简介 • 萃取分离过程 • 萃取分离设备 • 萃取分离的影响因素 • 萃取分离的优化与改进 • 萃取分离案例分析
01
萃取分离简介
定义与原理
定义
萃取分离是一种利用物质在两种不混 溶液体中的溶解度差异，将目标物质 从一种溶剂转移到另一种溶剂中的分 离技术。
原理
基于不同溶剂对目标物质的溶解度不 同，通过选择适当的溶剂，使目标物 质在两相之间进行有效的转移和分离。
萃取剂的密度和粘度对分离 效果也有影响，密度差异有 助于相的分离，而粘度过高 可能导致流动性能降低。
工艺条件
温度
温度对萃取分离过程的影响显著，温度升高通常能提高传 质速率，但也可能导致萃取剂分解或料液中物质的热分解 。
搅拌强度
第八章 萃取-萃取计算
第八章 萃取 第八章 萃取
王华军 华中科技大学化学与化工学院 2011.6
提 纲
• 8.1。液液萃取过程概述 • 8.2。三元体系液液相平衡 • 8.3。萃取过程的计算
教学重点： (1)三元体系液夜平衡相图，分配曲线 (2) 萃取过程计算，单级，多级错流，多级逆流
8.1 液液萃取过程 8.1.1 萃取过程的原理
8.3.2.1 B,S完全不互溶物系
Y
Y1 Y2 Y3 Y4 b5 YS 0 -B/S5
b1 b4 b3 -B/S4 a5 a4 X3 b2 -B/S3 a3 X2 -B/S2 a2 X1
分配曲线 -B/S1
a1 XF X
Xn X4
8.3.2.1 B,S完全不互溶物系
• (2) 解析法 • 若分配曲线为过原点的直线，即分配系数K为一常数，则 可通过解析计算确定多级错流萃取的理论级数。 • 任意m级的两相平衡关系为
8.1.1 萃取过程的原理
(3) 基本过程
加料 混合 分相 排除 纯化和回收
萃取相E (S+A+B) 混合液 A+B
搅拌 萃取剂 (溶剂S)
萃余相 R (B+A+S)
8.1.2 液液萃取过程的特点
• (1) 萃取过程中相互接触的两相均为液相，在萃取设备中两相 应先进行紧密接触，以加强并完成传质过程，然后依靠两相之 间的密度差或外界输入能量(精馏)进行两相的分离。 • (2) 萃取过程中两液相间的密度差、界面张力以及两液相的黏 度等物理性质是十分重要的因素。 • 气液传质：填料表面，液相对表面润湿性能越好，分离效 • 果越好； • 液液传质：分散相液滴群与连续相之间进行，要求填料能 • 很好的分散液滴群，且其表面不被分散相所润 • 湿，防止液滴群的聚集。 • (3) 液液萃取过程中，通常两相密度差小、黏度和界面张力 • 大，因此，轴向混合对过程的不利影响比在精馏和吸收过 程中更为严重。
第8章 萃取
①三角形相图 2. 平衡关系
溶解度曲线、联结线、混溶点、褶点(或称 临界混溶点)、 辅助曲线等概念
yA yB ②分配曲线 kA = kB = xA xB 温度和压力对相平衡关系的影响：
●压力：影响较小,可忽略； ●温度：温度升高，溶解度增大 , 两相区减小,
不利于萃取操作。
3. 萃取计算 ①部分互溶物系
（3）溶剂与原溶剂的互溶度 溶剂与原溶剂的互溶度
B 、S 互溶度小，两相区大， y B ↓ β 也越大， 对萃取有利。
当 B、S 完全不互溶， y B =0
β →∞，选择性最好。
（4）溶剂的可回收性 采用的方法是：蒸馏，蒸发，结晶等方法。 （5）溶剂的物理性质 密度差，界面张力，粘性 密度差大，界面张力适中，粘度较低。 （6）稳定性，腐蚀性，价格。 。5Leabharlann 萃取设备 了解结构、工作原理、特点
1.以纯溶剂S单级萃取分离A、、B 混合液。 已知 F = 200kg。 量从原料液中的0.3降到萃 余液中的0.1(质量分率)。 试求：S = ? E = ? 若用含少量A的溶剂作为萃取剂， 分离要求
1.0 A
不变， 定性分析萃取相的量是增大还是减小？
0.6 0.4
4.B-S部分互溶物系的单级萃取操作中， 在维持相同萃余相浓度条下，若用含有 少量溶质的萃取剂S‘代替溶剂S，则萃取 相E量与萃余相量R之比将 （增加 增加、 增加 不变、减少）；萃取液的浓度将 （增 加、不变 不变、降低）。 不变 5.分离某原料液，溶剂用量和分离要求 一定时，多级逆流萃取比多级错流萃取 所需的理论级数 。 （多、少） 少
各级物料衡算 qmEi+1 − qmRi = qmEi − qmRi−1 = qmD (8.3.6)
萃取的基本原理分析
萃取的基本原理
------影响萃取操作的主要因素
• 萃取过程为液-液相传质，操作压力对萃取 操作基本无影响。萃取剂与溶质大都为有 价值的工业原料，必须分别回收，因此， 萃取剂的选择是影响萃取操作的主要因素。 适宜的萃取剂是萃取过程能够经济合理地 进行的关键。此外，影响萃取操作的因素 还有温度及传质设备等。
• 当β≤1时，组分A与B在萃取相中的浓度比小 于或等于在萃取相中的浓度比，不能用萃 取的方法分离；故所选萃取剂的β值应大于 1. β与溶质A在共轭相的分配系数Ka有关， 影响Ka的因素均影响β。选用良好的萃取剂， 利于提高萃取过程的速率，使操作简单， 并利于获得纯度较高的溶质A。
2.萃取及原溶剂在萃取剂中的溶解度
• 书例题8-2
3.萃取剂的密度与界面张力
• 萃取剂的密度与界面张力都是影响分层速 率的重要因素。萃取剂与溶剂间的界面张 力大时，细小液滴易凝结，利于萃取相与 萃余相分层，但过大则液体不易分散，两 者接触面积变小，是传质速率降低；界面 张力小时，虽利于液相分散，可提高传质 速率，却使液滴过于细小，难以聚结。严 重时还会发生乳化现象，使液相难以分层。 实际生产中，分层速率更为重要，故一般 多选用界面张力较大的物质做萃取剂。
4.萃取剂回收的难易
• 萃取的回收方法有物理法和化学法两种。 • 物理法：利用萃取剂与溶质A挥发度的差异，
运用蒸馏或蒸发技术来分离萃取剂与溶质A， 或通过降低温度使溶质A结晶析出，这些方 法称为物理法。 • 化学法：向萃取相中加入某种化学物质， 使其与溶质A形成不溶于萃取剂的盐类，实 现萃取剂与溶质分离的方法称为化学法 • 选择回收方法时，需兼顾可行性与经济性。
高中化学萃取原理
高中化学萃取原理
萃取是一种将混合物中分离出所需成分的分离技术，它基于成分在两种不同相之间分配系数不同的原理。
当两种不同相接触时，成分会根据其在两相中的溶解度差异而在两相之间分配。
在高中化学中，我们通常使用液液萃取。
该方法利用了不同溶剂对成分的溶解性不同的特性。
通常，一个相是有机溶剂，另一个相是水。
这两种相之间的界面称为萃取界面。
萃取的原理基于分配系数。
分配系数（K）是一个描述成分在
两相间分布情况的参数，其定义为目标成分在有机相中的溶解度与其在水相中的溶解度之比。
当分配系数越大时，目标成分在有机相中的溶解度越大，意味着其从水相中更容易转移到有机相中。
萃取过程中，混合物首先与一种溶剂（通常是有机溶剂）接触，使得目标成分部分溶解于有机相中。
然后，两相中的溶液分别经过分离器分离开来。
这种方法的关键是选择一个合适的溶剂，使得目标成分在有机相中具有较高的溶解度，从而实现有效的分离。
适当选择萃取剂是萃取过程的重要一步。
通常，我们选择溶解度较大的有机溶剂，以实现目标成分的高效分离。
此外，温度、压力和物质浓度等因素也可以影响萃取过程。
总而言之，萃取是一种利用不同溶剂之间成分分配系数差异的分离技术。
在液液萃取中，通过选择适当的有机溶剂和控制条
件，可以实现目标成分的高效分离。
这种方法在化学分离和制备中具有广泛应用。
化工原理-萃取11
4.4.3 萃取设备的选择 〔1)稳定性及停留时间 有些物系的稳定性很差，要求停留 时间尽可能短，选择离心萃取器比较适 宜。反之，在萃取过程中伴随有较慢的 化学反应，要求有足够的停留时间，选 择混合—澄清槽比较合适。
(2)所需理论级数 对某些物系达到一定的分离要求，所需 的理论级数较少，如2—3级，各种萃取 设备都可以满足。如果所需的理论级数 为4—5级，一般选用转盘塔、脉冲塔和 振动筛板塔。如果所需的理论级数更多， 可选用有外加能量的设备，如混合—澄 清槽、脉冲筛板塔、住复振动筛板塔等。
6离心萃取器
离心萃取器的优点是结构紧凑，生产强度 高，物料停留时间短、分离效果好，特别 适用两相密度差小、易乳化、难分相及要 求接触时间短、处理量小的场合。缺点是 结构复杂、制作困难、操作费高。
它适合于处理 两相密度差很 小或易乳化的 物系。波德式 离心萃取器的 传质效率很高， 其理论级数可 达3一12。
液液萃取，又称溶剂萃取，是分离液体 混合物的一种单元操作。 原理：各组分在溶剂中溶解度的不同，对 液体混合物进行分离。 组份：萃取剂，以S表示 溶质组分，用A表示， 溶剂或稀释剂，用B表示。
1.2萃取流程：
1.3 萃取过程
萃取操作包括以下三个过程：
(1)混合传质过程：原料液和萃取剂充 分接触，进行传质，相际转移。 (2)沉降分层过程：萃取相和萃余相， 因密度差而分层。
4.3.2 Ｂ与Ｓ不溶
对全过程作溶质的物料衡算
4.3.３溶剂比（Ｓ／Ｆ）和萃取剂最小用量
当Ｓ／Ｆ小到 Ｓmin时，某 一操作线与联 接线重合，操 作线与分配线 相交或相切， 所用理论级数 为无穷多
4.4 微分接触式逆流萃取的计算
微分接触式逆流萃取操作是萃取相和萃 余相逆流微分接触，通常在塔式设备(如 喷洒塔、脉冲筛板塔等)中进行，其流程 如图所示。重相(如原料液)从塔顶进入塔 中，从上向下沉动，与自下向上流动的 轻相(如萃取剂)逆流连续接触，进行传质， 萃取结束后，两相分别在塔顶、塔底分 离，最终的萃取相从塔顶流出，最终的 萃余相从塔底流出。
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未被萃取的分率
n
E 1 E n1 1
理论收率 特点：
1n
E n1 E E n1 1
收率较高（比错流低）
溶剂的用量小，回收费用低
工业中大多数操作为逆流萃取。
三级逆流混合器萃取设备流程
青霉素发酵料液经过滤除悬浮固体后，进入第一级混 合萃取罐，在此与从第二级沉降器来的萃取相（含产 品青霉素）混合接触，然后流入第一级沉降器分成上 下两液层，上层为萃取相，富含目的产物，送去经蒸 馏等回收溶剂和产物的进一步精制；而下一层为萃余 相，含目的产物的浓度已比新鲜料液低得多，送第二 级萃取回收产物。如此经三级萃取后，最后一级的萃 余相作为废液排走。
溶剂用量 1
1/64 0. 984
3
1/40 0.975
1
萃取过程对萃取剂要求：
①选择性好； ② 萃取容量大；③ 化学稳定性好； ④ 分相好；⑤ 易于反萃取或精馏分离；⑥ 操作安全、 经济、毒性小
常用的工业萃取剂
醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇 醚类：二异丙醚；乙基己基醚 酮类：甲基异丁基酮；环己酮 酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯 磷酸酯类：己基磷酸二（2－乙基己基）酯…. 亚砜类：二辛基亚砜、二苯基亚砜、烃基亚砜 羧酸类： 肉桂酸、脂肪酸、月桂酸、环烷酸 磺酸类： 十二烷基苯磺酸、三壬基萘磺酸 有机胺类：三烷基甲胺、二癸胺、三辛胺、三壬胺 ；
三级逆流装置中用乙酸戊酯从澄清发酵液中分离青霉素
第一级 含青霉素乙酸戊酯
第二级
第三级
青霉素滤液 在三级逆流萃取装置中用乙酸戊酯从澄清的发酵液中分离青霉素
废液 乙酸戊脂
多级萃取举例
例1：对于E=3，n=3的萃取系统，试比较单级、多级 错流，多极逆流的收率和溶剂用量。
单级 三级错流
三级逆流
φ
1/4
1－φ 0.75
萃取过程的理论基础
液-液萃取是以分配定律为基础 分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分 配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。
K-分配系数
K
X Y
萃取相浓度 萃余相浓度
在常温常压下Ｋ为常数；应用前提条件 （1） 稀溶液 （2） 溶质对溶剂互溶没有影响 （3） 必须是同一分子类型，不发生缔合或离解
多级逆流萃取流程
料液 Feed
1
2
3
萃取相 Extract
萃余相 Raffinate
N
萃取剂 Solvent
原料液和萃取剂依次按反方向通过各级，最终萃取 相从加料一端排出，并引入溶剂回收设备中，最终 萃余相从加入萃取剂的一端排出，引入溶剂回收设 备中。
特点：可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工 业上广泛采用。
萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获 得初步的纯化，所以广泛应用在抗生素、有机 酸、维生素、激素等发酵产物 的提取上。
溶质：混合液中欲分离出的物质，以A表示； 稀释剂(原溶剂)：混合液中的其余部分，以B表示； 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。 萃取相：原溶剂或稀释剂混合萃取后，分成两相，含 溶剂S较多的一相； 萃余相：主含稀释剂的一相 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液
Light phase 萃取剂
Heavy phase
杂质 溶质 原溶剂
实验室液-液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
液- 溶液的30％-35％。
蒸气逸出（也叫放气）
激烈振摇 1 - 2min
静置分层
有机相 絮状物 （乳化） 水相
水相和絮状物
有机相
3～5次
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中加入料液，并逐 渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃取剂， 并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂 移动的方向相反，故称为逆流萃取。在逆流萃取 中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取 相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓 度较高。
多级逆流萃取
单级萃取
萃取剂 Solvent
分级接触式 微分接触式 连续接触式
料液A+B Feed
单级 多级错流 多级逆流
混合澄清槽 Mixer-settler
萃取相 Extract 萃余相 Raffinate
单级萃取最多为一次平衡，故分离程度不高，只适用于溶 质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合。
因而工业萃取的流程中须有混合器(如搅拌混 合器)、分离器(如碟片式离心机)和溶剂回收装 置(如蒸馏塔)。混合萃取和分离也可在同一台 设备内完成。 一般萃取过程很快，如果接触表面足够大，则 在15~60 s之内就可完成。 萃取操作流程可分为单级萃取和多级萃取。
萃取操作的基本流程
按溶液与萃取 剂的接触方式
有机溶剂萃取又称为液-液萃取，是一种利用物 质在二个互不相溶的液相中（料液与萃取剂）
分配特性不同来讲行分离的过程.
水相 有机相
液-液萃取原理
利用样品中不同组分分配在两种不混溶的 溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、 提取或纯化的目的。
｝ 溶质Ａ 料液 稀释剂Ｂ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
第八章 萃取 extraction
8.1 液液萃取
萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第 二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行 分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化 物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中， 而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢 产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能 达到某种程度的提纯和浓缩。
分离因素（β)
C(L,A) / C(L,B)
1
KA
β= —————— = KA×—— = ——
C(R,A) / C(R,B)
KB
KB
其中： C(L,A) 、 C(L,B) —分别为萃取相中溶质A、B的 浓度
C(R,A) 、C(R,B) —分别为萃余相中溶质A、B的浓度
萃取方式
工业上萃取操作通常包括三个步骤： 混合—分离—溶剂回收
多级错流萃取流程
料液 Feed
萃取剂 Solvent
1
2
3
萃取相 Extract
N
萃余相 Raffinate
原料液依次通过各级，新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽
中，萃取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备， 回收溶剂后的萃取相称为萃取液（用E’表示），回收溶剂 后的萃余相称为萃余液（用R’表示）。 特点：萃取率比较高，但萃取剂用量较大，溶剂回收处理 量大，能耗较大。
青霉素的分配平衡
分离因素（β）
如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由于 A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量就 不同于萃余相中A和B的相对含量。 如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量（浓度） 较B多，这样A和B就得到一定程度的分离。 萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素（β） 来表征。