化工原理_37液液萃取和液固浸取概述.pptx
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
双溶剂萃取 萃取 膜萃取
超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
按萃取组分数目分类
萃取
单组分萃取√
多组分萃取
7
二、萃取操作的应用
萃取操作应用场合
❖ 相对挥发度 1 物系的分离 ❖ 溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离 ❖ 热敏性物系的分离
8
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图
用质量比 计算方便
萃取相中溶
分
质的质量比
配
系
数
萃余相中溶 质的质量比
22
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
23
y yx
P P
分配曲线的作法
x
24
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图 10.2.2 液－液平衡方程与分配曲线 10.2.3 萃取剂的选择
气液平衡方程 y A k A xA
液液平衡方程 y A k A x A
萃取相
中
溶质分
数
kA
yA xA
分
配
系
数
kB
yB xB
萃余相 中 溶质分 数
21
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 YA K A X A
Ⅰ类物系√
③ A完全溶于B，A与S部分互溶 B与S部分互溶
Ⅱ类物系
14
临界 混溶 点
共轭相
均相 区
溶解 度曲 线
联结
两相
线
区
溶解度曲线 (1)－已知联结线 15
溶解 度曲
线
辅助 曲线
溶解度曲线 (2)－已知辅助曲线
16
由联结线求辅助曲线
两种溶解度曲线的互换 17
由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
18
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
溶解度
两相区
不利于萃 取操作
19
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图 10.2.2 液－液平衡方程与分配曲线
20
一、以质量分数表示的平衡方程
11
二、各组分量之间的关系－杠杆规则
M = MA + MB
M A OB M B OA M A OB M AB M B OA M AB
MA A
差点
M
O 和点
MB B
差点
杠杆规则
12
A xS
xA R zA yA
zS
M
yS
液相 R r kg xA、xS、xB
液相 E e kg yA、yS、yB
E
9
一、组成在三角形相图上的表示方法
萃取为三元物 系的分离过程
溶质 A 原溶剂 B 萃取剂 S
三角形坐标图
等边三角形坐标图 等腰三角形坐标图√ 非等腰三角形坐标图
10
A
D点
x A 0.40
xS 0.60
M
D
B
S
组成在三角形坐标图上的表示方法
M点 x A 0.40 xB 0.30 xS 0.30
第十章 液－液萃取和液－固浸取
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。
1
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程
2
一、萃取过程的原理
分离物系 液体混合物 形成两相体系的方法 引入一液相（萃取剂）
萃取原理
液Baidu Nhomakorabea混合物 (A + B)
引入另一液相 （萃取剂S）
各组分在萃取剂 中溶解度不同
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例 用苯萃取分离醋酸和水混合物
3
二、萃取操作流程
萃取操作示意图
4
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程 10.1.2 萃取的分类与应用
5
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
6
一、萃取过程的分类
按萃取技术分类
单溶剂萃取√
B
xB zB yB
S
杠杆规则的应用
液相 M m kg zA、zS、zB
mre
e MR r ME
xA zA zA yA
e MR
m RE xA zA xA yA
13
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
S min < S < S max
32
二、B 与 S不互溶物系
若 B与 S 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
用质量比 计算方便
28
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 萃取过程概述 10.2 液－液相平衡关系 10.3 液－液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算
29
一、B 与 S 部分互溶物系
已知：原料量 F 、原料组成 xF
溶剂组成 yS
规定：萃余相组成 xR
计算：萃取剂量 S
萃取相量 E 、组成 yE
萃余相量 R
25
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
yA xA yA yB yB xB xA xB
26
一、萃取剂的选择性与选择性系数
因为 y A k A xA
所以
kA
xB yB
kA
kB
萃取操作
xB >1 1
yB
～ β
萃取效果
β ＝1 不能实现萃取分离
27
二、萃取剂的选择
萃取剂选择考虑的主要因素
❖ 选择性系数β ❖ 原溶剂 B与萃取剂 S的互溶度 ❖ 萃取剂回收的难易 ❖ 萃取剂的其他物性
密度 表面张力 黏度 ❖ 萃取剂的稳定性、安全性、经济性
萃取液量 E、组成 yE 萃余液量 R、组成 xR
30
E
yE
xF
F
xR
R R
xR
E M
单级萃取图解
yE
纯溶剂
31
一、B 与 S 部分互溶物系
M FS RE
MF S =F×
MS
RM E
E M RM RE
E F RF R F E
RE
FG
FH
S min
=
F× GS
S max
=
F× HS
超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
按萃取组分数目分类
萃取
单组分萃取√
多组分萃取
7
二、萃取操作的应用
萃取操作应用场合
❖ 相对挥发度 1 物系的分离 ❖ 溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离 ❖ 热敏性物系的分离
8
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图
用质量比 计算方便
萃取相中溶
分
质的质量比
配
系
数
萃余相中溶 质的质量比
22
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
23
y yx
P P
分配曲线的作法
x
24
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图 10.2.2 液－液平衡方程与分配曲线 10.2.3 萃取剂的选择
气液平衡方程 y A k A xA
液液平衡方程 y A k A x A
萃取相
中
溶质分
数
kA
yA xA
分
配
系
数
kB
yB xB
萃余相 中 溶质分 数
21
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 YA K A X A
Ⅰ类物系√
③ A完全溶于B，A与S部分互溶 B与S部分互溶
Ⅱ类物系
14
临界 混溶 点
共轭相
均相 区
溶解 度曲 线
联结
两相
线
区
溶解度曲线 (1)－已知联结线 15
溶解 度曲
线
辅助 曲线
溶解度曲线 (2)－已知辅助曲线
16
由联结线求辅助曲线
两种溶解度曲线的互换 17
由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
18
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
溶解度
两相区
不利于萃 取操作
19
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图 10.2.2 液－液平衡方程与分配曲线
20
一、以质量分数表示的平衡方程
11
二、各组分量之间的关系－杠杆规则
M = MA + MB
M A OB M B OA M A OB M AB M B OA M AB
MA A
差点
M
O 和点
MB B
差点
杠杆规则
12
A xS
xA R zA yA
zS
M
yS
液相 R r kg xA、xS、xB
液相 E e kg yA、yS、yB
E
9
一、组成在三角形相图上的表示方法
萃取为三元物 系的分离过程
溶质 A 原溶剂 B 萃取剂 S
三角形坐标图
等边三角形坐标图 等腰三角形坐标图√ 非等腰三角形坐标图
10
A
D点
x A 0.40
xS 0.60
M
D
B
S
组成在三角形坐标图上的表示方法
M点 x A 0.40 xB 0.30 xS 0.30
第十章 液－液萃取和液－固浸取
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。
1
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程
2
一、萃取过程的原理
分离物系 液体混合物 形成两相体系的方法 引入一液相（萃取剂）
萃取原理
液Baidu Nhomakorabea混合物 (A + B)
引入另一液相 （萃取剂S）
各组分在萃取剂 中溶解度不同
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例 用苯萃取分离醋酸和水混合物
3
二、萃取操作流程
萃取操作示意图
4
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程 10.1.2 萃取的分类与应用
5
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
6
一、萃取过程的分类
按萃取技术分类
单溶剂萃取√
B
xB zB yB
S
杠杆规则的应用
液相 M m kg zA、zS、zB
mre
e MR r ME
xA zA zA yA
e MR
m RE xA zA xA yA
13
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
S min < S < S max
32
二、B 与 S不互溶物系
若 B与 S 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
用质量比 计算方便
28
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 萃取过程概述 10.2 液－液相平衡关系 10.3 液－液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算
29
一、B 与 S 部分互溶物系
已知：原料量 F 、原料组成 xF
溶剂组成 yS
规定：萃余相组成 xR
计算：萃取剂量 S
萃取相量 E 、组成 yE
萃余相量 R
25
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
yA xA yA yB yB xB xA xB
26
一、萃取剂的选择性与选择性系数
因为 y A k A xA
所以
kA
xB yB
kA
kB
萃取操作
xB >1 1
yB
～ β
萃取效果
β ＝1 不能实现萃取分离
27
二、萃取剂的选择
萃取剂选择考虑的主要因素
❖ 选择性系数β ❖ 原溶剂 B与萃取剂 S的互溶度 ❖ 萃取剂回收的难易 ❖ 萃取剂的其他物性
密度 表面张力 黏度 ❖ 萃取剂的稳定性、安全性、经济性
萃取液量 E、组成 yE 萃余液量 R、组成 xR
30
E
yE
xF
F
xR
R R
xR
E M
单级萃取图解
yE
纯溶剂
31
一、B 与 S 部分互溶物系
M FS RE
MF S =F×
MS
RM E
E M RM RE
E F RF R F E
RE
FG
FH
S min
=
F× GS
S max
=
F× HS