串级萃取理论第二基本假设的成立条件
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
串级萃取理论的发展历程及最新进展
串级萃取理论的发展历程及最新进展摘要：20世纪70年代，徐光宪教授创建了串级萃取理论，建立了稀土串级萃取工艺的最优化参数计算方法。
结合计算机技术，又建立了串级萃取工艺的静态参数设计和动态仿真计算技术，实现了工艺设计参数到工业规模生产应用的“一步放大”。
近40年来，串级萃取理论及其计算方法始终引领和支撑着中国稀土分离技术的持续发展，同时，萃取工艺技术和装备的进步也不断地促进了该理论的丰富与完善。
理论的适用范围由早期的恒定混合萃取比体系发展到非恒定混合萃取比体系，分离流程由两出口发展到三出口、多出口体系，并进一步发展为多人口、多出口的联动萃取工艺；串级萃取工艺的最优化参数计算方法也由两组份体系拓展至多组分分离体系，从单一工艺优化拓展到稀土全分离流程的整体优化。
本文简要综述了串级萃取理论发展中的重要工作与应用情况，深入介绍了联动萃取工艺计算及流程优化等方面的最新进展及应用前景。
关键词：稀土；串级萃取理论；应用；前言自从原子能工业中采用溶剂萃取法分离提纯核元素以来，萃取分离技术已在化工、制药、石油化工、湿法冶金、稀土分离等工业上得到了迅速发展，并取得了良好的效果。
在应用过程中，为了获得高纯分离产品和高的收率，大多数萃取分离工艺采用分馏萃取，而其基础为逆流萃取。
随着溶剂萃取法的推广深入，有关萃取理论也在不断地发展深化，特别是针对不同的分离对象，可采用不同的处理方法。
一、串级萃取理论概述1.串级萃取理论的提出和普及稀土元素间化学性质相似，串级萃取分离是获得单一稀土的有效手段。
早期适用于萃取体系理论分析的主要是Alders1。
提出的分馏萃取理论，但该理论假定易萃组分和难萃组分在各级萃取器的萃取比分别恒定，这与稀土实际生产的工艺情况偏差较大，不能解决稀土分离工艺设计参数的计算问题。
20世纪70年代，北京大学徐光宪教授总结了国内外有关稀土串级萃取的大量实验资料，通过合理假设，经过严密的数学推导，得到了分馏萃取过程的极值公式、级数公式、最优萃取比方程等一系列稀土萃取分离工艺设计中基本工艺参数的计算公式，建立了串级萃取理论。
串级萃取理论
1 < EM ' < ( EM ' ) ma x
( EM ' ) ma x =
f B − P Bn + m fB − P Bn + m β ⋅ fA + fB
当 A 、B 均为高纯产品时，则满足
7
1.0 > EM > ( EM ) min ≈ f A+
Js > ( Js) min =
fB
β
1 < EM ' < ( EM ' ) ma x ≈ β ⋅ f A + f B
( EM ) min β ⋅ f A + fB ≈ 1 − ( EM ) min f B ( β − 1)
n= P * − PA1 lg b + 2.303 lg A lg( β ⋅ EM ) PA * − PAn
PAn:进料级水相中 A 的含量 水相进料： PAn = f A 有机进料：
PAn =
fA P An = (纯度平衡线方程) β − ( β − 1) P An β − ( β − 1) ⋅ f A
（b 决定水相出口中 B 的纯度和有机相出口中 A 的收率）
2）分离效果指标之间的关系
（1） φ A， φ B 与 a,b 之间的关系
ϕB = ϕA =
B1 BF A1 AF
ϕB B1 / A1 ϕB = =b⇒ =b ϕA BF / AF ϕA
An+m AF B n+m BF
串级萃取理论的发展历程及最新进展
强化学习算法优化萃取过程
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机器学习算法提升萃取效率的方法
串级萃取技术在金属分离与提取中的应用 串级萃取理论在环境保护领域的应用 串级萃取理论在制药工业中的应用 串级萃取理论在食品工业中的应用
新的萃取剂和技术的研发 串级萃取理论在新能源领域的应用 串级萃取理论在环保领域的应用 串级萃取理论在其他领域的应用
串级萃取理论的应 用价值在于为解决 实际分离问题提供 了有效方法
串级萃取理论的应用有助于提高分离效率，为未来科技发展提供新的分离技术手段。
串级萃取理论在多组分分离方面的优势，为未来科技发展提供更高效、更环保的分离方法。
串级萃取理论的发展有助于推动相关领域的技术创新，为未来科技发展提供新的思路和方向。
串级萃取理论的发展对于实现绿色化学、可持续发展等具有重要意义， 符合当今社会对于环保和可持续发展的需求。
促进资源高效利用，减少环境污染
拓展分离科学领域，为其他领域提 供借鉴与支持
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推动工业可持续发展，提高经济效 益
提升人类生活质量，满足日益增长 的需求
汇报人：
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
串级萃取理论的提出背景和初衷
该理论在实践中的应用和初步验证
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ห้องสมุดไป่ตู้早期的发展历程和重要研究成果
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对后续研究的影响和启示
串级萃取理论在20世纪70年代的进一步发展，解决了多组分分离的问题。 80年代开始，该理论在工业上得到广泛应用，提高了分离效率并降低了成本。 90年代，随着计算机模拟技术的发展，串级萃取理论在过程控制和优化方面取得重要突破。 进入21世纪，该理论在新能源、新材料等领域的应用研究不断深入，为科技进步做出了贡献。
萃取课件-3
1. 取含La 、Pr 的混合稀土料液浓度为200 g/L (其中La 占50%)的料液10ml ，有机相30ml 进行单级萃取，分析平衡水相中La 和Pr 的浓度分别为48g/L 和18g/L 。
分别计算La 和Pr 的分配比、萃取比、萃取百分率以及La 和Pr 的分离系数。
作业36.0DLa(2’)1、P204、P507、TBP、P350、环烷酸、N2352、在高/低Cl-浓度溶液中萃取铁3、P507萃取分组稀土，Gd/Tb分离段的洗涤段平衡水相酸度为1 mol/l HCl，所用洗酸为5.5 mol/l HCl，则平衡水相稀土浓度为：_________ mol/l。
4、某稀土料液浓度(M)F=1.2 mol/l，用1.0 mol/l P204+煤油作有机相萃取稀土，皂化率30%，将50% RE萃入有机相，则萃取剂的饱和容量=_________ mol/l，R=第3章串级萃取理论Theory of countercurrent extraction3串级萃取理论3-1 研究内容3-2 分馏萃取的基本关系式3-3 优化串级萃取理论的设计步骤3-4 串级萃取工艺设计实例3-1-1 串级萃取确定下列变量1、萃取液的组成（有机相出口）2、萃余液的组成（水相出口）3、各种溶液的流量（Vs 、V F 、Vw）4、总级数（n+m）及进料级位置（n , m）3-1 研究内容3-1-2 串级萃取研究内容1、研究待分离的两种或两组物质在各级萃取器两相间的分布随工艺条件不同而变化的规律。
2、找出产品纯度，收率与串级萃取条件之间的关系目的：确定最优串级萃取工艺。
3-1 研究内容最优串级萃取工艺的两条标准：1、分离效果最好2、日产量最大—在萃取器的总容积和日产量相同的情况下，分离效果最好的工艺；—在萃取器的总容积和分离效果相同的情况下，日产量最大，生产单位产品的原材料消耗最低的工艺。
只要满足(1)或(2)就可以称为最优工艺。
化工原理讲稿(下册)-应化第十一章萃取讲(2)
1、吸收的理论依据？ 2、单组分吸收涉及的组分A、B、S的含义？ 3、单组分吸收中气相由？组成，液相由？组成？
4、x、y、X、Y的含义？为何定义X、Y？
5、吸收溶解度曲线？T、p如何影响？ 6.吸收过程的相平衡关系如何表达？
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1
第十一章 萃取 Extraction 第一节 概述 第二节 萃取的基本原理 第三节 萃取过程的计算
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四、应用场合-之三
热敏性物质的分离：
在生化制药的过程中，生成复杂 的有机液体混合物，这些物质大多为 热敏性混合物。选择适当的溶剂进行 萃取，可避免受热损坏，提高有效物 质的收率。例如青霉素的生产，用玉 米发酵得到的含青霉素的发酵液，以 醋酸丁脂为溶剂，经过多次萃取得到 青霉素的浓溶液。
单元操作
液-液萃取 EXTRACTION
蒸馏 DISTILLATION 吸收 ABSORPTION
操作原理
利用组分在萃取剂中溶解 度不同分离液体混合物
利用组分的挥发度不同分 离液体混合物 利用组分溶解度不同分离 气体混合物
扩散方式
单向扩散
反向扩散 单向扩散
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四、应用场合-之一
沸点接近或相对挥发度接近于1的物系分离：
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21
一、三元组成的表示方法-解决方法
利用三角形……
A
A
A
M
B
M
S
B
SB
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M
S
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一、三元组成的表示方法-△顶点
纯组分 （A、B、S）的表达
A
点A：xA=100%
点B：xB=100%
点S：xS=100%
夏清《化工原理》(第2版)(下册)章节题库-第9章 液-液萃取【圣才出品】
章节题库第9章液-液萃取一、选择题1．选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件是（）。
A．分配系数k A ＞1B．萃取相含量y A ＞萃余相含量x AC．选择性系数＞1D．分配系数k B ＞1【答案】C【解析】一般情况下，B 在萃余相中的组成比在萃取相中高，即1B Bx y >，则选择性系数1B A Bx k y β=>。
2．进行萃取操作时应使（）。
A．分配系数大于1B．分配系数小于1C．选择性系数大于1D．选择性系数等于1【答案】C 【解析】分配系数K 是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。
选择性系数β是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。
可以实现萃取操作的条件是选择性系数β大于1。
如果等于1，那么萃取相和萃余相组成相同，不能够实现分离。
3．单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶质所得萃余相浓度将（）。
A．增加B．不变C．减少D．以上情况都可能【答案】不变【解析】当用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂时，选择性系数仍然是不变的，因此萃余相浓度不变。
二、填空题分别采用单级萃取与二级错流萃取分离同一种液体混合物，若所用的溶剂量相同，前者所得萃取液含量后者所得萃取液含量；若要求两者所得萃取液含量相同，前者所需溶剂用量后者所需溶剂用量。
【答案】小于大于【解析】多级错流萃取操作中，每次都要加入新鲜溶剂，前级的萃余相为后级的原料，这种操作最终可得到溶质组成很低的萃余相，但是溶剂的用量较多。
三、简答题1．用图示说明什么叫平衡联结线和分配曲线？二者之间有什么关系？LRPEK将三角形分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外解：如图9-1所示，为均相区。
两相区内的混合物分为两个液相，当达到平衡时，两个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直线称为平衡联接线，如图9-1中的RE线。
以萃余相R中溶质A的组成x A为横坐标，以萃取相E中溶质A的组成y A为纵坐标，组成平衡的E相和R相中的组分A的组成在直角坐标图上以N点表示。
萃取法的原理及其使用条件
萃取法的原理及其使用条件萃取法是一种常用的分离和纯化技术方法，可用于分离和提取混合物中的目标物质。
它基于不同物质在不同溶剂中溶解度的差异进行分离，利用目标物质与溶剂之间的亲疏性差异，使目标物质从混合物中转移到溶剂中，经过一系列的操作后得到纯净的目标物质。
萃取法的原理是基于物质在两种或多种不同溶剂中的溶解度不同。
通过选择适当的溶剂对混合物进行提取，可以将目标物质与其他杂质分离。
在萃取过程中，通常需要将混合物与溶剂充分接触和混合，以促进目标物质从混合物中转移到溶剂中。
此外，溶剂的选择也是萃取法的关键，它应具备以下特点：对目标物质具有较高的溶解度，与待提取物无化学反应，易于分离和回收。
萃取法的使用条件主要受到以下几个因素的制约：1. 目标物质的性质：目标物质应在选定的溶剂中有较高的溶解度，而其他杂质在溶剂中的溶解度较低，以便实现分离和提取。
此外，目标物质与溶剂之间应该具有较高的亲和力，以促进溶质从混合物中转移到溶剂中。
2. 混合物的性质：混合物应该是由目标物质和其他杂质组成的，而且杂质之间的相互溶解度较低。
如果混合物中存在多个相互溶解度较高的物质，则萃取将变得困难。
3. 溶剂的选择：溶剂的选择要考虑目标物质的溶解度以及与其他杂质的相互作用。
常用的溶剂包括有机溶剂、水和混合溶剂等。
在选择溶剂时，还应考虑其毒性、易燃性和对环境的影响等因素。
4. 萃取操作条件：萃取过程中的操作条件，如温度、压力、搅拌速度等，对分离效果和提取效率有重要影响。
操作条件需要根据目标物质和溶剂的性质进行优化，以实现最佳的分离效果。
5. 设备和操作要求：萃取过程需要使用适当的设备和工具，如萃取漏斗、旋转蒸发器等。
此外，操作过程中需要注意防止溶剂的挥发、泄漏和对人体的接触，以确保操作的安全性。
总的来说，萃取法是一种简单、有效的分离和纯化技术，广泛应用于化学、生物、农业等领域。
它的原理是基于物质在不同溶剂中的溶解度差异，通过选择适当的溶剂实现目标物质与其他杂质的分离。
串级萃取理论在生产中的应用
文章编号:1004-9762(2002)01-0042-04串级萃取理论在生产中的应用赵治华1,李 冬1,王 军2(1 包头钢铁(集团)公司稀土高科技股份有限公司,内蒙古包头 014010;2 包头钢铁学院材料与冶金工程系,内蒙古包头 014010)关键词:稀土;串级萃取理论;应用中图分类号:TQ028 3+2 文献标识码:A摘 要:针对溶剂萃取在稀土分离中的应用实例,统计出四组份体系(LaCePrNd)2(SO4)3水溶液在P204(煤油)中的平衡数据,研究了萃取方式及特点,提出了应用串级萃取理论计算实际级数的原则Application of series extraction theory in productionZHAO Zhi hua1,LI Dong1,W ANG Jun2(1.Rare Earth High Tech Co.Ltd,Baotou Iron and Steel Group Co.,Baotou014010,China;2.Department of Material and M etallurgical Engi neering,UIS T Baotou,Baotou014010,China)Key words:rare earth;series extraction theory;applicati onAbstract:Pointing to the actual application examples of solvent extraction in rare earth separation,the balance data in a sys tem of four groups (LaCePrNd)4(SO4)3water solution in P204(Kerosene)are statistically counted,methods of extraction and its features are studied and the prin ciples of counting the actual progression by using series extraction theory are presented.自从原子能工业中采用溶剂萃取法分离提纯核元素以来,萃取分离技术已在化工、制药、石油化工、湿法冶金、稀土分离等工业上得到了迅速发展,并取得了良好的效果 在应用过程中,为了获得高纯分离产品和高的收率,大多数萃取分离工艺采用分馏萃取,而其基础为逆流萃取 随着溶剂萃取法的推广深入,有关萃取理论也在不断地发展深化,特别是针对不同的分离对象,可采用不同的处理方法 本文例举了目前广泛应用于稀土分离的P204 (煤油)-硫酸体系镧铈镨钕分离工艺,通过对实测数据的分析,讨论了该体系的萃取方式及特点,同时对采用串级萃取理论的计算级数与实际级数之间的差异进行了分析,试图在分析过程中寻找出有利于实际应用的基础条件 1 P204(煤油)-硫酸体系LaCePr/Nd分离工艺的理论计算1 1 规定参数1 1 1 物料组成f A=0.165,f B=0.835,w(La2O3)=27.0%, w(CeO2)=51.0%,w(Pr6O11)=5.5%,w(Nd2O3) =16.5%,w(Sm2O3)<0.06%,w其它<0.04%. 1.2.2 分离指标P A=0.99,R A=0.95.1.2.2 分离系数通过实验选定本工艺萃取段的分离系数 和洗涤段分离系 分别为:=1.32, =1.37.2002年03月第21卷第01期包头钢铁学院学报Journal of Baotou Universi ty of Iron and Steel TechnologyMarch,2002Vol.21,No.1收稿日期:2001-09-18作者简介:赵治华(1968-),男,内蒙古呼和浩特人,包头钢铁(集团)公司工程师,硕士,主要从事稀土萃取理论研究1 2 计算参数P 204属于酸性磷类萃取剂,在萃取过程中P 204一般以二聚体形式参与反应,为阳离子交换过程,反应式为:R 3+(水)+3(HA)2 R(HA 2)3+3H +,lg D =lg K +3lg[(HA)2]+3pH .为便于讨论问题,假定该体系为恒定萃取比体系,通过串级萃取理论进行计算根据文献[1]有:E B =(2+ /8)/(1+ + /8)=0.871,(1) E A =(1+ + /8)/(2+/8)=1.170,(2)n =lg b /lg E B =21.5,(3)m +1=lg a/lg /E A =39.4,(4)由此可知,P 204(煤油)-硫酸体系镧~镨/钕分离的理论级数与实际级数比较,洗涤段相差2级,吻合较好,萃取段相差9级,差异较大 如用萃取段实际级数推算,则分离系数为1 22,与实测数据不符,而通过实测分析也不存在所谓无效级下面通过研究逆流萃取方式特点进一步说明应用串级萃取理论计算级数的局限性2 萃取方式在溶剂萃取中有多种萃取方式,根据不同的要求和不同的条件可采用不同的方式 为了获得高纯产品和高的收率,在实际生产中大多采用分馏萃取,而它的基础是逆流萃取2 1 逆流萃取的2种方式分馏萃取体系分解如图1所示图1 分馏萃取体系的分解Fig.1 Distillation extraction system !s decomposition由于每种物质在2种不相溶的溶液中具有不同的化学位,也就使该物质在这2种溶液中平衡浓度不同,这是溶剂萃取分离的依据 一般分为2种方式,一种称为∀萃入#方式,另一种为∀置换#方式 先讨论萃入方式,这是指萃入同一有机相中的各物质元素的量以及各元素量之和是变化的 以镧~镨/钕为例,钕为易萃组份,镧、铈、镨为难萃组份,其分配系数为D A ,D B 有机相、水相体积为V o ,V w ,具体见图2的单级萃取图2 单级萃入方式Fig.2 Single progression extraction method从物料平衡及分配系数定义可以得到以下方程:A 0+A F =A 1+A 1,(5)D A =(A 1/A 1)/(V w /V o ),(6)B 0+B F =B 1+B 1,(7)D B =(B 1/B 1)/(V w /V o )(8)在已知A F ,B F ,D A ,D B ,A 0,B 0时就可求解出A 1,B 1,A 1,B 14个未知数 现将A 1,B 1的解表示如下:A 1=(A 0+A F )/(1+D A ),(9)B 1=(B 0+B F )/(1+D B ),(10)A 1和B 1可分别将式(9),(10)代入求得 式(5)~(8)是逐级计算的方程另一种是∀置换#方式,它是指有机相中先含有物料A 0,B 0,如图3图3 单级置换方式Fig.3 Sing le progression displacement method43赵治华等:串级萃取理论在生产中的应用在整个萃取过程中,有机相中总的A 和B 的量是不变的,即A 0,B 0之和等于A 1,B 1之和,而A 1和A 0,B 1和B 0是可以变化的,即相当于A 与B 在置换 同样根据物料平衡及分离系数的定义和置换方式的规定可以得到4个方程:A 0+A F =A 1+A 1,(11)B 0+B F =B 1+B 1,(12) A/B =A 1/A 1 B 1/B 1,(13)A 0+B 0=A 1+B 1(14)在已知A 0,B 0,A F ,B F 和 的条件下可求解A 1,B 1,A 1,B 14个未知数 其解为:A 1={-M +[M 2-4( A/B -1)(A F +B F )(A F +A 0)]1/2}/2( A/B -1),(15)其中,M = A/B B 0- A/B A F +2A F +B F +A 0B 1,A 1,B 1均可从式(11)~(14)求出 这里没有应用D A ,D B ,而是用它们的比值 A/B 尤其在萃取段第1,2级及洗涤段最后2,3级,D A ,D B 变化很大,但是它们的比值 A/B 变化很小,这时用置换方式就比较方便2 2 2种方式的适用范围在确定的体系,根据规定参数,对2种方式的逆流萃取可根据类似的单级萃取公式式(5)~(15)采用试差法逐级计算,可以分别求出所需级数萃入方式的计算方法能适用于任何场合,但是它要求分配系数D 为已知K (R 3+)=a(R(HA 2)3)a 3(H +)/a(R 3+)a 3((HA)2),(16)D =a (R(HA 2)3)/a (R 3+),(17)可知D 与平衡常数K 、平衡时自由萃取剂活度a (HA)的多次方、氢离子平衡活度a(H +)的多次方有关 由实际生产数据可以得出,D (Nd/Pr),D (Ce/La)并不恒定 而在应用串级理论设计时,假定其为恒定萃取比体系,这是理论级数与实际级数相差的原因之一 若采用置换方式,例如用皂化的P 507(煤油)/盐酸体系,可基本保证体系为恒定的混合萃取比体系 其次置换方式中要求简便计算时 为常数 由于单个的分配系数D 变化太大,很难找到多元素体系中的D 的关系,但是可以通过 来解决 由式(17)知:(Nd/Pr)=D (Nd)/D (Pr)=K (Nd)a 3((HA)2,Nd)a 3(H +,Nd )∃a 3(H +,Pr)K (Pr)a 3((HA)2,Pr).(18)对于在同一溶液中的镧、镨来说,a (H +),a ((HA)2)应该一样,所以在忽略稀土的活度系数情况下, (Nd/Pr)=K (Nd)/K (Pr),这时 (Nd/Pr)仅仅是与K (Nd),K (Pr)热力学平衡常数有关 只要K (Nd),K (Pr)不变或变化趋势相似,就可以保持 (Nd/Pr)不变,这对于化学性质很相似的同一族稀土元素来说是可以满足的,所以置换方式的逆流萃取能用在化学性质相似、萃取时的化学反应形式相同的体系的分离中2 3 2种逆流萃取方式的特点对于P 204(煤油)/R 2(SO 4)3体系镧~镨/钕分离,由平衡数据看出,洗涤段水相(REO)趋于恒定,主要进行的是La,Ce,Pr,Nd 的置换反应 从图4可以看出,置换方式的水相中难萃组份镨有很大积累,出口萃余水相中的镨含量远远低于萃取体系中的镨含量,这意味着置换方式要有大量的积累,使体系不容易达到平衡,从启动到平衡需要更长的时间,这就是稀土生产中常遇到的从投料到出产品的启动问题 当槽体达到平衡时,镨峰将降低扩散,但最终会保持一定的峰值存在,同时也保持镨在出口的峰值 这一事实在P 507镨铷分离过程中同样存在,镨峰值与范围只和流比相关,但往往会影响到级数确定图4 水相级样稀土分布图Fig.4 Rare earth distribution plan of diffirent water phase从理论级数计算与实际级数比较,到实测数据与以往P 507镨铷分离实测数据比较,证实了在P 204 H 2SO 4体系洗涤段计算可采用串级萃取理论按恒定萃取比体系计算44包头钢铁学院学报2002年03月 第21卷第1期在P204 H2SO4体系LaCePr/Nd分离萃取段中,酸度变化直接影响到P204稀土萃取量的变化 本体系酸度较高,在此酸度下置换速度低于萃取速度,虽然有人通过实验证实 值与酸度无关[2] 但理论计算级数往往远低于实际级数 这一现象在P204铷钐分组洗涤段[3]、P507镧铈分离过程中同样存在[4],其原因有待进一步研究探索对于置换方式的逆流萃取,有机相的总量保持不变,所以整个系统的pH值也基本保持不变 具体数值的大小,与有机相总量有关,这时pH值由萃入有机相的元素的数量确定 往往在出口萃余水相的pH值比其他各级高而其他各级水相的pH值基本不变(指酸度恒定段),要想改变已无可能 这2种萃取方式在pH值的变化方面是不同的3 结论基于上述逆流萃取的基本讨论,结合前文的用于稀土分离的液-液萃取体系和前人所得到的经验,在应用串级萃取理论确定实际级数时,要充分考虑逆流萃取2种方式的作用 对于非恒定的混合萃取比体系,其级数计算应采用萃取逐级计算公式式(5)~(15)设计;对于恒定混合萃取比体系能否直接采用应视具体分离体系而定参考文献:[1] 徐光宪 稀土的溶剂萃取[M] 北京:科学出版社,1987 396 407[2] 廖宝强,王 静 萃取过程的数学平衡[R] 北京:清华大学核能技术设计研究院,1991[3] 刘建军,贾千贵 钕-钐萃取分组工艺条件优化[J]中国有色金属学报,1997,7(S1):184 185[4] 叶祖光,等 P507盐酸体系轻中稀土全萃取连续分离工艺研究[J].稀土,1986,47(5):13 17.符号表:A:易萃组分;B:难萃组分;f:摩尔分数或质量分数;P:分离纯度;R:收率;:分离系数;E:萃取比;n:萃取段级数;m:洗涤段级数;D:分配系数;K:平衡常数;o:有机相;F:料液;w:水相信息窗用转炉冶炼超低硫钢日本新日铁公司发明了一种在转炉内冶炼超低硫钢的方法 冶炼过程分为两个阶段;在第一阶段,当铁水含碳量降至0 3%~2 5%时,加入脱硫剂进行脱硫处理,然后把脱硫渣清除 在第二阶段,加入脱磷剂进行吹氧冶炼,最后得到成分合乎规定的钢水 第一阶段铁水含碳量不能大于2 5%,否则脱碳量不够,温度上升不多,不能得到促进脱硫反应的效果 但是含碳量也不能小于0 3%,否则脱碳量过多,使金属氧化增加,渣中氧位升高,不利于脱硫反应进行,铁水含碳量控制在0 3%~2 5%时,把脱硫剂通过顶枪吹入熔池,同时利用底枪进行搅拌,脱硫率能够达到最佳值 这种在转炉内冶炼超低硫钢的方法,可充分地利用转炉内进行脱硫的最佳热力学和动力学条件,即:高温、碱性、还原气氛、强烈搅拌等,使脱硫反应大大加快,脱硫剂和还原剂消耗减少,脱硫渣清除后能使脱磷反应很快进行摘录自%中国冶金报&2002-02-27(3)45赵治华等:串级萃取理论在生产中的应用。
Ch5 萃取技术
（二）有机溶剂的选择
作为萃取剂的有机溶剂应满足以下要求：
（1）萃取容量大（如青霉素）
（2）有较高的选择性
（3）不与目标产物发生反应，并且与水相不互溶；
（4）与水相有较大的密度差，并且粘度小，表面 张力适中，相分散和相分离较容易； （5）有链烃或芳烃，水溶性低 （6）价廉易得；容易回收和再利用；
（7）毒性低，腐蚀性小，使用安全。
第五章 萃取技术
本章的主要内容
第一节
基本概念
一、萃取的概念、特点与分类 二、分配定律
三、分配系数、相比、分离系数
第二节
有机溶剂萃取**
一、有机溶剂萃取分配平衡
（一）弱电解质的分配平衡 （二）化学萃取平衡
二、影响有机溶剂萃取的因素
（一）水相条件的影响 （二）有机溶剂的选择 （三）乳化现象
三、有机溶剂萃取的工艺过程
物理萃取；化学萃取
Light phase来自杂质溶质 萃取剂 原溶剂
Heavy phase
实验室液液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
9
2、萃取的特点（P64）
3、萃取的分类
多种分类方法：
液—液萃取（ Organic solvent Extration）
双水相萃取
液膜萃取
液固萃取
反胶团萃取（或逆胶束萃取）
…… ④
∵-lgKp=pKp ∴Kp=10-pkp
-lg[H+]=pH
得 K 表=
[H+]=10-pH
K0
代入④
…… ⑤**
110 pH pK a
⑤式表明了弱酸性电解质表观分配系 数与pH的关系。
同样道理推测出大环内酯类抗生素（即 弱碱性电解质）的表观分配系数为
第五章 萃取
此法特点在于每级中都加溶剂，故溶剂消耗量 大，而得到的萃取剂平均浓度较稀，但萃取较 完全。
多级错流萃取示意图
轻
料
相 入
液重相入
轻相入
入
口
轻相出
第一级
第二级
轻相出
第三级 萃余液出口
轻相出 重相出
多级错流接触过程
1.多级错流萃取过程的解析计算法
假设每一级溶质分配均达到线 性平衡, 即
且每一级萃取剂流量相等(= L),
的有机溶剂：正丁醇
•溶解范围最广的有机溶剂：乙醇
乳化
乳化：水或有机溶剂以微小液滴分散在有 机相或水相中的现象。 这样形成的分散体系称乳浊液。
乳化带来的问题：有机相和水相分相困难， 出现夹带，收率低，纯度低。
乳化
1）乳浊液形成原因
表面活性物质聚集在两相界面上，使表面张力降低。
表面活性剂分子 亲水基团
第五章 萃取
1.概述
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。
溶剂萃取概述
①萃取 : 溶质从料液转移到萃取剂的过程。
②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。
串级萃取理论
≈
1 f B (β −1)
S
> (S ) min
= (Js) min M 1
≈ (Js) min
fB
≈
1 β −1
W
> (W )min
= (S )min
+
fB
≈
1+ β −1
fB
取S =
β
1 (0 k −1
<
k
<
1)
,
W
=S+
fB'= S +1−
fA'
EM = S , W
（3）最优串级萃取工艺的确定
EM '= S + 1 W
R=S*（n+m）
8
四、级数 n m 的确定 1、萃取段的级数
n = lg b + 2.303lg PA * −PA1
lg(β ⋅ EM )
PA * −PAn
PAn:进料级水相中 A 的含量
水相进料： PAn = f A 有机进料：
PAn
=
β
P An − (β − 1)P An
=
1 ≈1− fB
fB +1
a(1− fB )
afA
3）对有机相产品 YA, P A 有要求，求 YB, PB1 a, b
a = P An+m /(1 − P An+m ) fA / fB
b = a − YA a(1 − YA)
5
YB = b(a −1) ab −1
YA, P A YB, PB1 确定后求 fA', fB'
+
⎜⎛1 − ⎝
1 EM
2-萃取的基础理论
第三节 萃取的理论基础
3、萃取容量 1）饱和容量 在一定萃取体系中，单位体积或单位物质的量的萃取剂对 某种被萃取物的最大萃取量。 萃取饱和容量的单位为：克被萃取物／升有机相或克被萃 取物／摩尔萃取剂。 测定方法： 等温线外切线法 饱和法：用一份有机相同数份新鲜料液相接触，直到有 机相不再发生萃取作用为止，分析此时有机相所含被萃取 物的量则为饱和容量。
第三节 萃取的理论基础
2）被萃取金属的性质—离子半径
a、溶剂络合作用：氧原子与稀土离子配 位时，按静电理论，形成的络合物的 稳定性与它们的电荷大小成正比，而 与离子半径大小成反比。 稀土离子（三价）的电荷相同， 但随原子序数增大，离子半径逐渐减 小（镧系收缩）。因此，P350与稀土 离子形成的络合物的稳定性随原子序 数的增加而增加。 b、水合作用：Z2/r越大，离子的水合作 用越强烈，越不容易被萃取。 而稀土离子的半径随原子序数增 大而减小，水合作用随之而增强，从 而越不容易被萃取。
第三节 萃取的理论基础
3）萃取操作条件 A、酸度的影响 在HNO3浓度不太高时，因D 与[NO3-]的三次方成正比，增 加HNO3浓度可提高D； 在HNO3浓度增加导致 [TBP· HNO3]的增加，降低了 自由萃取剂的浓度，导致D降 低； HNO3浓度继续增加时，水相 盐析作用增加，故D增大。
[M1]……[Mn] ：分别为各种形态的被萃物在有机相中的浓度
[M1]……[Mn] ：分别为各种形态的被萃物在水相中的浓度
分配比越大，表示该分子越容易被萃入有机相； 分配比是一个变数，随操作条件的不同而不同。
第三节 萃取的理论基础
2、萃取比（E）
指有机相中被萃物的量与平衡水相中被萃物的量之比，即：
第三节 萃取的理论基础
知乎高中化学萃取知识点
高中化学萃取知识点
萃取是一种将混合物中的有机物或无机物分离出来的方法。
其基本原理是利用物质在不同溶剂中的溶解性差异，通过提取剂与混合物相互作用，使目标物质从混合物中转移到提取剂中，从而实现分离纯化的目的。
以下是高中化学萃取的相关知识点：
1. 萃取溶剂的选择：根据目标物质的特性选择合适的溶剂，使得目标物质在溶剂中具有较高的溶解度，同时与其他杂质的相互作用较小。
2. 萃取的条件：萃取过程中的条件包括温度、压力等，合适的条件有助于增加目标物质与提取剂的相互作用力，从而提高分离效果。
3. 萃取剂的选择：常用的萃取剂包括有机溶剂（如乙醚、氯仿、煤油等）和无机溶剂（如酸、碱等），其选择要考虑目标物质的化学性质和萃取过程的要求。
4. 萃取的方法：常见的萃取方法包括单次萃取、多次萃取、连续萃取等。
根据具体情况选择合适的萃取方法，以达到更好的分离效果。
5. 萃取的应用：萃取在实际应用中具有广泛的用途，常用于提取植物中的有效成分（如药物、香精等）、分离油脂、提纯有机合成产物等领域。
总之，化学萃取是一种重要的分离技术，通过选择合适的溶剂和提取剂，以及合理的条件和方法，可以实现目标物质的高效分离和纯化。
萃取物质的条件和方法
萃取物质的条件和方法
第一步,了解物质组成要明确原料中含有的目标组分及其相对含量,以设计合理的萃取方案。
第二步,选择溶剂根据目标产物的溶解性选择合适的萃取溶剂,使目标产物能够溶解。
第三步,提高质量差异最大限度增加目标产物与其他组分在溶剂中的溶质质量差异。
第四步,平衡分配通过多次接触萃取,使目标产物在两相间达到分配平衡。
第五步,分离提取分离含有目标萃取组分的溶剂相,获得富集后待回收的产物。
第六步,萃取工艺优化优化温度、压力、pH、体积比等条件,提高萃取率。
第七步,多级连续萃取通过多级或连续萃取,进一步提高产物的纯度。
第八步,产物分离用蒸发、沉淀、超临界萃取等方法,从溶剂中分离提纯产物。
第九步,溶剂回收对使用的萃取溶剂进行收集、提纯,循环使用。
第十步,安全环保处置对废液和副产物进行无害化处理,减少环境影响。
综上所述,这是萃取过程的基本步骤。
根据不同物质系统,要优化选择溶剂和萃取工艺,才能高效、经济地提取目标产物。
答辩题目——精选推荐
1、Na 皂、稀土皂的槽体模型；稀土皂有何优点？答：(1) Na 皂、稀土皂的槽体模型：(2) 稀土皂的优点：① 通过稀土皂可除去Na +、Ca 2+、Mg 2+等杂质离子。
② 通过稀土皂可提高出口水相稀土浓度。
2、酸性络合萃取体系的特点？答：(1) 萃取剂为有机弱酸。
如：P204、P507、RCOOH 等(2) 被萃取的金属以阳离子形式被萃取。
如：RE3+、Fe3+(3) 萃取机理为阳离子交换。
+++⇔+H HA RE HA RE O O 333223)()()()(3、年处理混合氧化稀土1000t ，含RE 2O 3为92％，酸溶收率95%，平均分子量152，料液浓度(M)=1.5 mol/L ，年工作日300天，归一化流比V S ：V F ：V W =7：1：0.5，计算实际流量V S ，V F ，V W (L/min)。
答：(1) 经过酸溶工序，每分钟进入萃取工序的稀土摩尔数为：min /.%%mol M F 311315260243009592100010001000=×××××××= (2) 料液流量：min /...][L M M V F F F 878513113=== (3) 萃取液流量：min /..L V V F S 116287877=×=×=(4) 洗液流量：min /....L V V F W 4448785050=×=×=4、串级萃取理论有哪几个假设？答：(1) 萃取体系组分假设①对于两组份，只考虑易萃组分A 和南萃取组分B 的分离。
②对于三组分，只考虑易萃组分A 、难萃组分C 和中间组分B 的分离。
(2) 平均分离系数假设、萃取段的平均分离因数−β洗涤段的平均分离因数‘−β 若两者相差不大，令’ββ=，或取二者较小者，这样保险系数大。
(3) 恒定萃取比体系和恒定混合萃取比体系假设假定萃取段和洗涤段的萃取比分别恒定。
萃取冶金学习题(带答案)
萃取冶金学习题(带答案)第一章习题一、问答题1、稀土元素存有哪些？（原子序数从57-71的15种镧系元素以及与镧系元素性质上相似的y、sc）镧（la）铈（ce）镨（pr）钕（nd）钷（pm）钐（sm）铕（eu）钆（gd）铽（tb）镝（dy）钬（ho）铒（er）铥（tm）镱（yb）镥（lu）钇（y）钪（sc）2、南方离子矿中15种稀土元素（钷除外），按p204分组工艺原理，可以分成哪三组？轻稀土中稀土重稀土la～ndmsmeugdmtb～luy3、什么就是提炼？提炼、冲洗、反萃的目的和促进作用各就是什么萃取：两种不相混溶的液相，经充分混合接触，物质从一相转移到另一相的过程。
萃取目的:冲洗目的：提升有机二者产品的纯度，提升水相产品的收率。
反萃目的：1）从有机看中废旧产品。
2）有机二者可再生循环采用。
4、稀释剂和盐析剂的促进作用就是什么？稀释剂改善有机相的物理性能（如比重、粘度，流动性）调节萃取剂的浓度盐析剂溶水，不被提炼，不与体系中其它组分出现促进作用，但可以提升提炼能力的无机盐越多的阳离子,盐析效应越大）5、描述萃取平衡的重要参数主要有哪几个?各代表的意义是什么？如何计算？定量描述萃取平衡的几个重要参数分配比：物质被提炼的程度。
d越大越易萃入有机二者分离系数:两组分分离的难易程度提炼百分率：萃入有机看中的金属量占到料液中的金属量的百分率萃取比：饱和状态容量:单位提炼剂对金属的最小提炼量，(m)s,mol/l（半径越小，电荷6、什么是萃取等温线及萃取剂饱和容量？饱和容量的用途有哪些?提炼等温线:在一定温度下，均衡时被提炼物在有机相的浓度和在水相的浓度关系曲线称作提炼均衡线或提炼等温线。
萃取剂的饱和容量：单位萃取剂对金属的最大萃取量，(m)s,mol/l用途（1）确认较之r某料液，=0.2mol/l，50%re萃入有机二者，较之r=？（2）确认萃合物的共同组成1mol/lp507+煤油，=0.167mol/l，则re：p507=？7、提炼的条件和两个基本操作各就是什么？条件：（1）两较之轻相同（2）两萨穆德混溶两个操作：混合：两相进行充分接触，完成传质过程。
徐光宪
“稀土之父”徐光宪刘秀秀淮南师范学院摘要：徐光宪，浙江绍兴人，著名物理化学家，无机化学家，教育家，中国科学院院士，现任北京大学化学与分子工程学院教授，稀土材料化学国家重点实验室学术委员会名誉主任。
一生致力于化学研究，尤其对稀土元素的分离提纯。
他创建的“串级萃取理论”解决了稀土分离的难题，在全国普遍推广应用后，使中国单一高纯稀土的生产世界前列。
从事教育事业，育人无数，为我国培养出许多人才；更著有许多文集。
关键字：稀土元素；萃取；教育；"The father of rare earth" xu guangxianliu xiuxiuAbstract: xu guangxian, zhejiang shaoxing, famous physics chemist, inorganic chemist, educators, Chinese academy of sciences, Beijing university of chemical and molecular engineering college professor, rare earth materials chemical state key laboratory of honorary director of the academic committee. Devoted his life to chemical research, especially for rare earth elements of purification. He created "cascade extraction theory" to solve the problem of rare earth separation in the country, after the application, the popularization of Chinese single high purity rare earth production of the world. Engaged in education, career education in our country and countless produced many talents; The more the many essays.Key word: rare earth elements; Extraction; Education;一、序言徐光宪(1920年11月7日－)，浙江绍兴人，著名物理化学家，无机化学家，教育家，中国科学院院士，现任北京大学化学与分子工程学院教授，稀土材料化学国家重点实验室学术委员会名誉主任。
萃取物质的条件
一．萃取的基本条件有哪些？
1、物质在一种溶剂中的溶解度远大于在另一种溶剂中的溶解度。
2、物质与萃取剂不会反应。
3、两种溶剂互不相溶。
扩展资料：
分类
萃取的机理既有物理的溶解作用，又有化学的配合作用，是一个复杂的物理溶解过程。
一般而言，萃取那些简单的不带电荷的共价分子时为物理溶解过程。
但在大多数情况下，被萃取物与有机相中一种或多种组分发生化学变化，生成新的化学物种后被萃入有机相，这便属于化学过程。
按照萃取机理的不同，可分为五种类型：
（1）简单分子萃取：被萃组分在两相中均以中性分子存在，与溶剂不产生化学反应，只是以简单分子形式在两相进行物理分配。
（2）中性配合萃取：被萃取组分与萃取剂都是中性分子，他们结合生成中性配合物进入有机相，可以把生成的中性配合物看成溶剂化物，故这种类型的萃取又可称为溶剂化萃取。
（3）酸性配合萃取：水相中的金属离子以阳离子或能离解为阳离子的配合离子状态存在，与酸性萃取剂形成不含亲水基团的中性配合物进入有机相。
（4）离子缔合萃取：水相中的金属离子以配阴离子（或阳离子）与含氧或含氮的萃取剂以离子缔合的方式形成萃合物进入有机相。
（5）协同萃取：在萃取时，使用两种以上的萃取剂相混合，萃取水相中的被萃物生成油溶性更大的协萃物进入到有机相。
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理下分馏萃取体系 中第二基本假设 的成立条件 。研究 结果 表明 ， 阳离子交换 萃取时成立 的条件 ， 是金属 离子荷 电量相等 ； 中 性分子缔合物萃取 、 离子缔合物萃取 、 阴离子交换萃取 以及 协同萃取分 离时成立 的条件 ， 是金属离 子荷电量相 等且萃取 反应
系数相等 ； 分离荷 电量不 相等的金属离子时 ， 分离 系数 不满 足第 二基本假设 。
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２１ ０ １年 ９月 第２ ５卷 第 ３期
南 昌航空大学学报 （ 自然科学 版） Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬＯＦＮ ＣＨＡ ＮＧ ＡＮ ＮＧ ＨＡ ＫＯＮ Ｉ Ｅ ＩＹ（ Ｔ ＡＬＳ Ｅ Ｅ ） Ｇ ＵＮ Ｖ ＲＳＴ ＮＡ ＵＲ ＣＩＮＣ Ｓ
ｅ ０ １ ＶＳｐ ２１
ｏＩ２ ５ Ｎ０ ３
［ 图分 类 号 ］ ０ １． ３ Ｔ ８４ ２ 中 ６ ４ ３ ；Ｆ ０ ． ［ 文献 标 志 码 ］ Ａ ［ 章 编 号 ］ １０ — ９ ６ ２ １ ）３— ０ ３— ６ 文 ０ １ ４ ２ （０ １ ０ ０ ２ ０
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９ｑ
一 一
．
串 级 萃 取 理 论 第 二 基 本 假 设 的 成 立 条 件
钟 学明
（ 昌航 空 大学 ， 西 南 江 南昌 ３０ ６ ） ３ ０ ３
［ 关键词 】 串级萃取 ； 分离 系数 ； 基本假设 ； 萃取 机理 ［ 摘 要］ 于数学表达式 ， 基 探讨 了阳离子交换 萃取 、 中性 分子缔 合物萃 取 、 离子缔 合物萃取 、 阴离子交 换萃取 和协 同萃 取机
ｃ ｎ ｅ ｅ ｔａ ｔｏ ｎｅ ｒ ｌｍ ｏｅ ｕ ｅａ ｓ ｃａｉ ｎ ｃ ｍ ｐ ｅ ｘｒ ｃ ｉｎ，ｏ — ａ ｓ ｃ ａｉｎ ｃ ｍｐｌｘ ｅ ｔａ ｔｏ ｎｄ ｓ ｎ ｒ ｉｔｃｅ ｔａ ｔｏ ｃ — ｈａ ｇ ｘ ｒ ｃｉｎ， ｕｔａ ｌ ｃ ｌ ｓ ｏ ｉ ｔｏ ｏ ｌｘ ｅ ｔａ ｔｏ ｉｎ ｓｏ ｉ ｔ ｏ ｏ ｅ ｘ ｒ ｃｉｎ ａ ｙ ｅ ｇｓｉ ｘｒ ｃ ｉｎ ｍｅ ｈ Ｚ ＯＮＧ ｅ— ｍｉ ｇ Ｈ Ｘｕ — ｎ
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