三元体系的液

三元体系的液-液相平衡1. 三元体系的相平衡关系都有哪几种表达方法？答：根据组分 B S 互溶度的不同而采用不同的表达方式。

对B 、S 部分互溶体系，常用 三角形相图；当B 、S 完全不互溶时，则可仿照吸收中相平衡关系式的方法。

资料个人收集整理, 勿做商业用途 （1）相平衡关系在三角形相图上的表示根据组分间的互溶性，三元体系可分为三种情况，即① 溶质完全溶于稀释剂 B 及萃取剂S 中，但B 与S 不互溶。

② 溶质A 可完全溶解于组分 B 及S 中，但B 于S 为一对部分互溶组分。

③ 组分A B 可完全互溶，但 B S 及A S 为两对部分互溶组分。

通常，①、②两种情况在萃取中较为常见，并称之为 I 类物系。

往双组分A 和B 的原料中加入适量的萃取剂 S ，经过充分的接触和静置后，便得到两 个平衡的液层，其组成如图 8-2中的E 和R 所示，此两个液层称为共轭相。

若改变萃取剂 S 的用量，则将得到新的共轭相。

将代表各平衡液层组成坐标点联合起来， 便得到实验温度下 的该三元物系的溶解度曲线 CRPED 若B 、S 完全不互溶，则点C 和D 分别与三角形的顶点 B 及S 重合。

资料个人收集整理，勿做商业用途溶解度曲线将三角形分为两个区域， 曲线以内的区域为两相区， 以外的区域为均相区或 单相区，萃取操作只能在两相区内进行。

资料个人收集整理，勿做商业用途连接共轭液相组成坐标的直线 RE 称为联结线。

一定温度下，同一物系的联结线倾斜方 向一般是一致的，各结线互不平行；也有少数物系联结线的倾斜方向会发生改变。

资料个人收 集整理，勿做商业用途影响溶解度曲线形状和两相区面积大小的因素如下： 在相同温度下，不同物系具有不同 形状的溶解度曲线；同一物系，温度不同，两相区面积的大小将随之改变。

通常，温度升高， 组分间的互溶度加大，两相区面积变小。

适当降低操作温度，对萃取分离是有利的。

资料个人收集整理，勿做商业用途 临界混溶点 溶解度曲线 联结线 两相区图8-2溶解度曲线和联结线辅助曲线又称共轭曲线， 借助它可由某一相组成求得其共轭相组成。

图8-3所示，通过已知点 R 、R 2、R 3等分别作BS 边的平行线，再通过相应联结线的另 一端点E i 、E 2、E 3等分别作AB 边的平行线，各线分别交于点 H 、K 、J 等，联结这些点所得 平滑曲线HKJL 即为辅助曲线。

资料个人收集整理，勿做商业用途辅助曲线与溶解度曲线的交点 P,表明通过该点的联结线为无限短，相当于这一系统的临界状态，故称点 P 为临界混溶点（又称褶点）。

资料个人收集整理，勿做商业用途一定温度下，三元物系的溶解度曲线、联结线、辅助曲线及临界混溶点的数据都是由图8-3辅助曲线与临界混溶点 辅助曲线的作法如 AD单相区S实验测得，也可从手册或有关专著中查得。

资料个人收集整理，勿做商业用途（2）相平衡关系在直角坐标图上表示一分配系数与分配曲线①分配系数：在一定温度下，溶质组分A在平衡E相与R相中的组成之比称为分配系数，以k A表示，即k组分A在E相中的组成k A =组分A在R相中的组成x A同样，对于组分B也可写出相应的分配系数表达式，即kB，X b显然，k A值愈大，萃取分离的效果愈好。

②分配曲线：溶质A在互为平衡的两液层中的组成，可仿照蒸馏和吸收中的方法，在直角坐标图上用分配曲线表示，如图8-4所示。

资料个人收集整理，勿做商业用途由于分配曲线上任意一点表达了平衡的E、R两相中的组成关系，故可由分配曲线的某一点求得三角形相图中相应的联结线ER资料个人收集整理，勿做商业用途（3）组分B、S完全不互溶的相平衡关系在操作条件下，若B S可视为完全不互溶，且以质量比表示相组成的分配系数为常数时，则式8-1可改写为如下形式，即资料个人收集整理，勿做商业用途Y=KX （8-1b）此情况下，相平衡关系不必用三角形相图表示，直接用平衡关系式描述。

对于组分B、S完全不互溶物系，分配曲线在X-Y坐标图上绘制更为方便。

2.杠杆规则在萃取中如何应用？答：杠杆规则是物料衡算的图解方法，对萃取的物料衡算提供了方便。

如两股物料的混合和分离，利用杠杆规则作定量计算很方便。

资料个人收集整理，勿做商业用途将R kg的R相与E kg的E相相混合，便得到总组成为X M的M混合液，如图8-5所示。

反之，在分层区内，任一点M所代表的混合液可分为两个液层R、E。

M点称为和点，R点和E点称为差点。

混合液M与两液层E、R之间的关系可用杠杆规则描述，即：代表混合液总组成的M 点和代表两液层组成E点和R点，应处于同一直线上；资料个人收集整理，勿做商业用途而E相和R相的量与线段MR和ME成比例，即E__杠杆规则的应用资料个人收集整理，勿做商业用途MFMS F3相平衡关系在萃取中有何应用？答：相平衡关系在萃取中有如下应用(8-1 )(8-1a )MRR ME （8-2）若于A B二元料液F中加入纯溶剂S，则混合液总组成的坐标点M将沿SF线而变，具体位置由杠杆规则确定图8-5(8-3 )s① 萃取操作条件的选择：对于指定物系，适当降低温度，组分间互溶度减小，两相 区面积扩大，有利于萃取分离。

② 选择萃取剂：优良的萃取剂应该对组分 A 有较大的溶解度和较高的选择性，组分B S 间互溶度要小，增大两相区面积，获得较好分离效果。

资料个人收集整理，勿做商业用途③ 相平衡关系是萃取过程计算的主要关系之一。

④ 可将萃取过程在三角形相图上清晰的表达出来。

如图8-1 三个阶段可完整地表示在图 勿做商业用途混合：将定量的纯溶剂 两组分的原料液F 中，混合液的组成点 M 应 在FS 联线上，M 点的位置由式8-3确定。

适宜的萃取剂用量 S 应使M 点的位 置处于两相区内。

沉降分层：当F 、S 充分混合液沉 降分层得到平衡的E 相和R 相(这两点位置 借助辅助曲线通过试差作图法确定) 。

E 相和S R 相的数量关系由式 8-2确定。

脱除溶剂：若从E 相和R 相中脱除 E '和萃余液R '。

延长SE 和SR 线，分别交AB 边于点E 与点R ， E '和 R '的数量关系仍用杠杆规则确定，即 资料个人收集整理，FRR FE从顶点S 作溶解度曲线的切线 SE max ，延长与AB 边交于E max ，该点代表在一定条件下可能得到的最高组成 ymax 的萃取液。

4.选择萃取剂时需要考虑哪些因素？答：萃取的选择是萃取操作分离效果和经济的关键。

萃取剂的选择应考虑如下因素： (1)萃取剂的选择性和选择性系数中所示单级萃取操作的8-6中。

资料个人收集整理,S 加入A 、B图8-6全部萃取剂S,则得到萃取液即为该两液相组成的坐标位置。

勿做商业用途 单级萃取在三角形相图上的表达选择性是指萃取剂 S 对原料液中两个组分溶解能力的差异。

若S 对溶质A 的溶解能 3值直接与k A 值有关，组成等)也同样影响 3值。

萃取操作中，3值均应大于1。

由3值的大小可判断所选择萃取剂是否适宜和分离 的难易。

3值越大，越有利于组分的分离，当组分 B , S 完全不互溶时，3值趋向无穷 大，为最理想情况；若 3 =1,由式8-4可知y A /y B =X A /X B 或k ^ kB ，萃取相和萃 余相在脱除溶剂S 后具有相同的组成并且等于原料液的组成， 故无分离效果，说明选用 的萃取剂是不适宜的。

资料个人收集整理，勿做商业用途萃取剂的选择性高，对一定的分离任务， 可减少萃取剂的用量， 降低回收溶剂操作 的能量消耗，并可获得纯度较高的产品。

资料个人收集整理，勿做商业用途(2) 萃取剂S 与稀释剂B 的互溶度组分B 与S 的互溶影响溶解度曲线的形状和两相区面积。

显然， 力比对稀释剂B 的溶解能力大得多， 即萃取相中y A 比y B 大得多，萃余相中x B 比X A 大 得多，那么这种萃取剂的选择性就好。

资料个人收集整理，勿做商业用途萃取剂的选择性可用选择性系数表示，即 A 在萃取相中的质量分数/ A 在萃余相中的质量分数 _ yA /x AB 在萃余相中的质量分数 y b X b(8-4) k A 值愈大，3值也愈大。

凡是影响 k 的因素(如温度、3二B 在萃取相中的质量分数 亠/也*理 X A X B y BB S 互溶度小,两相区面积大，可能得到的萃取液最高组成（3） 萃取剂回收的难易与经济性 前已述及，脱除萃取剂通常采用蒸馏方法。

费用，它在很大程度上决定萃取操作的经济性。

挥发度要大，并且最好是组成低的组分为易挥发组分。

低，而S 为易挥发组分是，则 S 的气化热要小，以节省能耗。

途溶剂的溶解能力大，可减少萃取剂的用量，降低 E 相脱溶剂的费用；B S 的互溶 度小，也可减少 R 相脱溶剂的费用。

资料个人收集整理，勿做商业用途（4） 萃取剂的其他性质凡是对两液相相混合和分层有关的一切因素均会影响到萃取效果及设备生产能力。

一般说，两相间密度差较大、界面张力适中、粘度及凝固点较低都是有利的。

另外，具 有化学稳定性、热稳定性、抗氧化性、无毒、不易燃、易获得、价廉等也是追求的指标。

资料个人收集整理，勿做商业用途 一般来说，很难找到满足上述所有要求的萃取剂。

在选用萃取剂时要根据实际情况 加以权衡，以保证满足主要要求。

资料个人收集整理，勿做商业用途ymax 较高。

资料个人收集整理，勿做商业用途 萃取剂回收的难易直接影响蒸馏分离的 因此，要求萃取剂S 与原料液中的相对 若被萃取的溶质不挥发或挥发很 资料个人收集整理，勿做商业用。