第二章溶剂萃取5PPT课件
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第二章-溶剂萃取
• ⑵萃取率（q），即萃取百分率 • 表示萃取平衡时，萃取剂的实际萃取能力，常用萃取率来表示。
•
萃取率q
=
被萃物在有机相中的量 被萃物在料液中的总量100%
• 令 C ＿平衡时有机相中的浓度
•
C＿平衡时水相中的浓度
•
VS＿有机相体积
•
VF＿料液体积
• 令：VS R, R称为相比，
VF
•
∴
上式=
• 分子中有C=NOH结构，如N509（5，8＿二乙基＿7羟基＿十二烷基＿6＿ 肟，相当于国外的Lix63；
• N510（2＿羟基＿5＿十二烷基＿二苯甲酮肟，相当于国外的Lix64。 • 二者都是萃铜的萃取剂。
、 • d Kelex型萃取剂
• 8＿羟基喹咛的衍生物，例如：Kelex100，十二烯基＿8＿羟基喹咛，它可 从高浓度铜浸出液中萃取回收铜，萃取能力比Lix型强。
我国的萃取工业发展较国外稍迟一些，是在二十世纪六十年代开始的，但发展很 快。目前，我国有自己合成的新型萃取剂，有自己独特的萃取工艺，水平并不低 于国外。在我国，很多稀有金属的生产，某些有色金属的提取分离等都已应用该 法，这种方法所以能发展得如此快，主要是由于该法具有很多优点，如：分离效 率高、操作安全方便、生产成本低、作业易于连续化、自动化、生产量大等等。
析此时有机相中被萃物的量，即为饱和容量。
• 第二节 萃取基本原理
• 一、萃取过程的物理化学 • 1、萃取过程本质 • 在萃取过程中，要使物质从水相转入有机相，就必须使它从亲水性转变为疏
水性，使它从易溶于水相转变为易溶于有机相，萃取过程的实质就在于利用 物质的亲水性和疏水性的相互转化。
• 在湿法冶金的溶剂萃取中，金属离子大多是亲水性的极性物质，在水溶液中 大多以水合离子状态存在，要使它们从亲水性变为疏水性，就必然要使萃取 剂与金属的水合离子发生化学作用，萃取剂必须将部分或全部的金属离子周 围的水分子顶替出来，生成不带电荷的易溶于有机溶剂的化合物（多数是络
溶剂萃取化学 ppt课件
粉红
分液漏斗震荡
上层：煤油层蓝色（负 载有机相） 下层：无色（萃余液）
证明：钴被萃取到煤油 层（P204二（2 —乙基己基）磷酸煤油溶 液）
ppt课件 2
萃合物一般是配合物，以下反应可加酸使钴 重回水相，这称为反萃取。
Co 2HA CoA2 （O） 2H
萃合物
2
CoA2 （O） H 2 SO 4 CoSO 4 2HA（O）
HAo KD HAw H A
Ka
w w
[ HA]o KD [ HA]w
HC l
H 2O
反萃
H 3 PO4
ppt课件
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b有机化工（烷烃、芳烃） 环丁砜—二甘醇 ③在生物制药领域应用相当广泛 a从发酵培养液中萃取产物 b从生物反应液或生物转化液中萃取产物
疏水性的青霉素 G和V酸性很强，其 pKa值为2.5～3.1，相对分子质量 分别为334和350，适宜用有机溶剂从发酵液中萃取，在pH 2.5～3.0 范围内，用乙酸戊酯和乙酸丁酯作为萃取剂的萃取效率高。 由于氨基酸和一些极性较大的抗生素的水溶性很强，在有机相中的分 配系数很小甚至为零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用化学萃 取。可用于抗生素的化学萃取剂有长链脂肪酸 (如月桂酸)、烃基磺酸、 三氯乙酸、四丁胺和正十二烷胺等。它们与抗生素形成复合物分子的 疏水性比抗生素分子本身高得多，从而在有机相中有很高的溶解度。
第二章 溶剂萃取化学
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1
一 基本概念和参数 1 萃取和反萃取 萃取：水相与一完全或部分不相溶的有机相密切接触后， 水相中的溶质转入有机相，并在两相中重新分配的过程称 为有机萃取或液液萃取。 例：
有机溶剂萃取PPT课件
因此基因工程产品的商业化迫切需要 开发适合大规模生产的、经济简便的、 快速高效的分离纯化技术。其中双水相 萃取技术(two-aqueous phase extraction,ATPS)，又称水溶液两相分配 技术(Partion of two aqueous phase extraction)是近年来出现的引人注目、 极有前途的新型分离技术。
双水相萃取法和传统的分离方法(如盐析或有机 溶剂沉淀等)相比也有很大的优势，如以β-半乳
糖苷酶为例，用沉淀或双水相萃取纯化的比较 见下表。
双水相系统：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相系
统。
利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法
应用：蛋白质特别是胞内蛋白质的分离纯化。
例如，PEG/KPi系统中上、下相(或称轻重相)的PEG和磷酸钾浓度以及Cl离子在上、下相中 的分配平衡随添加NaCl浓度的增大而改变。这种相组成即相性质的改变直接影响蛋白 质的分配系数。离子强度对不同蛋白质的影响程度不同，利用这一特点，通过调节双 水相系统中的盐浓度，可有效地萃取分离不同的蛋白质。
萃取是生物分离中常用的单元操作
原料 前处理
生物反应 工程
生物分离 工程
产品
固
分
纯
精
液 分
离 提
化
制
离
取
利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达
到分离的目的
相似相溶的原理，选择与目的物结构相近
的溶剂
分子结构相似:组成,官能团
根据萃取目标物的介电常数寻找极性相近的溶剂为萃取溶剂.
4）带溶剂:它们能与产物形成复合物,使产物易溶于有机溶剂中.复合物在一定条件下
溶剂萃取
• 在生物产物中，可用于有机酸、氨基酸、抗生素、维 生素、激素和生物碱等生物小分子的分离和纯化。
2
Light phase
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
Heavy phase
3
萃取的基本概念
•料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液；
•溶质：其中欲提取的物质； •萃取剂：用以进行萃取的溶剂； •萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂 中，得到的溶液； •萃余液：被萃取出溶质的料液；。
20
4 乳化和去乳化
• 在萃取过程中，由于剧烈振荡等原因，可能出现 乳浊液现象，造成分层困难影响萃取效果。实际 发酵产物的萃取操作中常发生乳化现象。 • 乳化即一种液体以细小液滴 ( 分散相 ) 的形式分散 在另一不相溶的液体(连续相)中的现象。 • 产生乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种 夹带： ①发酵废液(萃余液)中夹带有机溶剂(萃取液)微滴， 使目标产物受到损失； ②有机溶剂(萃取相)中夹带发酵液(萃余液)，给后 处理操作带来闲难
• 料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取剂接触，再 进行萃取。
• 第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加入新 鲜萃取剂进行萃取；第二级的萃余液再作为第三 级的料液，以此类推。 • 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。
34
5.2多级错流萃取
• 萃取设备
43
5.3 多级逆流萃取 解析方法
• 第1级 Xi=K0Yi ；HYi+1+LXi-1=HYi+LXi • 对于第1级 X0=0可得：Y2=(1+E)Y1； • 对于第2级 Y3=(1+E)Y2-EY1＝(1+E+E2)Y1； • 类推，第n级 Yn+1=(1+E+E2+…+En)Y1； • 整理：Yn+1=[(En+1－1)/(E-1)]Y1 • 萃取分率P=LXn/HYn+1=EYn/Yn+1=(En+1-E)/(En+1-1) • 未被萃取分率 φ=(E-1)/(En+1-1)；
第二章液液萃取
2021/4/4
第二章液液萃取
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• 几种特殊溶剂：醋酸丁酯、丁醇、戊醇、丁酮、甲 基叔丁基醚、这些溶剂在水中或酸性水中溶解度不 大。适用于萃取在酸性水中溶解度大的物质。
• 普通含氧原子的溶剂在酸性溶液中，易与氢离子形 成氢键而易溶于水，而这些含氧的大分子溶剂由于 位阻大，阻碍了氢键的形成，故在水中溶解度小。
③ 溶质质点进入溶剂形成的空穴：溶质分子与溶剂分子相互作 用放出能量，顺序为：均为非极性分子<一为非极性分子、 一为极性分子<均为极性分子<溶质被溶剂溶剂化。
➢ 溶剂化是指一定数目的溶剂分子较牢固的结合在溶质质点上，
有溶剂化能力的溶剂称为溶剂化溶剂，水、醇、丙酮等【溶
2021剂/4/4化溶剂的结构特点？】第。二章液液萃取
kA
yA xA
kB
yB xB
分配系数反映了被萃组分在两个平衡液相中的分配关系，
分配系数的值越大，被萃物越容易进入萃取相，萃取分离
效果越好。k与溶剂的性质和温度有关，在一定的条件下
为常数，应根据实验来测定；k=0，表示待萃取物不被萃
取，k=∞，表示完全被萃取。
2021/4/4
第二章液液萃取
7
2. 选择性系数（分离系数）
➢如果原料液中含有组分A与B，萃取剂对溶质A和B分离能力 的大小，可用选择性系数β表示。 ➢定义为：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系 数的比值。 ➢β值的大小反映了被萃相中两种物质可被某种萃取剂所分离 的难易程度。
yA KA yB
Kb xA xB
➢与精馏中的相对挥发度一样，选择性系数值越远离1，两种 物质越容易分离；反之则不容易。
基本概念基本概念利用组分在两个互不相溶或部分互溶的液相中的溶解度利用组分在两个互不相溶或部分互溶的液相中的溶解度差异而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为液差异而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为液液萃取也叫溶剂萃取液萃取也叫溶剂萃取
液膜萃取技术ppt课件
选择性渗透 滴内化学反应 膜相化学反应 萃取和吸附
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（1）选择性渗透 依据不同的物质在膜相的溶解度和渗透速率不同进 行分离。分离主要是依靠溶质在膜相和料液相的溶 解度的比值的差别来完成的。 选择性渗透过程不可能产生浓缩效应。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冠醚类载体具有较高的特异性； 甲基胆酸盐分子显示出运输葡萄糖的能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
4.2 液膜分离工艺条件的影响
1）搅拌速度的影响 搅拌速度包括制乳时的搅拌速度和待分离 体系两相相互接触时的搅拌速度。
逆其浓度梯度传递效应，同步分离与浓缩。通过供 能离子与传递载体共同作用，目标产物可由低浓度 区向高浓度区运输。
萃取与反萃取同时一步进行。
传递速率高。目标产物在液膜中传递距离短，很快 达到萃取平衡。
选择性好。膜只允许某一个或某一类离子通过。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（1）选择性渗透 依据不同的物质在膜相的溶解度和渗透速率不同进 行分离。分离主要是依靠溶质在膜相和料液相的溶 解度的比值的差别来完成的。 选择性渗透过程不可能产生浓缩效应。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冠醚类载体具有较高的特异性； 甲基胆酸盐分子显示出运输葡萄糖的能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
4.2 液膜分离工艺条件的影响
1）搅拌速度的影响 搅拌速度包括制乳时的搅拌速度和待分离 体系两相相互接触时的搅拌速度。
逆其浓度梯度传递效应，同步分离与浓缩。通过供 能离子与传递载体共同作用，目标产物可由低浓度 区向高浓度区运输。
萃取与反萃取同时一步进行。
传递速率高。目标产物在液膜中传递距离短，很快 达到萃取平衡。
选择性好。膜只允许某一个或某一类离子通过。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二章溶剂萃取-PPT精品文档105页
醋酸
基苯酚、氯仿、
水
结论
同一个组中的溶剂，具有非常接近的3个选择性 参数，在分离过程中具有类似的选择性，若通过选 择溶剂改善分离，就要选择不同组的溶剂。
溶剂选择一般方法
（1）单一溶剂： 选择与溶质极性尽可能相等的单 一溶剂，使溶质在溶剂中的溶解度达到最大；
在保持溶剂极性不变的前提下，更换溶剂种类， 调整溶剂选择性，使分离选择性达到最佳。
溶解度参数的特点
（1）与溶剂罗氏极性参数P’是相互关联的，它反映了溶 剂极性的大小。
(2) 两种溶剂溶解度参数相同时，互溶性最好；相差越大， 互溶性越差。
(3) 可用于溶剂萃取、色谱以及许多分离方法中溶质或溶 剂极性大小的估算、分离过程中溶剂的选择。
（4）包括了色散力、偶极力、质子接受性或给予性的贡 献。
当相比为1（等体积萃取）时，萃取率与分配比的关系为：
E D 100% D1
n次萃取后，水相中残留物质的浓度Cn计算公式如下。 C0为 水相中溶质的初始浓度，即溶质的总浓度。
cn c0(VVaqaqVVorogrgD)n
当相比为1时，
cn c0(11D)n
分配比越大，萃取率越高。
例题：已知碘在四氯化碳和水中的分配比为85，有10ml水溶液 中含碘1mg, 分别9ml四氯化碳萃取1次和每次3ml四氯化碳连续 萃取3次，计算两种情况下的萃取率和水溶液中残留的碘的量？
2.2.1 萃取平衡
（1）平衡常数
Nernst 在1891年提出的溶剂萃取分配定律是：在 一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两相溶剂(水相 /有机相） 中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓 度比为一个常数，该常数称为平衡常数（KD)。
KD
[ A]org [ A]aq
溶剂提取法PPT课件
• 本法需加水加热煎煮，适用于能溶于水且遇热 稳定成分的提取。
• 此法操作简单，提取效率高于冷浸法，但煎煮 液黏稠，滤过困难，且杂质较多，易发生霉变。
第23页/共39页
回流提取法
• 回流提取法是为保 持溶剂与原料持续 的接触，通过加热 提取液，使溶剂受 热蒸发，经冷凝后 变为液体流回提取 器，如此反复至提 取比较完全的一种 热提取方法。
入新溶剂，可以连续收集
浸提液。
第19页/共39页
第20页/共39页
特点及使用范围：
• 由于原料不断与新溶剂或含有低浓度提取物的 溶剂接触，始终保持一定的浓度差，属于动态 浸出，因此浸提效果要比浸渍法高。
• 不经过滤处理可直接收集渗漉液，可省去过滤 操作。
• 不足之处为溶剂消耗多，提取时间长。
• 当渗漉液颜色极浅或渗漉液的体积相当于原料 重的10倍时，便可认为基本上已提取完全。在 大 量 生 产 中 常 将 收 第集21的页/共稀39页渗 漉 液 作 为 另 一 批 新
影响提取效果的因素
• 粉碎度 由于提取过程包括渗透、溶解、扩散等过程，因此 样品粉碎得越细，表面积就越大，浸出过程就越快， 但粉碎度过高，样品颗粒表面积过大，吸附作用增 强，反而影响过滤速度。故粉碎的粒度需适中，一
般 而言，视原料质地粉碎粒度以20～60目为宜。 • 提取温度 冷提杂质少，效率低，热提杂质多，效率高。因温
• 实验室常用提取器是 索氏提取器。
第26页/共39页
该提取器有上、中、下三部分组成， 上部是冷凝器；中部是带有虹吸管 的提取器；下部是烧瓶。将盛原料 粉的滤纸装置中部，内装物高度不 得超过虹吸管，溶剂由上部加入烧 瓶中，烧瓶置水浴上加热，溶剂受 热气化，通过中部提取器旁的通气 侧管到达上部冷凝器，遇冷变为液 体滴入提取器中，当滴入的溶剂达 一定高度时，因虹吸作用，使提取 成分后的提取液又流入烧瓶中，其 中溶剂可因再受热而气化，提出的 成分留在烧瓶中，如此连续操作， 即可提尽有效成分。
• 此法操作简单，提取效率高于冷浸法，但煎煮 液黏稠，滤过困难，且杂质较多，易发生霉变。
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回流提取法
• 回流提取法是为保 持溶剂与原料持续 的接触，通过加热 提取液，使溶剂受 热蒸发，经冷凝后 变为液体流回提取 器，如此反复至提 取比较完全的一种 热提取方法。
入新溶剂，可以连续收集
浸提液。
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特点及使用范围：
• 由于原料不断与新溶剂或含有低浓度提取物的 溶剂接触，始终保持一定的浓度差，属于动态 浸出，因此浸提效果要比浸渍法高。
• 不经过滤处理可直接收集渗漉液，可省去过滤 操作。
• 不足之处为溶剂消耗多，提取时间长。
• 当渗漉液颜色极浅或渗漉液的体积相当于原料 重的10倍时，便可认为基本上已提取完全。在 大 量 生 产 中 常 将 收 第集21的页/共稀39页渗 漉 液 作 为 另 一 批 新
影响提取效果的因素
• 粉碎度 由于提取过程包括渗透、溶解、扩散等过程，因此 样品粉碎得越细，表面积就越大，浸出过程就越快， 但粉碎度过高，样品颗粒表面积过大，吸附作用增 强，反而影响过滤速度。故粉碎的粒度需适中，一
般 而言，视原料质地粉碎粒度以20～60目为宜。 • 提取温度 冷提杂质少，效率低，热提杂质多，效率高。因温
• 实验室常用提取器是 索氏提取器。
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该提取器有上、中、下三部分组成， 上部是冷凝器；中部是带有虹吸管 的提取器；下部是烧瓶。将盛原料 粉的滤纸装置中部，内装物高度不 得超过虹吸管，溶剂由上部加入烧 瓶中，烧瓶置水浴上加热，溶剂受 热气化，通过中部提取器旁的通气 侧管到达上部冷凝器，遇冷变为液 体滴入提取器中，当滴入的溶剂达 一定高度时，因虹吸作用，使提取 成分后的提取液又流入烧瓶中，其 中溶剂可因再受热而气化，提出的 成分留在烧瓶中，如此连续操作， 即可提尽有效成分。
溶剂萃取法ppt课件
料
轻 相
液 重相入
轻相入
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38
多级错流萃取未被萃取分率和理论收率
设第一级萃取因素为E1，经过一级萃取后，未被
萃取的分率φ1为
1 1
E1 1
设第二级萃取因素为E2，经过二级萃取后，未被
萃取的分率φ2为
2 1 1
1
E2 1 (E1 1)(E2 1)
AB
( CLA / ( CRA /
CLB ) CRB )
KA KB
β=1 KA = KB 分离效果不好； β>1 KA > KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
13
两元素相互分离的判据
一般来说，要使共存于同一体系的A和B分离，A的 萃取率q应在99%以上，而B的萃取率q应小于1%， 此时：
乳浊液类型：水包油型；油包水型
油滴 O/W
水滴 W/O
水
油
亲水性基团强度 > 亲油性基团强度，O/W； 亲油性基团强度 > 亲水性基团强度， W/O
发酵液的乳化现象主要由蛋白质引起。
24
乳浊液类型
当将有机溶剂（通称为油）和水混在一起搅拌时，可 能产生两种形式的乳浊液。
乳浊液类型：水包油型；油包水型
5杂质溶质原溶剂萃取剂lightphaseheavyphase溶剂萃取概述6分液漏斗有机相水相溶剂萃取概述7萃取洗涤反萃取萃取剂稀释剂料液待分离物质杂质萃取液待分离物质少量杂质洗涤剂萃残液杂质杂质少量待萃物质产物待萃物质待返回使用萃取剂稀释剂反萃剂待萃物质一般工业液液萃取过程溶剂萃取概述8生物萃取与传统萃取相比的特殊性?生物工程不同于化工生产主要表现在生物分离往往需要从浓度很稀的水溶液中除去大部分的水而且反应液中存在多种副产物和杂质使生物萃取具有特殊性
《溶剂萃取》课件
实验结果分析
分析一：萃取效果评估 分析二：影响因素分析
通过对比萃取前后的样品，评估萃取效果，如萃取率、 分离纯度等。
分析实验条件如温度、压力、搅拌速度等因素对萃取效 果的影响，找出最佳的实验条件。
06
溶剂萃取的案例分 析
案例一：植物油提取
总结词
植物油提取是溶剂萃取的重要应用之一，通 过溶剂萃取技术可以有效地从植物中提取油 脂，提高油脂的产量和品质。
粘度与稳定性
萃取剂的粘度越低，稳定性越高，萃取操作越容易进 行。
密度与界面张力
萃取剂的密度和界面张力对萃取过程中的相分离和混 合有重要影响。
操作条件
01
02
03
温度
温度对溶剂萃取的影响较 大，适当提高温度可以促 进溶解和扩散，提高萃取 效率。
压力
压力对溶剂萃取的影响主 要体现在对溶解度和相平 衡的影响上。
详细描述
在有机物分离纯化中，溶剂萃取技术可以用于分离天然产物、药物成分、精细化学品等 。通过选择与目标有机物具有相似或不同溶解度的溶剂，可以实现目标有机物的富集或
纯化，提高产品的质量和产率。
THANKS
感谢您的观看
要点一
Hale Waihona Puke 混合与搅拌确保原料与萃取剂充分混合，并保持适当的搅拌速度，以 提高萃取效率。
要点二
分离与澄清
通过离心、过滤等方法将萃取液与萃余液分离，得到澄清 的萃取液。
溶剂回收
溶剂蒸馏
通过蒸馏方法将萃取液中的溶剂回收， 得到纯净的溶质。
VS
溶剂再生
对回收的溶剂进行再生处理，以便循环使 用。
04
溶剂萃取的影响因 素
多级萃取
将待萃取溶液多次加入到萃取剂中，经过多级分离，适用于待萃取物质浓度较低 的溶液。
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1
1.50 1 (1.50)n1 1
(1.50)n1 1
0.5 3.5 104
1430
n 1 (log1431) /(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%,
问收率最高能达到多少？
(通常假设Yo=0)
B A
D
1/R
Hale Waihona Puke CMCGabe-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 。
§2.6 萃取工程技术基础
§ 2.6.1 萃取串级工艺
§2.6.1.1 萃取方式
– 错流萃取 – 并流萃取 – 逆流萃取 – 分馏萃取 – 回流萃取
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
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
8.82 103
b
B A
0.70 8.82 103
79.4
PB
b b 1
79.4 79.4 1
Va Vs
(X f
X1) Yn Y o
Yn
Va Vs
(X f
X 1 ) Yo
1 R (X f
X 1 ) Yo
Yn
1 R
(X
f
X1) Yo
Yn
1 R
( X n1
X1)
Yo
……
Y3
1 R
(X4
X1)
Yo
Y2
1 R
(X3
X1)
Yo
1 Y1 R ( X 2 X1) Yo
操作线方程
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
B 1 EB 1 0.5 0.5
b B A
0.5 1.57 104
3.18103
PB
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?
解:
B 0.70 1 EB
EB 0.3
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.
则
A
EA 1
E n1 A
1
2.5 1 2.510 1
1.57 104
g f • R e • D • R a(D • R)3
X f a aE aE 2 aE3 如为n级,则 X f a aE aE 2 aE3 aE n
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.
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
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 )
，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
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
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
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
n 2499 即需要2499理论级才能达到99.95%纯度和80%的收
X
X 1 •Va X f •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
而对B组份: B
B1 BF
B1 BF
EB 1
E n1 B
1
通常EB＜1，
E n1 B
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
3.5104
EA 1
E n1 A
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
(
E
n1 A
(EA 1)[(E'A )m 1] 1)(E'A 1)(E'A )m1 [(E'A)m1