分离工程5液液萃取

萃 取
(1
U
)
Ue 1 UeN +1 1
(5
5)
Ue U N (U1 + 1) + 0.25 0.5 (5 6)
对比：
吸 收 与 解析
C0
l N +1 l N +1
l1
SeN +1 Se SeN +1 1
Se SN (S1 + 1) + 0.25 0.5
萃
E
l0 lN l0
N e
lN lO + vN +1 v1
(5 13)
方法特点：
1. 热量变化不大，无须热平衡计算
2. g i 影响大，有时不可靠
例5-1: 萃取剂:二甲基酰胺(DMF)+水 料 液:苯(B)+正庚烷(H) 平衡级:5;平均分配系数
中性溶剂络合萃取:被萃取物是中性分子,萃取剂也是中性分 子,萃取剂与被萃取物结合成为中性溶剂络合物而进入有机相.
酸性阳离子交换萃取:萃取剂为一弱酸性有机酸或酸性螯合剂。 被萃取物一般为金属离子，金属离子在水相中以阳离子或能 解离为阳离子的络合离子形式存在，金属离子与萃取剂反应 生成中性螯合物。
离子络合萃取：被萃取物是金属以络合阴离子形式进入有机 相，萃取剂与氢离子结合成阳离子，然后两者构成离子缔合 体系进入有机相。
5.1.2 萃取流程
1.错流流程
F S1 1 E1
R1 S2 2 E2
R2 S3 3 E3
R3
2.逆流萃取
FE 1 2
3 RS
3.分馏萃取
WE 1
F2
3 RS
5.1.3 萃取剂
萃取剂必备两个条件： （1）萃取剂分子至少有一个萃取功能基，通过
它与被萃取物形成萃合物。常见的功能基有O、 N、P、S等。 （2）萃取剂分子必须有相当长的链烃或芳烃， 其目的是使萃取剂及萃合物易溶于有机溶剂， 而难溶于水。
+1
Ee
N e
+1
1
(5 7)
取
进料中i被萃取的分数
e 1( N + 1) + 0.25 0.5 (5 8)
V2
V1
VN +1 V1
1/ N
(5 9)
L1 LO + V2 V1 (5 10)
VN
VN
+1
V1 VN +1
1/ N
(5 11)
v1 vN+1(1 U ) + l0E (5 12)
第五章 液液萃取
5.1 萃取过程与萃取剂 5.2 液液萃取过程的计算 5.3 其他萃取技术
简介
液液萃取也称溶剂萃取,是一个重要的传质分离过程.在液 液萃取过程中,含有待分离组分(溶质A)的液相(料液F,为溶 质A溶解于载体C的溶液,萃取后成为萃余相),与另一个与之 不相溶或部分互溶的液相(溶剂S)接解后,由于溶剂S也能溶 解溶质A,但不能或极少溶解C,溶质A通过相间传质进入S,成 为萃取相E,从而实现对溶质A的提取,即溶质A与C的分离.该 过程是一个包含A,C和S的三元体系的萃取过程.
高沸点低含量物质的分离； 热敏性物质的分离 有机或水溶液中无机物质的分离。
5.2 液液萃取过程的计算
5.2.1 逆流萃取计算的集团法
模型塔wk.baidu.com5—2）：
同于吸收过程
进料 L0 , l0
溶剂
VN+1,vN+1
萃取液 V1 ,v1
1 2
n-1 n
n+1
N-1 N
萃余液
LN ,lN
对比： 吸收与解析
吸 收
v N +1 v1 v N +1
AeN +1 Ae AeN +1 1
（4-31）
与
解 析
(1 )
Ae 1 AeN +1 1
Ae AN ( A1 + 1) + 0.25 0.5
U
vN +1 v1 vN +1
UeN +1 Ue
U
N e
+1
1
(5 4) U : 溶剂中组分 i进入 萃余相中的分数
现在萃取技术已在各方面获得广泛的应用
➢ 炼油和石化工业中石油馏分的分离和精制，如烷烃和芳烃的 分离、润滑油的精制等；
➢ 湿法冶金中铀、钍及钚等放射性元素、稀士、铜等有色金 属、金等贵金属的分离和提取；
➢ 磷和硼等无机资源的提取和净化； ➢ 医药工业中多种抗生素和生物碱的分离； ➢ 食品工业中有机酸的分离和精制； ➢ 环保处理有有害物质的脱除等。
如果料液中含有多种溶质,由于S对他们的溶解度是不同 的,也可实现对他们的分离.
F(C+A) Feed C-Carrier
S Solvent
萃取相E （S+A)
Extract
萃余相R (C+少量A） Raffinate
由于溶质A在两个液相中受分配平衡的限制，通常
通过一次液-液平衡接触后不能完全达到分离或提取 率的要求，在这种情况下需要通过多级逆流接触才能 达到。
萃取
Ki
yi xi
vi li
V L
mi
yi xi
vi li
V L
(5 1)
i的分配系数
yi — 汽相浓度 yi — 溶剂或萃取相浓度
xi — 液相浓度 xi — 萃余相浓度
Si
K iV L
Ai
L K iV
1 Si
i
miV L
(5 2)
L1
Ui miV i
(5 3)
: 萃取因子
对比：
5.1 萃取过程与萃取剂
液液萃取： 利用溶液中溶质组分在两个相间的不同分配关系，通
过相间传质使组分从一个液相转移到另一液相，达到分 离的目的。
物理萃取
分类：
化学萃取
石油化工、抗生素 及天然产物的提取
中应用较多
金属的提取 与分离
根据萃取机理,萃取分四种类型:
简单分子萃取:是简单的物理分配过程,被萃取组分以一种简 单分子的形式在两相间分配.被萃取组分在两相中均以中性分 子形式存在,溶剂与被萃取组分之间不发生化学反应.
萃取剂分类： ✓ 中性络合萃取剂，如醇、酮、醚、酯、醛及
烃类。 ✓ 酸性萃取剂，如羧酸、磺酸、酸性磷酸酯等 ✓ 螯合萃取剂，如羟肟类化合物 ✓ 离子对萃取剂，主要是叔胺和季胺盐
5.1.4 萃取过程的特点：
溶液中各组分的熔点或沸点非常接近或某此 组分形成共沸物；
被分离物的浓度很低，如油脂中的色素和激 素；
最早的液-液萃取实践产生于古罗马时代，当时采用熔融 的铅为溶剂，从熔融的铜中分离金和银，然后在采用硫酸选 择性的溶解银，分别得到金和银。
1903年，L.Edeleanu用液态的二氧化硫作为萃取剂，从煤 油中萃取芳烃，以生产清洁的液体燃料，这是萃取的第一次 工业应用。
对于萃取的大规模研究和开发始于二次世界大战时期，当 时由于原子能应用和研究的需要，对于铀、钍等放射性元素 进行了萃取提取和分离的进行了开发研究，开发研究了具有 良好分离性能的萃取剂（溶剂），并发展了相的萃取设务如 脉动塔和混合澄清槽等，使萃取技术迅速走向了大规模化的 工业生产。