化工原理37液液萃取和液固浸取概述
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•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一、萃取过程的分类
•按萃取技术分
类
•单溶剂萃取•√
•双溶剂萃取
•萃 取
•膜萃 取•超临界萃
•凝胶取萃
取 •反向胶团萃
取
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•按萃取组分数目分
类 •萃 取
•
B与S部分互溶
•Ⅱ类物 系
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•临界 混溶 点 •共轭相
•均相 区
•溶解 度曲 线
•联结 线
•溶解度曲线 (1)－已知联结
•两相 区
•溶解 度曲 线
•辅 助曲 线
•溶解度曲线 (2)－已知辅助曲线
•由联结线求辅助曲线
•两种溶解度曲线的互换
•由辅助曲线求联结 线
•e kg •yA、yS、yB
•B
•S
•杠杆规则的应
•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
•Ⅰ类物 系
•√
• ③ A完全溶于B，A与S部分互溶
•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
•XF•—原料液中组分A的质量比，kgA / •YEk•g—B萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS
•XR•—萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB •YS•—萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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2020/11/12
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
xA 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15.0 17.5 20 25 30 35 40 41.6 R 相
xS 5 5.05 5.1 5.2 5.4 5.6 5.9 6.2 6.6 7.5 8.9 10.5 13.5 15
解：
（1）溶解度曲线和辅助曲线 由题给数 据，可绘出溶解度曲线LPJ，由相应 的联结线数据，可作出辅助曲线JCP， 如本题附图所示。
（1）绘出溶解度曲线和辅助曲线；
（2）查出临界混溶点的组成；
（3）求当萃余相中 xA=20%时的分配系数kA 和 选择性系数β ；
（4）在1000kg含30%A的原料液中加入多少kg S 才能使混合液开始分层？
（5）对于第（4）项的原料液，欲得到含36%A 的萃取相E，试确定萃余相的组成及混合液 的总组成。
•单组分萃取•√
•多组分萃 取
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•二、萃取操作的应用
•萃取操作应用场合
❖ 相对挥发度 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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一 、 以 质 量 分 数 表 示 的 平 衡 方 程
•气液平衡方程
•液液平衡方程
•萃取相 中
•分 配
•溶质分 数
•系 数
•萃余相 中 •溶质分 数
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
E相 yA=39.0%,yB=19.6% R相 xA=20.0%,xB=73.4%
•由式10-4计算分配系数，即 •
•及
•由式4-6计算选择性系数，即 •
•即 • •所以
•（4）使混合液开始分层的溶剂用量 根据 原料液的组成在AB边上确定点F，联结点 F、S，则当向原料液加入S时，混合液的 组成点必位于直线FS上。当S的加入量恰 好使混合液的组成落于溶解度曲线的H点
例4-1 附表
•A、B、S三元物系平衡数据（质量分数）
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
yA 0 7.9 15 21 26.2 30 33.8 36.5 39 42.5 44.5 45 43 41.6 E 相
yS 90 82 74.2 67.5 61.1 55.8 50.3 45.7 41.4 33.9 27.5 21.7 16.5 15
•A
• D点
• M点
•B
•S
•组成在三角形坐标图上的表示方法
•二、各组分量之间的关系－杠杆规 则
•M =•MA + MB
•M
•M
A
B
•差点
•和点
•差点
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•杠杆规则
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•A
•液相 R
•液相 M
•r kg
•m kg
•xA、xS、xB
•zA、zS、zB
•液相 E
•两种溶解度曲线的互换
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一、萃取剂的选择性与选择性系数
•因为 •所以
•萃取操 作
•β •～•萃取效 果
•β ＝1 •不能实现萃取分离
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一、萃取过程的原
理
•分离物 •液体混合物
•系形成两相体系的方 •引入一液相（萃取剂）
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
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•分配曲线的作法
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
•计算：萃取剂量 S
•
萃取相量 E 、组成 yE
•
萃余相量 R
•
萃取液量 、组成
•
萃余液量 、组成
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•x
•F
F
•R
•xR
•E •M
•单级萃取图 解
•yE
•纯溶 剂
•一、B 与 S 部分互溶物系
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•二、B 与 S不互溶物系
法
•萃取原 理
•引入另一液相
•液相E(萃取相)
•液体混合
（萃取剂S）
•(S + A+微量B)
物 • (A + B)
•各组分在萃取剂 •中溶解度不同
• 液相R(萃余相) • (B + 微量A、S)
•示 例
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•用苯萃取分离醋酸和水混合物
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•二、萃取操作流程
•10.2.1 液－液平衡相图
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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•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
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•二、B 与 S不互溶物系
•对溶质 A质量衡算
•操作线 •斜率 •方程 •过点 •直角坐标图图解法
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•斜率 –B/S
•单级萃取图解计 算
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
【例10-1】一定温度下测得的A、B、S三元物系 的平衡数据如本题附表所示。
•液液平衡方程
•用质量比 •计算方便
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•萃取相中 溶质的质量 比
•分 配
•萃余相中 溶质的质量
•系
比
数
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
时，混合液即开始分层。分层时溶剂的用 量可由杠杆规则求得，
•(5) 两相的组成及混合液的总组成 根据萃取相
中 yA=36%，在图中定出E2点，由辅助曲线定出与 之相平衡的R2点。 •由图读得xA=17.0%,xB=77.0%,xS=6.0% •R2E2线与FS线的交点M即为混合液的总组成点，由 图读得xA=23.5%,xB=55.5%,xS=21.0%
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•萃取操作示意图
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一、萃取过程的分类
•按有无化学反应分
类
•萃 取
•物理萃取
(2) 临界混溶点的组成 辅助曲线与溶 解度曲线的交点P即为临界混溶点， 由附图可读出该点处的组成为
xA=41.6%,xB=43.4%,xS=15.0% (3)分配系数kA 和选择性系数 β 根据
萃余相中xA =20%，在图中定出R1点， 利用辅助曲线定出与之平衡的萃取 相E1点，由附图读出两相的组成为
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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一、萃取过程的分类
•按萃取技术分
类
•单溶剂萃取•√
•双溶剂萃取
•萃 取
•膜萃 取•超临界萃
•凝胶取萃
取 •反向胶团萃
取
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•按萃取组分数目分
类 •萃 取
•
B与S部分互溶
•Ⅱ类物 系
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•临界 混溶 点 •共轭相
•均相 区
•溶解 度曲 线
•联结 线
•溶解度曲线 (1)－已知联结
•两相 区
•溶解 度曲 线
•辅 助曲 线
•溶解度曲线 (2)－已知辅助曲线
•由联结线求辅助曲线
•两种溶解度曲线的互换
•由辅助曲线求联结 线
•e kg •yA、yS、yB
•B
•S
•杠杆规则的应
•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
•Ⅰ类物 系
•√
• ③ A完全溶于B，A与S部分互溶
•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
•XF•—原料液中组分A的质量比，kgA / •YEk•g—B萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS
•XR•—萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB •YS•—萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS
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•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
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xA 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15.0 17.5 20 25 30 35 40 41.6 R 相
xS 5 5.05 5.1 5.2 5.4 5.6 5.9 6.2 6.6 7.5 8.9 10.5 13.5 15
解：
（1）溶解度曲线和辅助曲线 由题给数 据，可绘出溶解度曲线LPJ，由相应 的联结线数据，可作出辅助曲线JCP， 如本题附图所示。
（1）绘出溶解度曲线和辅助曲线；
（2）查出临界混溶点的组成；
（3）求当萃余相中 xA=20%时的分配系数kA 和 选择性系数β ；
（4）在1000kg含30%A的原料液中加入多少kg S 才能使混合液开始分层？
（5）对于第（4）项的原料液，欲得到含36%A 的萃取相E，试确定萃余相的组成及混合液 的总组成。
•单组分萃取•√
•多组分萃 取
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•二、萃取操作的应用
•萃取操作应用场合
❖ 相对挥发度 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
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•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
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•一 、 以 质 量 分 数 表 示 的 平 衡 方 程
•气液平衡方程
•液液平衡方程
•萃取相 中
•分 配
•溶质分 数
•系 数
•萃余相 中 •溶质分 数
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化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
E相 yA=39.0%,yB=19.6% R相 xA=20.0%,xB=73.4%
•由式10-4计算分配系数，即 •
•及
•由式4-6计算选择性系数，即 •
•即 • •所以
•（4）使混合液开始分层的溶剂用量 根据 原料液的组成在AB边上确定点F，联结点 F、S，则当向原料液加入S时，混合液的 组成点必位于直线FS上。当S的加入量恰 好使混合液的组成落于溶解度曲线的H点
例4-1 附表
•A、B、S三元物系平衡数据（质量分数）
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
yA 0 7.9 15 21 26.2 30 33.8 36.5 39 42.5 44.5 45 43 41.6 E 相
yS 90 82 74.2 67.5 61.1 55.8 50.3 45.7 41.4 33.9 27.5 21.7 16.5 15
•A
• D点
• M点
•B
•S
•组成在三角形坐标图上的表示方法
•二、各组分量之间的关系－杠杆规 则
•M =•MA + MB
•M
•M
A
B
•差点
•和点
•差点
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•杠杆规则
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•A
•液相 R
•液相 M
•r kg
•m kg
•xA、xS、xB
•zA、zS、zB
•液相 E
•两种溶解度曲线的互换
•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
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•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
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•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
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•一、萃取剂的选择性与选择性系数
•因为 •所以
•萃取操 作
•β •～•萃取效 果
•β ＝1 •不能实现萃取分离
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•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
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•一、萃取过程的原
理
•分离物 •液体混合物
•系形成两相体系的方 •引入一液相（萃取剂）
•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
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•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
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•分配曲线的作法
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
•计算：萃取剂量 S
•
萃取相量 E 、组成 yE
•
萃余相量 R
•
萃取液量 、组成
•
萃余液量 、组成
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•x
•F
F
•R
•xR
•E •M
•单级萃取图 解
•yE
•纯溶 剂
•一、B 与 S 部分互溶物系
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•二、B 与 S不互溶物系
法
•萃取原 理
•引入另一液相
•液相E(萃取相)
•液体混合
（萃取剂S）
•(S + A+微量B)
物 • (A + B)
•各组分在萃取剂 •中溶解度不同
• 液相R(萃余相) • (B + 微量A、S)
•示 例
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•用苯萃取分离醋酸和水混合物
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•二、萃取操作流程
•10.2.1 液－液平衡相图
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•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
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•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
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•二、B 与 S不互溶物系
•对溶质 A质量衡算
•操作线 •斜率 •方程 •过点 •直角坐标图图解法
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•斜率 –B/S
•单级萃取图解计 算
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【例10-1】一定温度下测得的A、B、S三元物系 的平衡数据如本题附表所示。
•液液平衡方程
•用质量比 •计算方便
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•萃取相中 溶质的质量 比
•分 配
•萃余相中 溶质的质量
•系
比
数
化工原理37液液萃取和液固浸取概述
•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
时，混合液即开始分层。分层时溶剂的用 量可由杠杆规则求得，
•(5) 两相的组成及混合液的总组成 根据萃取相
中 yA=36%，在图中定出E2点，由辅助曲线定出与 之相平衡的R2点。 •由图读得xA=17.0%,xB=77.0%,xS=6.0% •R2E2线与FS线的交点M即为混合液的总组成点，由 图读得xA=23.5%,xB=55.5%,xS=21.0%
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•萃取操作示意图
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•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
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•一、萃取过程的分类
•按有无化学反应分
类
•萃 取
•物理萃取
(2) 临界混溶点的组成 辅助曲线与溶 解度曲线的交点P即为临界混溶点， 由附图可读出该点处的组成为
xA=41.6%,xB=43.4%,xS=15.0% (3)分配系数kA 和选择性系数 β 根据
萃余相中xA =20%，在图中定出R1点， 利用辅助曲线定出与之平衡的萃取 相E1点，由附图读出两相的组成为