萃取技术原理与用于含酚废水处理简述.do

萃取技术原理与用于含酚废水处理简述

於剑霞

摘要：本文就液液萃取技术的原理做了介绍，对萃取工艺的流程、经济性及工业应用进行了分析。并对萃取工艺在含酚废水处理上的应用和研究作了较深入的阐述。

关键词：液液萃取，含酚废水

一、液液萃取原理

溶剂萃取是一种在20世纪得到迅速发展的分离技术，是分离液体混合物的一种方法。它利用溶质在两种互不相溶或部分互溶的液相之间溶解度不同的性质来实现液体混合物的分离或提纯。所使用的溶剂应具备一下条件：

① 溶剂不能与被分离混合物完全互溶，只能部分互溶；

② 溶剂对各组分又不同的溶解能力，或者说，溶剂具有选择性。

在萃取过程中，设有一溶液内含A 、B 两部分，为将其分离可加入某溶剂S 。该溶剂与原溶液不互溶或只是部分互溶，于是混合体系构成两个液相，如下图所示：

为加快溶质A 由原混合液向溶剂的传递，

将物系搅拌，使一液相以小液滴形式分散于

另一液相中，造成很大的相际接触表面，然

后停止搅拌，两液相因密度差沉降分层。这

样，溶剂S 中出现了A 和少量B ，称为萃取相；

被分离混合液中出现了少量溶剂S ，称为萃余

相。

以A 表示原混合物中的易溶组分，称为

溶质；以B 表示难溶组分，习称稀释剂。

对溶剂的选择性可用下式来表示：

B A B A x x y y

即萃取相内A 、B 两组分浓度之比y A /y B 大于萃余相内A 、B 两组分浓度之比x A /x B .

选择性的最理想情况是组分B 与溶剂S 完全不互溶。此时如果溶剂也几乎完全不溶于被分离混合物，那么，此萃取过程于吸收过程十分类似。唯一的重要差别是吸收中处理的是气液两项。萃取中则是液液两项，这一区别将使萃取设备的构型不同于吸收。但就过程的描述和计算而言，两者并无本质区别。

在化工生产中常遇见的萃取过程，是萃取剂与稀释剂形成部分互溶的情况。即所形成两液相中都含有三个组分（A 、B 、S ），以萃取剂为主的液相称为萃取相E ，以稀释剂为主的液相标为萃余相R 。这样三个组分都将在两相之间出现，从而使过程的数学描述和计算较为复杂。

二、萃取操作流程

根据原溶液与萃取剂的接触方式。萃取的操作流程可分为分级接触萃取与微分接触萃取两大类。

1、 分级接触式

单级接触式萃取设备包括混合槽与沉清槽两部分。原料液与萃取剂加入混合槽内，在拌

器的作用下使两相进行充分接触。由混合槽排出的两相混合液在沉清槽内分为萃取相与萃取余相，然后分别引入溶剂回收设备。

单级接触式萃取设备中所得萃余相往往还含有部分溶质。为了进一步提取溶质，可采用多级接触式萃取操作流程。可分为多级错流萃取和多级逆流萃取。

多级错流萃取，是将若干单级接触萃取设备串联使用。原料液以次通过各级，新鲜萃取剂分别加入各级。萃取相最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备。此流程特点是萃取的推动力较大，萃取效果好，但所用萃取剂量较多，回收溶剂时能量消耗较大。

多级逆流萃取，其特点原料液与萃取剂分别从两段加入，萃取相与萃余相逆流流动进行接触传质。最终萃取相从加料一端排出，并引入溶剂回收设备中，最终萃余相从加入萃取剂一端排出。自此过程中，萃取相的溶质浓度逐渐增高，但因在各级中其分别与平衡浓度更高得物料进行接触，所以仍能发生传质过程。萃余相在最末级与纯的萃取剂新·接触，故能使其中溶质浓度继续减少到最低的程度。此流程萃取效果好，消耗萃取剂较少，故工业上广泛采用。

2、微分接触式

通常都是在塔式设备中进行操作的。若原料也为连续相，萃取剂为分散相，则在萃取塔内分散相和连续相逆流流动，并在连续逆流流动过程中进行质量传递。两相的分离是在塔的两端实现的。原料液由塔的上部进入的÷塔内，萃取剂由塔底进入塔内。两液相在塔内逆流流动并密切接触进行萃取。离开塔顶的是萃取相，离开塔底的是萃余相。然后分别进入溶剂回收设备。

由上述所有流程看出，萃取过程本身并未完全完成分离任务，因为经萃取后所得的萃取相及萃余相都含有三个组分（A、B、S）。要获得纯产品并回收溶剂必须辅以精镏（或蒸发）等操作。

三、萃取过程的经济性

萃取过程的经济性上是否取决于后两个分离过程是否较原溶液的直接分离更容易实现。一般来说，在下列情况下采用萃取过程较为有利：

1、混合液的相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精镏方法不能分离或很不经济；

2、混合液浓度很稀，采用精镏方法必须将大量稀释剂B汽化，能耗过大；

3、混合液含热敏性物质，用蒸馏方法容易受热分解、聚合或发生其他化学变化时。

萃取过程的经济性在很大程度上取决于萃取剂的性质，萃取溶剂的优劣可由以下条件判断：

1、溶剂应对溶质有较强的溶解能力，这样，单位产品的溶剂用量可以减少，后继的精

镏分离的能耗可以降低；

2、溶剂对组分A、B应有较高的选择性，这样才易于获取高纯度产品；

3、溶剂与被分离组分A之间的相对挥发度要高（通常都选用高沸点溶剂），这样可使

后继的精镏分离所需要的回流比较小；

4、溶剂在被分离混合物中溶解度要小，这将使萃余相中溶剂回收的费用减少。

四、萃取技术的工程应用

由于可以根据分离对象和要求选择适当的萃取剂和流程。因而具有选择性高，分离效果好和适应性强等特点。溶剂萃取通常在常温或较低温度下进行，能耗低，特别适用于热敏性物质的分离，而且易于实现大规模连续化的生产。首次有重要意义的工业应用是20世纪初在石油工业中的芳烃抽提。随后又用于菜油的提取和青霉素的纯化等。第二次世界大战期间在原子能工业中成功地应用萃取法分离轴、钚和放射性同位素，促进了溶剂萃取的研究和应用。60年代以来，溶剂萃取用于大规模的工业生产，如石油化工中的润滑油精制、丙烷脱