第4章-液液萃取(夏青版)5課件

什么是液液萃取與吸收相似

利用液體混合物中各組分在外加溶劑中溶解度的差異而分離該混合物的操作。(抽提）4.1

概述本章主要討論雙組分均相液體混合物（A+B）的萃取過(guò)程。選用溶劑，萃取劑S，混合液中被分離出的組分，溶質(zhì)A，混合液中與萃取劑不互溶或僅部分互溶的組分稱(chēng)為原溶劑或稀釋劑B。2充分接觸相界面(extractphase)(raffinatephase)1萃取操作的基本原理和過(guò)程原料液萃取劑SA+B

萃取液E’

萃取相E（A大量，B少量)

S+A+B萃余相RB+A+S萃余液R’（B大量，A少量)S一次相平衡一個(gè)理論級(jí)脫除溶劑溶質(zhì)擴(kuò)散沉降分層3討論：（1）完整的萃取過(guò)程包括：萃取與反萃?。ㄈ軇┗厥眨＃?）溶劑循環(huán)使用，即脫溶劑過(guò)程才是經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)。（3）萃取中相互接觸的均為液相，因此必須兩相有密度差Δρ。2.

萃取分離的適用場(chǎng)合思考：分離液相均相混合物，什么場(chǎng)合用精餾或用萃??？4稀溶液：溶質(zhì)是易揮發(fā)組分溶質(zhì)是難揮發(fā)組分＝1或1的體系熱敏性溶液：其他-----精餾或萃取-----萃取-----萃取或特殊精餾-----萃取-----精餾精餾----需汽化萃取----常溫操作3.

萃取操作的特點(diǎn)：①萃取劑與原溶劑只能部分互溶或完全不溶；萃取劑選擇性好。②不能直接得到純產(chǎn)品——過(guò)渡操作；③三元或多元體系，通常需在三角形相圖上表示。54、萃取分離技術(shù)的發(fā)展

液-液萃取技術(shù)有著廣泛的前景。萃取與蒸餾兩種分離方法可以互相補(bǔ)充。實(shí)踐證明，適當(dāng)選用蒸餾或萃取，幾乎所有液體混合物都能有效而經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)組分間的完全分離。（1）A完全溶于B及S中，但S與B完全不互溶；（2）S與B部分互溶，與A完全互溶；4.2

三元體系的液—液相平衡相平衡的應(yīng)用：與吸收相同——Ⅱ類(lèi)物系我們重點(diǎn)討論的是前兩種情況。（3）S不僅與B部分互溶，而且與A也部分互溶?！耦?lèi)物系液-液萃取形成的三組分物系有三種類(lèi)型。64.2.1

組成在三角形相圖上的表示方法

液液萃取過(guò)程涉及三元體系的相平衡，此時(shí)用直角坐標(biāo)系就不方便了，因此要用到三角形相圖。常用的三角形相圖有如下幾種，原理均相同?？紤]到混合液組成用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的方便簡(jiǎn)明，萃取計(jì)算中常采用等腰直角三角形坐標(biāo)圖。7溶質(zhì)原溶劑萃取劑②每條邊代表二元溶液

①頂點(diǎn)代表純組分③相圖中的點(diǎn)代表三元溶液表示方法AxBx8

原料中加入適量的S，充分接觸和靜置后，形成兩個(gè)液層—萃取相E、萃余相R，相平衡（共軛相）。改變S量，得到不同的共軛相組成。

在三角形相圖上，將各個(gè)共軛相組成坐標(biāo)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)的曲線稱(chēng)為溶解度曲線。溶解度曲線數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。4.2.2

液—液相平衡關(guān)系1.溶解度曲線和聯(lián)接線9

B，S混合液中加入A，隨著A的增加，混合點(diǎn)沿AM線變化，在兩相區(qū)內(nèi)可以對(duì)應(yīng)平衡的n個(gè)R和E，聯(lián)接各個(gè)R點(diǎn)和E點(diǎn)，得曲線。B，S部分互溶時(shí)溶解度曲線的繪制（一）（一定溫度下）MRE兩相區(qū)均相區(qū)PA

BS溶解度曲線10L，J表示兩相組成，C表示總濃度，與B，S的質(zhì)量有關(guān)。B，S的質(zhì)量改變，不影響相互的溶解度，但影響總濃度，所以有C~F各點(diǎn)。B，S部分互溶時(shí)溶解度曲線的繪制（二）由實(shí)驗(yàn)得混溶點(diǎn)C’~F’等，聯(lián)接各混溶點(diǎn)，得曲線。E兩相區(qū)均相區(qū)A

BS溶解度曲線

C

C’

D

D’FE’F’

L

J11思考：若B與S完全不互溶，則在三角形相圖中溶解度曲線如何畫(huà)？點(diǎn)L，J分別于點(diǎn)B和S相重合，R與E分別在AB線和AS線上，三角形內(nèi)部均為兩相區(qū)?！锽、S完全不互溶時(shí)二元溶液萃取液E萃取相E（純A）S+A萃余相RB+A12

點(diǎn)R及E表示相平衡時(shí)的萃余相及萃取相的組成，兩點(diǎn)的聯(lián)線稱(chēng)為聯(lián)結(jié)線。一定溫度下，聯(lián)結(jié)線有無(wú)窮多條，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。13其他兩種情況MRE兩相區(qū)均相區(qū)A

BS聯(lián)結(jié)線

Tieline2．輔助曲線和臨界混溶點(diǎn)已知四對(duì)相平衡坐標(biāo)位置，即R1、E1…R4、E4各點(diǎn)。從點(diǎn)E1作邊AB的平行線，從點(diǎn)R1作BS邊的平行線，兩線相交于點(diǎn)F。同樣方法得交點(diǎn)G、H和J，聯(lián)各交點(diǎn)的曲線FGHJ即為輔助曲線，又稱(chēng)共軛曲線。（用于R,E互求）輔助線14褶點(diǎn)

輔助曲線與溶解度曲線的交點(diǎn)即為臨界混溶點(diǎn)。又稱(chēng)褶點(diǎn)(plaitpoint)

，此點(diǎn)處R和E兩相組成相同。P點(diǎn)并不一定處于曲線最高點(diǎn)

若已測(cè)出的某條聯(lián)結(jié)線位置接近臨界混溶點(diǎn)，則可將輔助線外推求出P，若距離較遠(yuǎn)，用外延輔助曲線方法不準(zhǔn)確。臨界混溶點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定出。MRE兩相區(qū)均相區(qū)P15相平衡關(guān)系包含：溶解度曲線，共軛線，輔助線輔助線作法及E、R點(diǎn)的確定臨界混溶點(diǎn)由兩輔助曲線確定16B、S部分互溶，且A、S部分互溶時(shí)的溶解度曲線17思考：1、加入溶質(zhì)A后，B、S互溶度如何變化？2、B、S互溶度變大，則兩相區(qū)范圍如何變化？B、S互溶度變大MREB、S部分互溶時(shí)P兩相區(qū)范圍變小183.分配系數(shù)與分配曲線------分配系數(shù)

distributioncoefficient1）分配系數(shù)：在一定溫度下，相平衡時(shí)，溶質(zhì)組分A在兩個(gè)液層（E相和R相）中的濃度之比稱(chēng)為分配系數(shù)。19

分配系數(shù)表達(dá)了某一組分在兩個(gè)平衡液相中的分配關(guān)系。Ay原料液

萃取劑SA+B

萃取液E’

萃取相EA大量，B少量

S+A+B

萃余相R

B+A+S萃余液R’B大量，A少量20kA＞1kA=1kA＜1聯(lián)接線斜率越大，kA越大，越易分離。21不同物系具有不同的分配系數(shù)kA值。同一物系kA值隨溫度及溶質(zhì)濃度而變化。在恒定溫度下，kA值只隨溶質(zhì)A的組成而變。恒溫，恒壓，低濃度時(shí)，kA可視為常數(shù)。P不在溶解度曲線最高點(diǎn)2）分配曲線-----相平衡關(guān)系曲線B、S部分互溶時(shí)對(duì)角線22kA>1，分配曲線位于y=x線上側(cè)。B、S完全不互溶時(shí)以質(zhì)量比表示的分配系數(shù)K，有其中，Y，X為質(zhì)量比其中，y，x為質(zhì)量分?jǐn)?shù)此時(shí)，分配曲線多為K為常數(shù)時(shí)的直線。234.溫度對(duì)相平衡關(guān)系的影響①T↑→B及S中，A溶解↑，兩相區(qū)縮??；不利于萃取分離。②T影響曲線形狀、聯(lián)結(jié)線斜率及兩相區(qū)的面積，從而影響分配曲線形狀；24③溫度↑，Ⅱ類(lèi)物系→Ⅰ類(lèi)物系。對(duì)同一物系，當(dāng)溫度降低時(shí)，兩相區(qū)增加，對(duì)萃取有利。但溫度降低會(huì)使溶液黏度增加，不利于兩相間的分散、混合和分離，因此萃取操作溫度應(yīng)作適當(dāng)?shù)倪x擇。254.2.3杠桿規(guī)則—三角形相圖的應(yīng)用：表示混合、分離等過(guò)程1）兩液相混合總組成在相圖上的點(diǎn)，必落在兩液相點(diǎn)的連線上2）若某差點(diǎn)流量越大，和點(diǎn)就越靠近該點(diǎn)。杠桿REF

M

A

B

S26則

S、F——分別代表純?nèi)軇┖瓦M(jìn)料的質(zhì)量，kg；E、R——分別代表萃取相和萃余相的質(zhì)量，kgMR、ME——分別代表線段MR和ME的長(zhǎng)度。MF、MS——分別代表線段MF和MS的長(zhǎng)度杠桿REF

M

A

B

S或

27杠桿R

E

REF

M

ME’和R’的相圖表示方法：E’和S為差點(diǎn)，E為和點(diǎn)R’和S為差點(diǎn)，R為和點(diǎn)E’和R’為差點(diǎn)，F(xiàn)為和點(diǎn)28如何證明上述杠桿原理成立？物料衡算：----本質(zhì)上就是物料衡算關(guān)系杠桿差點(diǎn)和點(diǎn)差點(diǎn)294.2.4萃取劑的選擇1、萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)

選擇性是指S對(duì)A、B兩個(gè)組分溶解能力的差別。若S對(duì)溶質(zhì)A的溶解能力比對(duì)B的溶解能力大得多，那么這種萃取劑的選擇性就好。萃取劑的選擇性可用選擇性系數(shù)β來(lái)衡量。30------選擇性系數(shù)relativeselectivity意義相似對(duì)照：如β=1，則萃取液與萃余液有同樣的組成，并與料液的組成一樣，不可用萃取分離。如β＞1，則萃取能夠?qū)崿F(xiàn)。β越大，分離越易，kA越大越好，kB越小越好

。β的大小可判斷所選擇萃取劑是否適宜和分離的難易。萃取劑的選擇性好，對(duì)一定的分離任務(wù)，可減少萃取劑用量，降低回收溶劑操作的能量消耗，并且可獲得純度較高的產(chǎn)品。組分B，S完全不互溶時(shí)，yB=0，β趨近于無(wú)窮大。31Ay原料液

萃取劑SA+B

萃取液E’

萃取相E

S+A+B

萃余相R

B+A+S萃余液R’拓展322、萃取劑與原溶劑的互溶度相同溫度下，同一種含A、B組分的原料液與不同S1、S2所構(gòu)成的相平衡關(guān)系圖。圖（a）表明B、S1互溶度小，兩相區(qū)面積大，E’中組分A的極限濃度y’max（相圖表示法）較大。圖（b）表明選用S2時(shí)，其極限濃度較小。顯然S與B的互溶度越小，越有利于萃取。33

萃取劑需循環(huán)使用，回收的難易直接影響操作費(fèi)用?；厥账玫姆椒ㄖ饕钦麴s。若被萃取的溶質(zhì)是不揮發(fā)的，而物系中各組分的熱穩(wěn)定性又較好，可采用蒸發(fā)操作回收萃取劑。在一般萃取操作中，回收萃取劑往往是費(fèi)用最多的環(huán)節(jié)，有時(shí)某種萃取劑具有許多良好的性能，僅由于回收困難而不能選用。3、萃取劑回收的難易與經(jīng)濟(jì)性34①密度：萃余相與萃取相之間應(yīng)有一定的密度差，以利于兩個(gè)液相在充分接觸以后能較快地分層，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。②界面張力：物系的界面張力較大時(shí)，細(xì)小的液滴比較容易聚結(jié)，使兩相易于分層，但分散程度較差。界面張力過(guò)小時(shí)，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，使兩相較難分層。在實(shí)際操作中，液滴的聚集更為重要，故一般多選用界面張力較大的萃取劑。有人建議，將萃取劑和原料液加入分液漏斗中，經(jīng)充分激烈搖動(dòng)后，以?xún)梢合嘣谖宸昼娨詢(xún)?nèi)能夠分層的，作為萃取劑界面張力適當(dāng)與否的大致判別標(biāo)準(zhǔn)。

4萃取劑的其他性質(zhì)35③其他：為了便于操作、輸送及貯存，萃取劑的黏度與凝固點(diǎn)應(yīng)較低，并應(yīng)具有不易燃、毒性小等優(yōu)點(diǎn)。此外，萃取劑還應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及抗氧化穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備的腐蝕性也應(yīng)較小。萃取劑的選擇

1、對(duì)溶質(zhì)溶解性大2、選擇性好

3、B與S互溶度越小越好4、萃取劑易于回收

5、萃取相與萃余相密度差異大364.3萃取過(guò)程的計(jì)算本節(jié)要討論的37計(jì)算前提------理論級(jí)假定離開(kāi)的兩相Ri、Ei呈相平衡關(guān)系38MRME4.3.1單級(jí)萃取的計(jì)算1.萃取過(guò)程在三角形相圖上的表示（B、S部分互溶）---圖解法

（1）混合設(shè)S是純態(tài)的，由已知原料液組成（假定只含有A和B），在三角形的邊AB上確定F點(diǎn)，聯(lián)SF線，代表原料液與萃取劑的混合液的組成點(diǎn)M必在線SF上。39最小萃取劑用量SminM溶劑量SR或SE時(shí)，和點(diǎn)MR或ME在溶解度線上，不分層，不能分離。則適宜的溶劑量為SR<S<SE；（2）分層

M分層為E和R，通過(guò)輔助線和杠桿規(guī)則，畫(huà)出E和R點(diǎn)。確定E和R的質(zhì)量。（3）脫溶劑

由S和E，R，畫(huà)出E’和R’點(diǎn)。確定E’和R’質(zhì)量。40y’max與組分B，S之間的互溶度和溫度有關(guān)，即與兩相區(qū)的面積有關(guān)。兩相區(qū)面積越大，y’max越大。B，S完全不互溶時(shí)，則y’max=141最大萃取液濃度y’max2單級(jí)萃取的計(jì)算已知：F、xF、yS、xR（或xR

’）、相平衡關(guān)系。求：S（或S0）、R、E、yE。

F，xF

R，xR

￠，x’R

E￠，y’E

S，ySR，yE

SSE42R根據(jù)已知條件確定線FS（或FS0，S指純?nèi)軇?，S0指再生后，含有少量A的溶劑）、點(diǎn)R（或R，再繪出R），通過(guò)相平衡關(guān)系作聯(lián)結(jié)線，找到點(diǎn)E，再作圖得到和點(diǎn)M。然后，利用杠桿原理求S等各量。B、S部分互溶時(shí)MEFS043RR——求得S或S0——求得E或R——求得E’或R’或EMEFS044也可進(jìn)行解析計(jì)算由F+S=R+EFxF+Sys=RxR+EyE=MxM得同理萃?。ǔ觯┞剩狠陀嗦剩?5B、S完全不互溶時(shí)---解析法

物料衡算：相平衡關(guān)系：解兩個(gè)未知數(shù)與吸收類(lèi)似，濃度用質(zhì)量比更方便。46用相圖表示：為過(guò)點(diǎn)（XF，YS），斜率為-B/S的直線與相平衡線的交點(diǎn)為（X1，Y1)如果B,S完全不互溶，萃取率等公式如何表達(dá)？萃?。ǔ觯┞剩狠陀嗦剩?7流程及特點(diǎn)特點(diǎn)：①每一級(jí)均用新鮮萃取劑，故傳質(zhì)推動(dòng)力較大；②萃取劑用量大，操作費(fèi)用高。多個(gè)單級(jí)萃取串聯(lián)使用4.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取流程（多級(jí)分離）48計(jì)算-----求級(jí)數(shù)N491.組分B、S部分互溶時(shí)的圖解法作圖步驟：①連點(diǎn)F、S，由F、S1值和杠桿原理確定和點(diǎn)M1；②由M1，確定點(diǎn)R1、E1及其值；R1E1M150③連點(diǎn)R1、S，由R1、S2大小和杠桿原理確定和點(diǎn)M2；④由M2，確定點(diǎn)R2、E2及其大?。籖1M2R2E2E1M151

⑤如此反復(fù)，直至xNxR（指定）為止，線的個(gè)數(shù)即為理論級(jí)數(shù)。計(jì)算可知，對(duì)于指定的分離程度，各級(jí)溶劑用量相等時(shí)，溶劑總用量最少。522.B、S完全不互溶時(shí)理論級(jí)數(shù)的計(jì)算1）直角坐標(biāo)圖解法取每一級(jí)S相等，則B，S值為常數(shù)。E中只有（S，A），R中只有（B，A）。53必過(guò)點(diǎn)(Xn-1，YS）必過(guò)點(diǎn)(XF，YS)則對(duì)于第一級(jí)有：-----操作線方程整理得同理，對(duì)于第n級(jí)，有54步驟：（與計(jì)算匹配）1.做分配曲線（相平衡線）2.確定起始位置L（XF，YS）點(diǎn)，做操作線，交分配曲線與E1點(diǎn)。3.過(guò)E1點(diǎn)做垂線，交Y=YS線與點(diǎn)V，做LE1的平行線，依次類(lèi)推。直至XN低于指定值為止。操作線的數(shù)目就是理論級(jí)數(shù)。55若YS=0，則相圖解法為：562）解析法平衡關(guān)系：Yi=KXi，其中，K視為常數(shù)時(shí)，由則令則萃取因子57依次類(lèi)推，得所需理論級(jí)數(shù)為常用：YS=0時(shí)的簡(jiǎn)化版可用曲線表示5859傳質(zhì)推動(dòng)力較為均勻

流程及特點(diǎn)：S在最后一級(jí)加入，逐次通過(guò)各級(jí)，萃取相由第1級(jí)排出。F從第1級(jí)加入，逐次通過(guò)各級(jí)，萃余相RN由末一級(jí)排出。萃余相RN與萃取相E1分別回收萃取劑循環(huán)使用。與多級(jí)錯(cuò)流相比，S耗用量大為減少，因而在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。4.3.3多級(jí)逆流接觸萃取的流程和計(jì)算60計(jì)算級(jí)數(shù)比較：

相當(dāng)于精餾中y1與x1是平衡關(guān)系，y2與x1是操作關(guān)系。

平衡關(guān)系，

為操作關(guān)系。注意：

61

1、組分B、S部分互溶時(shí)的理論級(jí)數(shù)

1）三角形坐標(biāo)圖上的逐級(jí)圖解法

①繪出溶解度曲線和輔助曲線②由F、S值確定和點(diǎn)M，連結(jié)RN、M，并延長(zhǎng)得點(diǎn)E1(由物料衡算得）；步驟：62

③連點(diǎn)F、E1

和RN、S，并延長(zhǎng)交與點(diǎn)。④過(guò)E1作共軛線E1R1，得R1點(diǎn)，連結(jié)R1，交溶解度曲線于點(diǎn)E2；R1E263R1E2⑤過(guò)E2作共軛線得R2，連結(jié)R2，交溶解度曲線于點(diǎn)E3，過(guò)E3作共軛線得R3

；如此反復(fù)，直至小于指定RN為止，共軛線的個(gè)數(shù)即為理論級(jí)數(shù)。R2E3相當(dāng)于交替使用相平衡和操作線關(guān)系64由總物料衡算：

第1級(jí)：

第2級(jí)：

第N級(jí)：

凈流量

逐級(jí)法原理

65和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)---操作線方程

R1E2R2E3操作點(diǎn)

FA

SB

E1

MRN66E1RNFMSR1E2R2注意，也可能在圖的右側(cè)，這與y1與xF的大小有關(guān)（從組成角度判斷），但圖解法步驟不變。67對(duì)指定的xN，S/F大小影響的位置（質(zhì)量的角度）。

溶劑比S/F對(duì)多級(jí)逆流萃取的影響：

當(dāng)S/F較大時(shí)，點(diǎn)在右側(cè)，此時(shí)E為和點(diǎn)，S的用量越小，越遠(yuǎn)離S；68當(dāng)S/F較小時(shí)，在左側(cè)，此時(shí)R為和點(diǎn)，S用量越小，越靠近S。F

ARN

BS

69

理論級(jí)數(shù)較多，在三角相圖上作圖求解，結(jié)果不夠清晰。可用直角坐標(biāo)畫(huà)出分配曲線與操作線，仿照精餾作圖求解。2)在x-y直角坐標(biāo)上求解理論級(jí)數(shù)步驟：（1）繪分配曲線（2）作操作線（3）交替使用操作線與分配曲線，作梯級(jí)，數(shù)目即理論級(jí)數(shù)。70作分配曲線方法（1）繪分配曲線（相當(dāng)于平衡線，共軛相中R～E關(guān)系曲線）

71（2）作操作線●過(guò)Δ點(diǎn)任意作若干連線，交溶解度曲線兩臂，這兩點(diǎn)坐標(biāo)yA

與xA

，在直角坐標(biāo)上可獲得一個(gè)操作點(diǎn)。72（3）以H（y1、xF）為起點(diǎn)交替使用操作線與分配曲線依次作梯級(jí)，直至終點(diǎn)（xN，yS），梯級(jí)數(shù)目即理論級(jí)數(shù)xFxNy1yS分配曲線操作線73以萃取設(shè)備整體為控制體總物料衡算式

F+S=Rn+E1

溶質(zhì)A衡算式

FxFA+Sy0A=RnxnA+E1y1A溶劑S衡算式

FxFS+Sy0A=RnxnS+E1y1S

相平衡關(guān)系式

xnS=ψ（xNA）

y1S=Φ（y1A）

y1A=F(x1A)

聯(lián)立求解6個(gè)方程可以求出6個(gè)未知數(shù)3)組分B、S部分互溶時(shí)的解析計(jì)算74同樣，對(duì)于每一個(gè)理論級(jí)，列出相應(yīng)的物料衡算式及對(duì)應(yīng)的平衡關(guān)系式，可逐級(jí)計(jì)算求出理論級(jí)數(shù)。752.組分B和S完全不互溶時(shí)理論級(jí)數(shù)的計(jì)算1)在X-Y直角坐標(biāo)圖中的圖解法對(duì)第i級(jí)作物料衡算，得：即-----操作線方程，過(guò)點(diǎn)（Xn，YS）（XF，Y1）76B

xFB,xnS,YSS,y11234P2P3類(lèi)似于解吸計(jì)算

77

若平衡線為通過(guò)原點(diǎn)的直線，則解吸，萃取均可使用同一式子計(jì)算理論級(jí)（板）數(shù)。平衡線斜率與操作線斜率之比2)解析法求理論級(jí)數(shù)對(duì)萃取

為萃取因數(shù)

對(duì)解吸：

為解吸因數(shù)

78此時(shí)Am≠1。若Am=1

3、溶劑比和萃取劑的最小用量

（1）

（2）吸收

精餾萃取但回收溶劑所需能量增加（3）79S用量越小，操作線斜率與聯(lián)結(jié)線斜率越接近，每個(gè)理論級(jí)的分離程度越小。（與精餾、吸收相似）

達(dá)到指定分離要求，所需理論級(jí)數(shù)無(wú)窮多時(shí)的溶劑用量。

最小溶劑比

80

連接線如圖時(shí)，在右側(cè)，延長(zhǎng)所有的聯(lián)結(jié)線與SRN相交，得1、2

、3，取最靠近S點(diǎn)的為min

。即此時(shí)，由杠桿規(guī)則，系列中值最大，和點(diǎn)的S相對(duì)最大。類(lèi)似于多股進(jìn)料中多個(gè)Rmin的選擇方法。作圖法求E1FR11RN

A

B

S81

連接線如圖時(shí)，在左側(cè)，延長(zhǎng)所有的聯(lián)結(jié)線與RNS相交，得1、2

、3......，取最遠(yuǎn)離S點(diǎn)的為min

。即此時(shí)，由杠桿規(guī)則，系列中值最小，另一差點(diǎn)S相對(duì)最大。作圖法求F

A

E1

R1B

SRN82

最小溶劑比直角坐標(biāo)上，類(lèi)似于夾緊點(diǎn)若令：則YF*Y

Y1

YSXnXFX834.3.4微分接觸逆流萃取h=n（HETS）1、理論級(jí)當(dāng)量高度法（HETS）（指萃取效果相當(dāng)于一個(gè)理論級(jí)的塔高)塔高的計(jì)算h=HOE·NOE=HOR·NOR2、傳質(zhì)單元法（類(lèi)似吸收塔的推導(dǎo)過(guò)程）84相平衡曲線（與精餾類(lèi)似）4.4.1帶回流的逆流萃取——實(shí)現(xiàn)高純度分離A、B（類(lèi)同精餾塔）E’

=E0+Ro=E0（r+1）E1=E’+S4.4其他萃取分離技術(shù)FRnS0E’回流R0=rE0SE1E0854.4.2伴有化學(xué)反應(yīng)的萃取——主要用于金屬的提取和分離溶質(zhì)與萃取劑之間的化學(xué)反應(yīng)（1）絡(luò)合反應(yīng)——分離極性有機(jī)稀溶液（2）陽(yáng)離子交換反應(yīng)（3）離子締合反應(yīng)862.化學(xué)反應(yīng)萃取過(guò)程的控制步驟化學(xué)反應(yīng)控制擴(kuò)散速率控制判別方法：（1）攪拌強(qiáng)度判別法（2）溫度判別法（3）界面判別法——嚴(yán)格，可靠4.4.3超臨界流體萃取1.基本原理

①用超過(guò)臨界溫度，臨界壓力狀態(tài)下的氣體作為溶劑，萃取待分離混合物中的溶質(zhì)，然后用等溫變壓或等壓變溫等方法將溶劑與溶質(zhì)分離的單元操作——超臨界萃取。87

與傳統(tǒng)的液—液萃取比較，在脫溶劑操作中更加容易，可降低能耗及投資費(fèi)用，如CO2的臨界溫度為31℃，不用加熱就可將溶質(zhì)與溶劑CO2分離，其等同一般萃取。

2.超臨界流體的特性88②超臨界流體——兼有液體和氣體的某些特性

常用的超臨界流體：CO2、CH2=CH2

、CH3CH3、CH2=CHCH3、

NH3

3.典型流程及應(yīng)用

①等溫變壓法

②等壓變溫法

③吸附吸收法

④添加惰性氣體的等壓法

例：等溫降壓法（CO2）

CO2與溶質(zhì)的混合物減壓后進(jìn)入分離器，在較低壓強(qiáng)下，溶質(zhì)在CO2中的溶解度大大降低，被分離出來(lái)，CO2經(jīng)壓縮后循環(huán)使用89工業(yè)應(yīng)用

液—?dú)鈴陌l(fā)酵液中萃取乙醇，乙酸

從工業(yè)廢水中萃取其他有機(jī)物

從木漿氧化廢液中萃取香蘭素

從檸檬皮油、大豆油中萃取有效成分

固液浸取

咖啡豆中咖啡因

煙草中的尼古丁

植物中調(diào)味品，

藥物等

904.5.液—液萃取設(shè)備

液液傳質(zhì)的特點(diǎn)：

(1)液液兩相密度差異??；

(2)液體表面張力較大，液滴易于合并而難于破裂；靠自身的重力來(lái)分散液滴往往不夠，還常需外界提供能量以分散液滴，如加攪拌、振動(dòng)脈沖等。

(3)易于產(chǎn)生返混現(xiàn)象，而使傳質(zhì)推動(dòng)力下降。91

在萃取設(shè)備中有兩個(gè)液相，連續(xù)相和分散相，傳質(zhì)發(fā)生在液滴群（分散相）與連續(xù)相之間。液滴在生成，運(yùn)動(dòng)和聚集時(shí)均發(fā)生傳質(zhì)。液滴的大小對(duì)萃取有重要影響，如液滴過(guò)大，則傳質(zhì)表面積減少，對(duì)傳質(zhì)不力；但如液滴過(guò)小，雖然傳質(zhì)面積增加，但分散液滴的凝集速度隨之下降，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生乳化，同時(shí)液相間的密度差較氣液相間的密度差要小得多，這會(huì)使混合后的重新分層發(fā)生困難。因此要根據(jù)物系性質(zhì)選擇適宜的萃取設(shè)備。

92混合-澄清槽篩板塔逐級(jí)接觸式萃取設(shè)備噴灑塔填料塔微分接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備脈沖填料塔脈沖篩板塔振動(dòng)篩板塔轉(zhuǎn)盤(pán)塔離心式液液傳質(zhì)設(shè)備分類(lèi)934.5.1．混合-澄清槽

帶有攪拌器的混合槽和分離槽組合成的萃取設(shè)備，稱(chēng)為混合-澄清萃取器。操作時(shí)，原料液和萃取劑加入混合槽中經(jīng)一定時(shí)間“激烈”的攪拌后，再進(jìn)入分離槽內(nèi)澄清分層。密度較小的液相在上層，較大的在下層?？梢詫⒍鄠€(gè)混合-澄清槽串聯(lián)操作，這樣便構(gòu)成了多級(jí)混合-澄清槽。94

4.5.2塔式萃取設(shè)備

用于萃取的塔設(shè)備有填料塔、篩板塔、轉(zhuǎn)盤(pán)塔等。塔式液-液萃取設(shè)備適宜于連續(xù)逆流操作。原料液、萃取劑兩液體中的重液由塔頂部進(jìn)入，輕液由塔底部進(jìn)入，在塔內(nèi)兩液相呈逆流接觸進(jìn)行萃取。95

單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)萃取塔的原料與萃取劑的流量不能過(guò)大。一方面：通入液體量過(guò)大，則接觸時(shí)間減少，會(huì)使萃取效果差。另外：兩相逆流，隨著流速的加大，流動(dòng)的阻力加大。當(dāng)流速增大到某一定值時(shí)，一相會(huì)因流體阻力加大而被另一相夾帶流出塔外，此種兩個(gè)液體相互夾帶的現(xiàn)象稱(chēng)為萃取塔的“液泛”，它是萃取操作中流量達(dá)到了負(fù)荷的最大極限值的標(biāo)志。961填料萃取塔和脈動(dòng)填料萃取塔填料萃取塔與用于吸收的填料塔基本相同，即在塔體內(nèi)支承板上充填一定高度的填料層，塔內(nèi)填料的作用，除可使分散相的液滴不斷破裂與再生，以使液滴表面不斷更新外，還可減少連續(xù)相在塔內(nèi)的軸向混合。軸向混合會(huì)降低傳質(zhì)的推動(dòng)力。9798

填料材質(zhì)的選擇：考慮溶液的腐蝕性外，還應(yīng)考慮填料是否易為連續(xù)相所潤(rùn)濕。一般，陶瓷填料易為水溶液潤(rùn)濕；炭質(zhì)或塑料填料易為有機(jī)溶液所