第四节 萃取与萃取设备ppt课件.ppt

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1、第四节萃取与萃取设备一、萃取原理三、萃取流程与萃取设备二、萃取剂的选择四、超临界流体萃取简介一、萃取原理对于液体混合物的分离，除了可采用蒸馏或精馏的方法外，还可仿照吸收的方法，在液体混合物中加入某种与其不相混溶的液体作为溶剂，利用原料液中各组分在溶剂中的溶解度差异来分离液体混合物，此操作称为液－液萃取。1.平衡相图液相萃取传质是在两液相之间进行，其极限为相际平衡。假设，原料液为二组分(A+B)体系，萃取剂为纯溶剂(S)；则，液－液萃取的萃取相及萃取余相常为三元混合物(A+B+S)。三元混合物的平衡相图常

2、用等边三角坐标或直角三角坐标表示。溶液A+B萃取剂S在三角坐标图中，三角形的三个顶点，分别代表一个相应的纯组分。A点表示纯A组分(溶质)；B点表示纯B组分(溶剂)；S点表示纯萃取剂。⑴三角坐标图0.20.40.60.8BA0.80.60.40.20.20.40.60.8S0.20.40.60.8BAS0.20.40.60.80.20.40.60.8等边三角坐标直角三角坐标三角形的三条边上的任一点，代表相应的一个二元混合物。例如：等边三角坐标图中，AB边上的E点，表示AB二元混合物。其中，A的质量分数为5

3、0％；B的质量分数为50％。E又如：直角三角坐标图中的M点，代表一个三元混合物(A+B+S)。M若某三元混合物(A+B+S)位于三角坐标的E点。⑵三元混合物组成的确定0.20.40.60.8BAS0.20.40.60.80.20.40.60.8直角三角坐标M过M点分别作三角形三边的平行线ED、KF、HG；则线段BE(或SD）、线段AH（或SG）、线段AK（或BF）分别代表组分A、B、S的组成。DEFKHGA组分：40％（线段BE）B组分：30％（线段AH）S组分：30％（线段BF）2.三元混合物平衡相图

4、在液－液萃取操作中，根据各组分的互溶性可将三元体系分为“溶质A溶于B及S，B与S不互溶”(萃取剂与溶剂互不相溶）、“溶质A完全溶于B及S，B与S部分互溶”(萃取剂与溶剂部分互溶)和“溶质A完全溶于B，A与B及B与S部分互溶”三种情况。前两种情况代表的物系称之为第Ⅰ类物系，后一种称之为第Ⅱ类物系。在生产中，常见的液－液萃取操作主要是第Ⅰ类物系。因此我们仅以第Ⅰ类物系介绍三元混合物相图。A(HAc)S(苯)(水)B醋酸－水－苯三元系相图设：溶质A完全溶于溶剂B及萃取剂S，但溶剂B与萃取剂S部分互溶。在一定温

5、度和压强下，该体系的平衡相图如图所示。图中，R0R1RiRnKEnEiE1E0称为溶解度曲线；曲线R0KE0内的区域为两相区，曲线外为单相区。ASBA－B－S三元系相图R0R1RiRnEnEiE1E0MK单相区两相区位于两相区内的混合物分成两个相互平衡的液相（共轭相），联接两共轭相组成坐标的直线（如：RiEi）称为联接线；萃取操作是在两相区内进行。在第Ⅰ类物系相图中，若溶质A完全溶于溶剂B及萃取剂S，但溶剂B与萃取剂S完全不溶，则相图中的R0点和E0点分别与三角形顶点B及顶点S重合。2.平衡关系在一定温

6、度下，某组分在相互平衡的E相与R相中的组成比，称为该组分的分配系数。即：溶质AkA=yA/xA溶质BkB=yB/xB式中：yA、yB分别为萃取相(E相)中组分A、B的质量分数；xA、xB分别为萃取余相(R相)中组分A、B的质量分数。若用萃取剂萃取溶液中的溶质A，则分配系数kA表示溶质A在两个平衡液相中的分配关系；kA值越大，说明溶质A在萃取剂中的分配越高，萃取效果越好。萃取相（E相）萃取余相（R相）⑴分配系数(partitioncoefficient)在溶质A完全溶于溶剂B及萃取剂S，但溶剂B与萃取剂S

7、互不相溶的情况下，溶质A在两相中的分配关系与吸收类似。即：Y=K•X或：K=Y/X=K’=CA(Y)CA(X)WA(Y)/W(萃取剂)WA(X)/W(溶剂)式中：Y为萃取相(E相)中组分A的质量比组成；X为萃取余相(R相)中组分A的质量比组成；K为相组成以质量比时的分配系数。此外，分配系数(K’)也可用溶质A萃取相(E相)和萃取余相(R相)的浓度比表示。即：在温度、压强一定的条件下，当三组分体系的两液相成平衡时，其自由度f=K+0-φ=1。=0②分配曲线⑵分配曲线φ为相数；K为组元素；f为自由度①相率所

8、谓相率是指，在热力学平衡条件下，系统的组分数K、相数φ和自由度数f之间的关系。即：φ+f=K+2因此，只要知道任一平衡液相中任一组分的组成，则其它组分及其共轭相的组成即为定值。或者说，溶质在两平衡液相间的平衡关系为：yA=f(xA)此函数关系就是分配曲线的表达式。如图所示：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标；结合平衡相图中的连接线(RE)可在x－y直角坐标图上得到表示这一对共轭相组成的点N，每对共轭相可得到一个点，这些点的连线(0NP)即为分