液液萃取原理

液液萃取原理

液液萃取是指两个完全不互溶或部分互溶的液相接触后，一个液相中的溶质经过物理或化学作用另一个液相，或在两相中重新分配的过程。如图所示：

几个概念

1. 原溶液：之欲分离的原料溶液，原溶液中欲萃取组份成为溶质A，其余称稀释剂B

2. 溶剂S：为萃取A而加入的溶剂，也称萃取剂

3. 萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S较多的一相；

4. 萃余相：主含稀释剂的一相

5. 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液

6. 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液

萃取过程的条件

1．两个接触的液相完全不互溶或部分互溶；

2．溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同；

3．两相接触混合和分相；

4．溶剂S对A和B的溶解能力不一样，溶剂具有选择性，即

其中：y表示萃取相内组分浓度；x表示萃余相内组分浓度。上式表明：萃取相中A／B的浓度比值应大于萃余相中A／B的浓度比值。

典型工业萃取过程

1.以醋酸乙酯为溶剂萃取稀醋酸水溶液中的醋酸，制取无水醋酸。由于萃取相中含有水，萃余相中含有醋酸乙酯，所以萃取后产品和溶剂均须通过精馏分离实现。

2．以醋酸丁酯为溶剂萃取青霉素产品。

3．以环砜为溶剂从石油轻馏分中提取环烃；

4．以轻油为溶剂从废水中脱酚；

5．以丙烷为溶剂从植物油中提取维生素。

萃取过程的经济性

1. 混合物的相对挥发度下或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济；

2．混合物浓度很稀，采用精馏方法必须将大量稀释剂B气化，能耗高；

3 混合液含热敏性物质（如药物等），采用萃取方法精制可避免物料受热破坏。

萃取过程对萃取剂要求

①选择性好；

②萃取容量大；

③化学稳定性好；

④分相好；

⑤易于反萃取或精馏分离；

⑥操作安全、经济、毒性小

常用的工业萃取剂

醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇

醚类：二异丙醚；乙基己基醚

酮类：甲基异丁基酮；环己酮

酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯

磷酸酯类：己基磷酸二（2－乙基己基）酯、二辛基磷酸辛指、磷酸三丁酯

亚砜类：二辛基亚砜、二苯基亚砜、烃基亚砜

羧酸类：肉桂酸、脂肪酸、月桂酸、环烷酸

磺酸类：十二烷基苯磺酸、三壬基萘磺酸

有机胺类：三烷基甲胺、二癸胺、三辛胺、三壬胺，等等典型的萃取过程及设备

1．单级萃取：混合沉清槽

2．多级混合—澄清槽

3．塔式接触设备：喷淋塔；板式塔；填料塔；脉动塔；转盘塔

化工原理萃取大题解析

1.、在逆流连续操作的塔内，以水为萃取剂从丙酮--苯混合液内提取丙酮。苯与水可视作完全不互溶。在操作条件下，丙酮在水和苯中以质量比为基准的分配系数为0.65，即:Y= 0.65X，原料的流率为1200kg/h，其中含丙酮0.35(质量分率，下同)，要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。若用水量为最小量的1.6倍，试求水的实际用量kg/h。 解：Z F=0.35/(1-0.35)=0.54 Z N=0.06/(1-0.06)=0.064 Ymax=0.65×0.54=0.351 (B/S)min=(Ymax-Z)/(Z F-Z N)=(0.351-0)/(0.54-0.064)=0.74 (S/B)min=1/0.74=1.35 Smin=1.35×1200=1620 实际用水量S=1.6×1620=2592 kg/h 2、在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40：60。采用纯溶剂S=200kg，溶剂比为1，脱除溶剂后萃余液浓度X A°=0.3(质量分率)，选择性系数β=8。试求萃取液量E°为多少kg? 解：萃取液浓度y A°=(βX A°)/[1＋(β-1)X A°]=8×0.3/(1＋7×0.3)=0.774 X F=40/(40＋60)=0.4 又S=F=200 kg 据物料衡算(杠杆法则)： E°=F×(X F-X A°)/(Y A°-X A°)=200×(0.4-0.3)/(0.774-0.3)=42.2 3、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系Y A= 1.2X A(Y、X均为比质量分率)，要求最终萃余相中萃余分率φR=0.05。试求用单级萃取时，每kg稀释剂B中，溶剂S消耗量kg。 解：φR=(BX)/(BX F)=X/X F∴X=X FφR Y=KX=KφR X F 物料衡算：SY=B(X F-X) ∴ S/B=(X F-X)/Y=X F(1-φR)/(KφR X F)=(1-0.05)/(1.2×0.05)=15.83 kgS/kgB 4、用纯溶剂S进行单级萃取，X F=0.15(质量分率，下同)。 萃取相中A的浓度与萃余相中A 的浓度相同。采用溶剂比为1。 试求: ⑴选择性系数β； ⑵当溶剂用量为最少时, 求萃取液浓度y A°。(设所涉及范 围内分配系数K A均相同) 解：(1) ∵y A=x A∴k A= y A/x A= 1 又S/F = 1 5、连FS取中点即M点， 过M点作ER平行于BS，脱溶 剂S后得x A°=0.1 y A°=0.5 ∴选择性系数 β=[y A°/(1-y A°)]/[x A°/(1-x A°)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1-0.1)]=9 (2)联点S、F,与平衡线交于M'点,过M'点作平行于BS(虚线所示)的线,与平衡线交于点E'连S、E'两点延伸到AB上得y A°=0.7

液液萃取原理

液液萃取原理 液液萃取是指两个完全不互溶或部分互溶的液相接触后，一个液相中的溶质经过物理或化学作用另一个液相，或在两相中重新分配的过程。如图所示： 几个概念 1. 原溶液：之欲分离的原料溶液，原溶液中欲萃取组份成为溶质A，其余称稀释剂B 2. 溶剂S：为萃取A而加入的溶剂，也称萃取剂 3. 萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S较多的一相； 4. 萃余相：主含稀释剂的一相 5. 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液 6. 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液 萃取过程的条件 1．两个接触的液相完全不互溶或部分互溶； 2．溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同； 3．两相接触混合和分相； 4．溶剂S对A和B的溶解能力不一样，溶剂具有选择性，即 其中：y表示萃取相内组分浓度；x表示萃余相内组分浓度。上式表明：萃取相中A／B的浓度比值应大于萃余相中A／B的浓度比值。

典型工业萃取过程 1.以醋酸乙酯为溶剂萃取稀醋酸水溶液中的醋酸，制取无水醋酸。由于萃取相中含有水，萃余相中含有醋酸乙酯，所以萃取后产品和溶剂均须通过精馏分离实现。 2．以醋酸丁酯为溶剂萃取青霉素产品。 3．以环砜为溶剂从石油轻馏分中提取环烃； 4．以轻油为溶剂从废水中脱酚； 5．以丙烷为溶剂从植物油中提取维生素。 萃取过程的经济性 1. 混合物的相对挥发度下或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济； 2．混合物浓度很稀，采用精馏方法必须将大量稀释剂B气化，能耗高； 3 混合液含热敏性物质（如药物等），采用萃取方法精制可避免物料受热破坏。 萃取过程对萃取剂要求 ①选择性好； ②萃取容量大； ③化学稳定性好； ④分相好； ⑤易于反萃取或精馏分离； ⑥操作安全、经济、毒性小 常用的工业萃取剂 醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇 醚类：二异丙醚；乙基己基醚 酮类：甲基异丁基酮；环己酮 酯类：乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯 磷酸酯类：己基磷酸二（2－乙基己基）酯、二辛基磷酸辛指、磷酸三丁酯

固液萃取

第十章固液浸取 第一节萃取原理 教学目标： 理解萃取过程和萃取原理。理解萃取分配定律的含义，掌握分配常数的计算公式。 掌握单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取的物料流动过程。 教学重点： 萃取过程和萃取原理。理解萃取分配定律的含义，掌握分配常数的计算公式。 单级萃取、多级逆流萃取的物料流动过程。 教学难点： 萃取分配定律的含义，分配常数计算公式的具体应用。 教学内容： 一、萃取基本原理 1.萃取过程 如图10—1所示，假设一种溶液的溶剂A与另一个溶剂B互不相容，且溶质C在B中的溶解度大于在A中的溶解度，当将溶剂B加入到溶液中经振摇静臵后， 则会发生分层现象，且大部分溶质C转移到了溶剂B中。这种溶质从一种体系转移到另一个体系的过程称为萃取过程。

在萃取过程中起转移溶质作用的溶剂称为萃取剂，由萃取剂和溶质组成的溶液叫萃取液，原来的溶液在萃取后则称为萃余液。如果萃取前的体系是液态则称为液—液萃取，如果是固态则称为固——液萃取，又称固液浸取，如用石油醚萃取青蒿中的青蒿素就是典型的固液浸取实例。 2.萃取原理 物质的溶解能力是由构成物质分子的极性和溶剂分子的极性决定的，遵守“相似相溶”原则的，即分子极性大的物质溶于极性溶剂，分子极性小的物质溶解于弱极性或非极性溶剂中。例如，还原糖、蛋白质、氨基酸、维生素B 族等物质，其分子极性大，可溶于极性溶剂水中，而不溶解于非极性溶剂石油醚中。又如大多数萜类化合物的分子极性小，易溶于石油醚和氯仿等极性小的溶剂中，但不溶于水等极性强的溶剂。因此，同一种化合物在不同的溶剂中有不同的溶解能力。当一种溶质处于极性大小不相当的溶剂中时，其溶解能力小，有转移到相当极性的溶剂中去的趋势，假设这种极性相当的溶剂与原来的溶剂互不相溶，则绝大部分溶质就会从原来的相态扩散到新的溶剂中，形成新的溶液体系，即形成萃取液。 在萃取过程时，溶质转移到萃取剂中的程度遵守分配定律。指出，在其他条件不变的情况下，萃取过程达到平衡后，萃取液中溶质浓度与萃余液中溶质浓度的比值是常数，这个规律叫分配定律，常数0k 叫分配系数。如图10—2所示，在 进行第一次萃取时，设原料液中溶质的摩尔浓度为C,萃取相中溶质的摩尔浓度为X ，萃余相中溶质的摩尔浓度为Y ，则： 假设进行多次萃取才能将目的产物提取完，则进行第n 次萃取时，原料液中0 10--1X k Y ==萃取相（）萃余相

化工原理《液液萃取》概念题

化工原理《液-液萃取》概念题 一、单项选择题 1、单级萃取中，若增加纯溶剂S的加入量，则萃取液的浓度y A将。 A.不变 B.减小 C.增大 D.不确定 2、单级萃取操作时，若降低操作温度，其他条件不变，则溶剂的选择性将。 A.变差 B.变好 C.不变 D.不确定 3、选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件为。 A.分配系数k A＜1 B.萃取相含量y A≤萃余相含量x A C.选择性系数β＞1 D.分配系数k B=1 4、单级萃取中，若升高操作温度，则萃取液中溶质的浓度y A将。 A.不变 B.减小 C.增大 D.不确定 5、对于萃取过程，若溶剂的选择性好，则溶剂的溶解度也将。 A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定 6、当萃取过程溶剂比S/F减小时，萃取液中溶质A的浓度，所需理论级数。 A.不变，减小 B.减小，减小 C.增大，减小 D.减小，增大 7、萃取过程的能耗主要集中在。 A.萃取操作时溶剂的输送 B.萃取操作时原溶液的输送 C.萃取操作时溶剂的回收 D.萃取操作时温度的升高 8、以下说法错误的是。

A.临界混溶点位于溶解度曲线最高点 B.临界混溶点左方曲线表达式为：)(A S x x ψ= C.临界混溶点右方曲线表达式为：)(A S y y ?= D.溶解度曲线内的平衡联结线两端的表达式为：)(A A x f y = 9、一般情况下，稀释剂B 组分的分配系数k B 值 。 A.大于1 B.小于1 C.等于1 D.难以判断，都有可能 10、单级(理论)萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将 。 A. 增加 B.减少 C.不变 D.不一定 11、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将 。 A.增加 B.不变 C.降低 D.不定 12、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，萃取液的浓度(指溶质)将 。 A.增加 B.不变 C.降低 D.不定 13、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 。 A.溶解度曲线之上方区 B.溶解度曲线上 C.溶解度曲线之下方区 D.座标线上 14、萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合物的。 A.挥发度 B.离散度 C.溶解度 D.密度 15、采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率 。

液液萃取

绪论 4.1 液液萃取过程 4.2 液液相平衡 4.3 萃取过程计算 4.4 萃取设备 4.5 萃取过程的新进展 基本概念 利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移。到另一个液相的分离过程称为液液萃取，也叫溶剂萃取，简称萃取。待分离的一相称为被萃相，萃取后成为萃余相，用做分离剂的相称为萃取相。萃取相中起萃取作用的组分称为萃取剂，起溶剂作用的组分称为稀释剂或溶剂。 具有处理量大、分离效果好、回收率高、可连续操作以及自动控制等特点，因此得到了广泛的应用。 1. 液液萃取过程的特点 (1)萃取过程的传质前提是两个液相之间的相互接触； (2)两相的传质过程是分散相液滴和连续相之间相际传质 过程。 (3)两相间的有效分散是提高萃取效率的有效手段。

(4)两相的分离需借助两相的密度差来实现。 (5)液液萃取过程可以在多种形式的装置中通过连续或间 歇的方式实现。 2. 液液萃取的主要研究内容 (1)确定萃取体系包括被萃相体系和萃取相体系的构成，如被萃相的酸碱度、萃取相的稀释剂等。 (2)测定相平衡数据分配系数和分离系数。 (3)确定工艺和操作条件相比、萃取剂和稀释剂用量、被萃物浓度、萃取温度等。 (4)萃取流程的建立完整的萃取和反萃流程。 (5)设备的确定设备形式和结构。 1. 萃取剂的选择 (1) 萃取剂应具备的特点 ①萃取剂中至少要有一个能与被萃物形成萃合物的官能团。常见的萃取官能团通常是一些包含N、O、P、S的基团。 ②萃取剂中还应包含具有较强亲油能力结构或基团，如长链烃、芳烃等，以利于萃取剂在稀释剂中的溶解，并防止被萃相对它的溶解夹带损失。

化工原理液液萃取概念题

化工原理液液萃取概念 题 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

化工原理《液-液萃取》概念题 一、单项选择题 1、单级萃取中，若增加纯溶剂S的加入量，则萃取液的浓度y A 将。 A.不变 B.减小 C.增大 D.不确定 2、单级萃取操作时，若降低操作温度，其他条件不变，则溶剂的选择性 将。 A.变差 B.变好 C.不变 D.不确定 3、选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件为。 A.分配系数k A ＜1 B.萃取相含量y A ≤萃余相含量x A C.选择性系数β＞1 D.分配系数k B =1 4、单级萃取中，若升高操作温度，则萃取液中溶质的浓度y A 将。 A.不变 B.减小 C.增大 D.不确定 5、对于萃取过程，若溶剂的选择性好，则溶剂的溶解度也将。 A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定 6、当萃取过程溶剂比S/F减小时，萃取液中溶质A的浓度，所需理论级数。 A.不变，减小 B.减小，减小 C.增大，减小 D.减小，增大 7、萃取过程的能耗主要集中在。 A.萃取操作时溶剂的输送 B.萃取操作时原溶液的输送 C.萃取操作时溶剂的回收 D.萃取操作时温度的升高 8、以下说法错误的是。

A.临界混溶点位于溶解度曲线最高点 B.临界混溶点左方曲线表达式为：)(A S x x ψ= C.临界混溶点右方曲线表达式为：)(A S y y ?= D.溶解度曲线内的平衡联结线两端的表达式为：)(A A x f y = 9、一般情况下，稀释剂B 组分的分配系数k B 值 。 A.大于1 B.小于1 C.等于1 D.难以判断，都有可能 10、单级(理论)萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有 少量溶质的萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将 。 A. 增加 B.减少 C.不变 D.不一定 11、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取 剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将 。 A.增加 B.不变 C.降低 D.不定 12、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取 剂代替纯溶剂，萃取液的浓度(指溶质)将 。 A.增加 B.不变 C.降低 D.不定 13、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 。 A.溶解度曲线之上方区 B.溶解度曲线上 C.溶解度曲线之下方区 D.座标线上 14、萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合物的。 A.挥发度 B.离散度 C.溶解度 D.密度 15、采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多 级逆流萃取可使萃余相分率 。

液液萃取传质单元高度的测定实验

一、实验目的 1、了解液—液萃取设备的结构和特点。 2、掌握液—液萃取塔的操作。 3、掌握传质单元高度的测定方法，并分析搅拌转速对液—液萃取塔传质单元高度和萃取率的影响。 二、基本原理 萃取是分离液体混合物的一种常用操作。它的工作原理是在待分离的混合液中加入与之不互溶(或部分互溶)的萃取剂，形成共存的两个液相。利用原溶剂与萃取剂对各组分的溶解度的差别，使原溶液得到分离。 1．液液传质特点 液液萃取与精馏、吸收均属于相际传质操作，它们之间有不少相似之处，但由于在液液系统中，两相的重度差和界面张力均较小，因而影响传质过程中两相充分混合。为了促进树相的传质，在液液萃取过程常常要借甩外力将一相强制分散于另一相中(如利用外加咏小的脉冲塔、利用塔盘旋转的转盘塔等等)。然而两相一旦混合，要使它们充分分离也很小．因此萃取塔通常在顶部与底部有扩大的相分离段。 在萃取过程中，两相的混合与分离好坏，直接影响到萃取设备的效率。影响混合、分离的因素很多，除与液体的物性有关外，还有设备结构，外加能量，两相流体的流量等等有关，很难用数学方程直接求得。因而表示传质好坏的级效率或传质系数的值多用实验直接测定。 研究萃取塔性能和萃取效率时，观察操作现象十分重要，实验时应注意了解以下几点： (1)液滴分散与聚结现象； (2)塔顶、塔底分离段的分离效果； (3)萃取塔的液泛现象； (4)外加能量大小(改变转速)对操作的影响。 本实验重点考察桨叶转速对传质单元数和萃取率的影响。 2．液液萃取传质单元高度和总传质系数的计算 萃取过程与气液传质过程的机理类似，如求萃取段高度目前均用理论级数、

级效率或者传质单元数、传质单元高度法。对于本实验所用的桨叶式旋转萃取塔这种微分接触装置，一般采用传质单元数、传质单元高度法汁算。当溶液为稀溶液，且溶剂与稀释剂完全不互溶时，萃取过程与填料吸收过程类似，可以仿照吸收操作处理。 本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸，苯甲酸在煤油中的浓度约为0.2%（质量）。水相为萃取相（用字母E表示，在本实验中又称连续相、重相），煤油相为萃余相（用字母R表示，在本实验中又称分散相）。在萃取过程中苯甲酸部分地从萃余相转移至萃取相。萃取相及萃余相的进出口浓度由容量分析法测定之。考虑水与煤油是完全不互溶的，且苯甲酸在两相中的浓度都很低，可认为在萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。 按萃取相计算的传质单元数计算公式为： 用Y E─X R图上的分配曲线(平衡曲线)与操作线可求得 1 * Y Y ～Y E关系。再 进行图解积分或用辛普森积分可求得N OE。液相的平衡关系可用体系的分配曲线求得。 传质单元高度： 式中：H——萃取段高度，m； H OE、H OR——分别以连续相和分散相计算的总传质单元高度，m； 体积总传质系数： N OE、N OR——分别以连续相和分散相计算的总传质单元： 式中：K Ea——为连续相总体积传质系数，kg／(m3·s)； K Ra——为分散相总体积传质系数，kg／(m3·s) V E、V R——分别为连续相和分散相的质量流量，kg/s； Ω——塔的截面积，m2； Y t、Y b——分别为连续相进、出塔时溶质的质量比浓度，kg/kg； X t、X b——分别为连续相出、进塔时溶质的质量比浓度， kg/kg； 3．萃取塔中的物料衡算——操作线方程 液—液萃取过程的物料衡算如右图。对划定的区域进行物料衡算：X t Y t B S

第十章液液萃取和液固浸取

第十章 液-液萃取和液-固浸取 1. 25℃时醋酸（A ）–庚醇-3（B ）–水（S ）的平衡数据如本题附表所示。 习题1附表1 溶解度曲线数据（质量分数/%） 习题1附表2 联结线数据（醋酸的质量分数%） 试求：（1）在直角三角形相图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，在直角坐标图上绘出分配曲线。（2）确定由200 kg 醋酸、200 kg 庚醇-3和400 kg 水组成的混合液的物系点位置。混合液经充分混合并静置分层后，确定两共轭相的组成和质量。（3）上述两液层的分配系数A k 及选择性系数β。（4）从上述混合液中蒸出多少千克水才能成为均相溶液？ 解：（1）溶解度曲线如附图1中曲线SEPHRJ 所示。辅助曲线如附图1曲线SNP 所示。分配曲线如附图2 所示。 （2）和点醋酸的质量分率为 25.0400 200200200 A =++= x 水的质量分率为 50.0400 200200400 S =++= x 由此可确定和点M 的位置，如附图1所示。由辅助曲线通过试差作图可确定M 点的差点R 和E 。由杠杆规则可得

kg 260kg 80040 134013=?== M R ()kg 540kg 260800=-=-=R M E 习题1 附图1

习题1 附图2 由附图1可查得E 相的组成为 A S B 0.28, 0.71,0.01y y y === R 相的组成为 A S B 0.20, 0.06,0.74x x x === （3）分配系数 A A A 0.28 1.40.20y k x === B B B 0.010.01350.74 y k x = == 选择性系数 7.1030135 .04.1B A === k k β （4）随水分的蒸发，和点M 将沿直线SM 移动，当M 点到达H 点时，物系分层消失，即变为均相物系。由杠杆规则可得 kg 5.494kg 80055 34 5534=?== M H 需蒸发的水分量为 ()kg 5.305kg 5.494800=-=-H M 2. 在单级萃取装置中，以纯水为溶剂从含醋酸质量分数为30%的醋酸–庚醇-3混合液中 提取醋酸。已知原料液的处理量为1 000 kg/h ，要求萃余相中醋酸的质量分数不大于10%。试（1）水的用量；（2）萃余相的量及醋酸的萃取率。操作条件下的平衡数据见习题1。 解：（1）物系的溶解度曲线及辅助曲线如附图所示。 由原料组成x F =可确定原料的相点F ，由萃余相的组成x A =可确定萃余相的相点R 。借助辅助曲线，由R 可确定萃取相的相点E 。联结RE 、FS ，则其交点M 即为萃取操作的物系点。由杠杆规则可得 3726F S ?=? kg 1423kg 100026 372637=?=?= F S

溶剂萃取法

1、萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。 2、反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取 3、物理萃取和化学萃取：物理萃取的理论基础是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反应的平衡定律。 4、生物萃取与传统萃取相比的特殊性:①成分复杂②传质速率不同③相分离性能不同④产物的不稳定性 5、溶剂萃取法的特点:萃取过程有选择性；能与其它步聚相配合；通过相转移减少产品水解；适用于不同规模；传质快；周期短，便于连续操作；毒性与安全环境问题 6、分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。 7、在常温常压下Ｋ为常数；应用前提条件：①稀溶液②溶质对溶剂互溶没有影响③必须是同一分子类型，不发生缔合或离解 8、分配系数中CL和CH 必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。对于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才符合分配定律。 9、为什么青霉素在酸性（pH≤2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH≥9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？①根据表观分配系数公式可知，弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pH －pK )弱酸的表观分配系数：K=K0 /(1 ＋10 pK －pH )对于弱酸：pH< pK 时，分配系数大，对于弱碱：pH> pK 时，分配系数大；②不同pH条件影响弱电解质电离，从而影响分子的极性，根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中极性小的分子溶解度比水中大10、有机溶剂萃取的影响因素：①影响萃取操作的因素：pH、温度、盐析②有机溶剂的选择③带溶剂④乳化与去乳化 11、T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ 12、盐析：生化物质在水中溶解度↓；两相比重差↑两相互溶度↓ 13、常用于生化萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。 14、乳化：水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。这样形成的分散体系称乳浊液。乳化带来的问题：有机相和水相分相困难，出现夹带，收率低，纯度低。 15、发酵液乳化的原因：蛋白质的存在，起到表面活性剂；固体粉末对界面的稳定作用 16、乳浊液稳定性和下列几个因素有关：①界面上保护膜是否形成；②液滴是否带电；③介质的粘度。 17、萃取过程：①混和②分离③溶剂回收 18、主要有两类萃取剂：①有机磷类萃取剂②胺类萃取剂 19、稀释剂：溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质的有机溶剂，如煤油、己烷、辛烷、苯。稀释剂的选择：①分配系数：稀释剂能够影响分配系数，特别是通过萃取剂/溶剂复合物的溶剂化作用。②选择性：为萃取尽可能少的杂质，使用非极性稀释剂更好。③水溶性：低的水溶性，使溶剂的损失最少。④毒性：对食品和药品应低毒或无毒的溶剂，长链烷烃由于它们具有低毒和低水溶性，因此理应优先使用。⑤粘度和密度：低粘度和低密度的稀释剂会使分相更容易。⑥稳定性：烷烃比醇、酯和卤代烃更难降解⑦第三相的形成 20、超临界流体萃取：概念：利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料(液体或固体)接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。

溶剂萃取原理

原理示意图 利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数[1]的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。 分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。属于物理变化。用公式表示。 CA/CB=K

CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数，称为“分配系数”。 有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。 要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。 设：V为原溶液的体积 w0为萃取前化合物的总量 w1为萃取一次后化合物的剩余量 w2为萃取二次后化合物的剩余量 w3为萃取n次后化合物的剩余量 S为萃取溶液的体积 经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即： w1/V =K w1=w0 KV (w0-w1)/S KV+S 同理，经二次萃取后，则有 w2/V =K 即 (w1-w2)/S w2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S 因此，经n次提取后: wn=w0 ( KV ) KV+S 当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。 仪器:分液漏斗

化工原理第十章 液-液萃取和液-固浸取

第十章 液-液萃取和液-固浸取 1. 25℃时醋酸（A ）–庚醇-3（B ）–水（S ）的平衡数据如本题附表所示。 习题1附表1 溶解度曲线数据（质量分数/%） 试求：（1）在直角三角形相图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，在直角坐标图上绘出分配曲线。（2）确定由200 kg 醋酸、200 kg 庚醇-3和400 kg 水组成的混合液的物系点位置。混合液经充分混合并静置分层后，确定两共轭相的组成和质量。（3）上述两液层的分配系数A k 及选择性系数β。（4）从上述混合液中蒸出多少千克水才能成为均相溶液？ 解：（1）溶解度曲线如附图1中曲线SEPHRJ 所示。辅助曲线如附图1曲线SNP 所示。分配曲线如附图2 所示。 （2）和点醋酸的质量分率为 25.0400 200200200 A =++= x 水的质量分率为 50.0400 200200400 S =++=x 由此可确定和点M 的位置，如附图1所示。由辅助曲线通过试差作图可确定M 点的差点R 和E 。由杠杆规则可得 kg 260kg 80040 134013=?== M R

()kg 540kg 260800=-=-=R M E 由附图1可查得E 相的组成为 A S B 0.28, 0.71,0.01y y y === R 相的组成为 A S B 0.20, 0.06,0.74x x x === （3）分配系数 A A A 0.28 1.40.20y k x === B B B 0.010.01350.74 y k x = == 选择性系数 7.1030135 .04.1B A === k k β （4）随水分的蒸发，和点M 将沿直线SM 移动，当M 点到达H 点时，物系分层消失，即变为均相物系。由杠杆规则可得 kg 5.494kg 80055 34 5534=?== M H 需蒸发的水分量为 ()kg 5.305kg 5.494800=-=-H M 2. 在单级萃取装置中，以纯水为溶剂从含醋酸质量分数为30%的醋酸–庚醇-3混合液中提取醋酸。已知原料液的处理量为1 000 kg/h ，要求萃余相中醋酸的质量分数不大于10%。试（1）水的用量；（2）萃余相的量及醋酸的萃取率。操作条件下的平衡数据见习题1。 解：（1）物系的溶解度曲线及辅助曲线如附图所示。 由原料组成x F =0.3可确定原料的相点F ，由萃余相的组成x A =0.1可确定萃余相的相点R 。借 习题1 附图1 习题1 附图2

化工原理萃取答案

3.在250 C 下，用甲基异丁基甲酮（MIBK ）从含丙酮40%（质量分数）的水溶液中萃取丙酮。原料液的流量为1500kg/h 。试求： （1）当要求在单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时，萃取剂的用量为若干（kg/h ）？ （2）若将（1）求得的萃取剂用量分作两等份进行两级错流萃取，试求最终萃余相的流量和组成。 （3）比较（1）（2）两种操作方式中丙酮的回收率（即萃出率）。 操作条件下的平衡数据见本题附表。 习题3附表2 联结线数据（丙酮的质量分数） 出溶解度曲线和辅助曲线，如图9-5所示。 （1）单级萃取获得最大组成萃取液时萃取剂的用量。 由原料液组成x F =0.4作出F ，连接FS 。由S 作溶解度曲线的切线SF ’，切点为E ，过E 作垂线与辅助曲线交一点，在过此点作水平线与溶解度曲线相交与R 点，连接ER 即为联结线，并交FS 于M 。利用杠杆规则计算萃取剂用量： 36 150076/71MF S F kg h MS ==?= 30 (1500760)1149/59MR E M kg h ER ==+?= 由图读出y A =0.31。 （2）两级错流萃取的萃余相的流量和组成。 根据题意每级萃取剂用量为 S 1=S 2=760/2=380kg/h M 1=S 1+F=1500+380=1880kg/h 由F 、S 1的量用杠杆规则确定第一级混合液组成M 1，用试差法作过M 1点的联结线E 1R 1。

根据杠杆规则得 1111 11 16 18801253/24E M R M kg h E R ==?= 再用S 2=380kg/h 的溶剂对第一级的R 1相进行萃取。重复上述步骤计算第二级相关参数，即 M 2=R 1+S=1253+380=1633kg/h 2222 22 20 16331020/32E M R M kg h E R ==?= 由图读取x 2=0.18。 （3）以上两种情况的回收率（萃出率） 单级萃取 11490.31 100%100%59.4%15000.4 A A F Ey Fx ??= ?=?=? 两级错流萃取 ' 2210200.18 (1)100%(1)100%69.4%15000.4 A F R x Fx ??=- ?=-?=?

化工原理实验~萃取实验

化工原理实验 实验名称：萃取实验 实验目的： 1、 了解转盘萃取塔德结构和特点。 2、 掌握液——液萃取塔德操作 3、 掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的 影响。 实验原理： 萃取是利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。将一 定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也属于两相间的传质过程。 与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程也被分解为理论级和级效率；或传质单元数和传质单元高度，对于转盘塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般采用传质单元数和传质单元高度来处理。传质单元数表示过程分离难易的程度。 对于稀溶液，传质单元数可近似用下式表示： ? -= 1 2 * x x OR x x dx N 式中，OR N ——萃余相为基准的总传质单元数 X ——萃余相中的溶质的浓度，以质量分率表示 *x ——与相应萃取浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度，以质量分率表示 1x 、2x ——分别表示两相进塔和出塔的萃余相浓度 传质单元高度表示设备传质性能的好坏，可由下式表示： OR OR N H H = Ω = OR x H L a K 式中，OR H ——以萃余相为基准的传质单元高度，m H ——萃取塔的有效接触高度，m a x K ——萃余相为基准的总传质系数，kg/(x h m ???3 ) L ——萃余相的质量流量，kg/h Ω——塔的截面积，2 m 已知塔高度H 和传质单元数OR N 可由上式取得OR H 的数值。 OR H 反映萃取设备传质性能的好坏，OR H 越大，设备效率越低。影响萃取设备传质性能OR H 的因素很多，主要有设备结

液液萃取的基本原理

一、基本概念 液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异，而达到混合物分离的目的。萃取属于传质过程。本章主要讨论双组分均相液体混合物（A+B）的萃取过程。 所选用溶剂称为萃取剂S，混合液中被分离出的组分称为溶质A，原混合液中与萃取剂不互溶或仅部分互溶的组分称为原溶剂B。操作完成后所获得的以萃取剂为主的溶液称为萃取相E，而以原溶剂为主的溶液称为萃余相R。除去萃取相中的萃取剂后得到的液体称为萃取液E’，同样，除去萃余相中的萃取剂后得到的液体称为萃余液R’。 可见，萃取操作包括下列步骤：（1）原料液（A+B）与萃取剂的混合接触；（2）萃取相E与萃余相R的分离；（3）从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。 二、萃取在工业生产中的应用 1．溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸物，采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很大的回流比，操作费用高，设备过于庞大或根本不能分离。 2．组分的热敏性大，采用蒸馏方法易导致热分解、聚合等化学变化。 3．溶液沸点高，需要在高真空下进行蒸馏。 4．溶液中溶质的浓度很低，用蒸馏方法能耗太大，经济上不合理。 液-液萃取技术的应用不限于以上几个方面，而是有着广泛的前景。萃取与蒸馏两种分离方法可以互相补充。实践证明，适当选用蒸馏或萃取，几乎所有液体混合物都能有效而经济的实现组分间的完全分离。 三、液-液平衡关系 液-液萃取至少涉及三种物质，即原料液中的溶质A和原溶剂B，以及萃取剂S。加入的萃取剂与原料液（A+B）形成的三组分物系有三种类型。（1）溶质A完全溶于原溶剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与原溶剂B完全不互溶，形成一对完全不互溶的混合液；（2）萃取剂S与原溶剂B部分互溶，与溶质A完全互溶，形成一对部分互溶的混合液；（3）萃取剂S不仅与原溶剂B部分互溶而且与溶质A也部分互溶，形成两对部分互溶的混合液。

液液转盘萃取实验

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由于不同转速下采用的原料是相同的，因此萃取相浓度只需取一次样进行滴定，原料体积VF= ml , 滴定所耗NaOH-CH3CH2OH 溶液体积V ?= ml 。 2、萃余相浓度滴定记录 转速n 萃余相体积V R /ml 滴定所耗NaOH-CH 3CH 2OH 溶液体 积V ?/ml 250 25 0.9 300 25 0.4 六、数据处理 1、组成浓度的计算 本实验采用酸碱中和滴定的方法测定原料液、萃余相中苯甲酸的质量分率x ，具体计算公式如下： 当n=250时 x R =0.9ml x= = 当n=300时 x R =0.4ml x = 2、传质单元数NOR 、传质单元高度HOR 的计算 当n=250时；x F =1.4ml x R =0.9ml 总传质单元数 F R OR m x x N x -= ? Δx m ∴ OR OR N H H ?=

∴N OR = 2.06m 当n=300时；x F =1.4ml x R =0.4ml 总传质单元数 F R OR m x x N x - = ? Δx m 0.639 ∴ ∴N OR = 3、萃取率的计算 萃取率 η为被萃取剂萃取的组分A的量与原料液中组分A的量之比： 本实验是稀溶液的萃取过程，因此有F=R,所以有： F R F x x x η -= 当n=250时；x F =1.4ml x R =0.9ml η==0.357 当n=300时；x F =1.4ml x R =0.4ml η==0.714 编号转速 原料液 浓度 萃余相 浓度 平均 推动力 传质 单元数 传质单 元高度 效率n хF хR Δxm NOR HOR η 1 250 1.4 0.9 1.03 0.485 2.06 0.357 2 300 1.4 0.4 0.639 1.565 0.69 0.714 七、实验结果及讨论 1、实验结果: （1）本实验利用转盘萃取塔做液液萃取实验。当增加水流量时，传质系数增加，塔顶轻相的苯甲酸浓度明显增大，而塔底重相苯甲酸浓度明显降低。当其余条件不变时，增大转速时，传质系数减小，塔顶轻相的苯甲酸浓度降低，而塔底重相的苯甲酸浓度增大。

液液萃取实验数据处理教程(原创)

液-液萃取实验数据处理教程 PS：本教程特别针对用桨叶旋转萃取塔完成的液-液萃取实验，若实验相关内容有出入的话各位看官自行脑补修改~！ 首先，总结一下得到的原始数据： 测定的轻相（煤油）入口/原料样品、轻相出口/塔顶轻相样品、重相（水）入口/塔底重相样品消耗NaOH的体积，各相取样体积以及其他相关设备参数和试剂参数，后面会逐渐提到。下面上图： 实验原理： 液-液两相在萃取塔中进行连续逆流接触，取高度为dH的微元体，对溶质组分做物料衡算后得： dH= d(SY) K Y a(Y e?Y)S T 式中：a——单位设备体积的两相接触表面积，即比表面积，m2/m3； S——塔内任意横截面上萃取剂的质量流量，kg/s；

K Y ——以(Y e ?Y)为推动力的总传质系数，kg/(m 2·s) S T ——塔的横截面积，m 2； Y ——塔内任意横截面上萃取相中溶质组分A 的质量比，kgA/kgB ； Y e ——与塔内任意横截面上萃余相呈平衡的萃取相中溶质的质量比，kgA/kgB 。 对特定条件下的连续逆流萃取操作过程，S K Y aS T 基本不变，作常数处理，将上式 积分并整理后得： H =H OE N OE 式中：H OE ——萃取相的总传质高度，m ； N OE ——萃取相的总传质单元数。 H OE =S K Y aS T N OE =∫dY e Y 1 Y 2 在Y-X 坐标系中做平衡曲线及操作线，在塔顶及塔底的浓度范围内任取一系列Y 值，可由操作线找出一系列的X 值，再用平衡曲线找出一系列的Y e 值，进而计算出对应的1 (Y e ?Y)值。在直角坐标系上，以Y 为横坐标，1 (Y e ?Y)为纵坐标，绘制曲线，图解 积分求传质单元数N OE ，H 为设备参数，进而得到H OE 。 体积总传质系数为： K Y a = S OE T ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~我是华丽丽的分割线~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 下面就根据实验原理将计算过程及要点展示如下：