化工原理 液液萃取
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化工原理下液液萃取
准备试剂
选择适当的萃取剂和被萃取溶液，按照实验要求准备试剂 。
操作步骤
将被萃取溶液和萃取剂按照一定比例加入分液漏斗中，充 分混合后静置分层，记录各层体积及颜色等物理性质。重 复萃取操作直至达到实验要求。
数据记录、整理和分析方法
1 2
数据记录
记录每次萃取操作后的各层体积、颜色等物理性 质，以及实验过程中的温度、搅拌速度等操作参 数。
操作方便
通过调节搅拌速度和澄清 时间，可以方便地控制萃 取过程。
适用范围广
适用于多种液液萃取体系 ，特别适用于处理量大、 停留时间长的体系。
萃取塔
高效传质
萃取塔内设有填料或塔板 ，以增加相际接触面积， 提高传质效率。
连续操作
萃取塔可实现连续进料和 出料，适用于大规模生产 。
易于自动化
萃取塔易于实现自动化控 制，提高生产效率和产品 质量。
萃取过程中，通常将含有目标组分的溶液与萃取剂充分接触，使目标组分在两种液 体之间进行分配。
通过调整萃取条件（如pH值、温度、压力等），可以改变目标组分在两种液体中的 分配系数，从而实现目标组分的分离和纯化。
溶解度与分配定律
溶解度是指在一定温度和压力下，溶质 在溶剂中的最大溶解量。在液液萃取中 ，溶解度决定了目标组分在两种液体中
的分配情况。
分配定律描述了目标组分在两种不混溶 液体之间的分配关系，通常用分配系数 表示。分配系数与目标组分在两种液体 中的溶解度、温度、压力等因素有关。
通过测定分配系数，可以预测目标组分 在液液萃取过程中的分离效果，并为优
化萃取条件提供依据。
萃取剂选择与性质
萃取剂的选择对液液萃取效果至关重 要。理想的萃取剂应具有与目标组分 相似或更高的溶解度，同时与被萃取 物不混溶。
选择适当的萃取剂和被萃取溶液，按照实验要求准备试剂 。
操作步骤
将被萃取溶液和萃取剂按照一定比例加入分液漏斗中，充 分混合后静置分层，记录各层体积及颜色等物理性质。重 复萃取操作直至达到实验要求。
数据记录、整理和分析方法
1 2
数据记录
记录每次萃取操作后的各层体积、颜色等物理性 质，以及实验过程中的温度、搅拌速度等操作参 数。
操作方便
通过调节搅拌速度和澄清 时间，可以方便地控制萃 取过程。
适用范围广
适用于多种液液萃取体系 ，特别适用于处理量大、 停留时间长的体系。
萃取塔
高效传质
萃取塔内设有填料或塔板 ，以增加相际接触面积， 提高传质效率。
连续操作
萃取塔可实现连续进料和 出料，适用于大规模生产 。
易于自动化
萃取塔易于实现自动化控 制，提高生产效率和产品 质量。
萃取过程中，通常将含有目标组分的溶液与萃取剂充分接触，使目标组分在两种液 体之间进行分配。
通过调整萃取条件（如pH值、温度、压力等），可以改变目标组分在两种液体中的 分配系数，从而实现目标组分的分离和纯化。
溶解度与分配定律
溶解度是指在一定温度和压力下，溶质 在溶剂中的最大溶解量。在液液萃取中 ，溶解度决定了目标组分在两种液体中
的分配情况。
分配定律描述了目标组分在两种不混溶 液体之间的分配关系，通常用分配系数 表示。分配系数与目标组分在两种液体 中的溶解度、温度、压力等因素有关。
通过测定分配系数，可以预测目标组分 在液液萃取过程中的分离效果，并为优
化萃取条件提供依据。
萃取剂选择与性质
萃取剂的选择对液液萃取效果至关重 要。理想的萃取剂应具有与目标组分 相似或更高的溶解度，同时与被萃取 物不混溶。
化工原理第五章 萃取
图 连结线斜率的变化
二.相平衡关系在三角形相图上的表示方法
1.溶解度曲线与联接线 一定温度下，测定体 系的溶解度曲线时，实验 测出的联结线的条数（即 共轭相的对数）总是有限 的，此时为了得到任何已 知平衡液相的共轭相的数 据，常借助辅助曲线（亦 称共轭曲线） 。
图 辅助曲线
2.辅助曲线和临界混溶点
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，AB边以A的质量分率作为标度，BS 边以B的质量分率作为标度，SA边以S的质量分率作为标度。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
3. 分配系数和分配曲线
（1）分配系数 一定温度下，某组分在互相平衡的 E 相与 R 相中的组成之比称为该组分的分配系数，以 yA k表示，即溶质A
kA
yB 原溶剂B k B xB
xA
式中 yA、yB ——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分
第五章
▲ 第一节 概述
萃取
▲ 第二节 液液相平衡 ▲ 第三节 萃取分离效果及主要影响因数
▲ 第四节 萃取过程的计算
化工原理7章液液萃取
形成新的混合物mM, ( zA, zB, zs) ：
mM mR mE 物料衡算 mMzA mRxA mE yA
mMzs mRxs mE ys
将方程整理成如下形式：
mE xAzAzSxS mR zAyA ySzS
此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位 于RE 点的连接线上。
m E RM m R ME
理论萃取级：即无论进入该级的两股液流（原料、溶剂或前 一级的萃余相和后一级的萃取相）的组成如何，经过萃取后， 从该级流出的萃取相和萃余相为互成平衡的两个相。
7.3.1 单级萃取计算 (1) 流程
mF, xF mS
混合器
xE, y
mM, z
澄清槽
mR, x
单级萃取流程示意图
（2）特点 ◇ 原料液与溶剂一次性接触。 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。
m E MR
mM
ER
A
mR M E
mM
RE
mE M R
mM
RE
mE M R mR M E
S B
7.2.2 三角形相图 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取设计、计算的基本条件，相 平衡数据来自实验或由热力学关系推算。 讨论的前提: 各组分不发生化学反应。 （1）溶解度曲线及平衡联结线
① 相平衡数据的测定：
yB xB
越大，分离效果越 应好 选， 择 1的溶剂
与分k配 A 有系 关 kA 越 数 ， 大 越， 大
kA1 ，则 一定 1 ； 大 kA1 于 ， 可能 1 ， 大也 于可1 。 能
（2）溶剂萃取容量 定义：部分互溶物系的褶点处或第二类物系溶解度最大时，
萃取相中单位溶剂可能达到的最大溶质负荷。
（6）稳定性，腐蚀性，价格 良好的稳定性，腐蚀性小，毒性低，资源充足，价格适宜等。
mM mR mE 物料衡算 mMzA mRxA mE yA
mMzs mRxs mE ys
将方程整理成如下形式：
mE xAzAzSxS mR zAyA ySzS
此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位 于RE 点的连接线上。
m E RM m R ME
理论萃取级：即无论进入该级的两股液流（原料、溶剂或前 一级的萃余相和后一级的萃取相）的组成如何，经过萃取后， 从该级流出的萃取相和萃余相为互成平衡的两个相。
7.3.1 单级萃取计算 (1) 流程
mF, xF mS
混合器
xE, y
mM, z
澄清槽
mR, x
单级萃取流程示意图
（2）特点 ◇ 原料液与溶剂一次性接触。 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。
m E MR
mM
ER
A
mR M E
mM
RE
mE M R
mM
RE
mE M R mR M E
S B
7.2.2 三角形相图 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取设计、计算的基本条件，相 平衡数据来自实验或由热力学关系推算。 讨论的前提: 各组分不发生化学反应。 （1）溶解度曲线及平衡联结线
① 相平衡数据的测定：
yB xB
越大，分离效果越 应好 选， 择 1的溶剂
与分k配 A 有系 关 kA 越 数 ， 大 越， 大
kA1 ，则 一定 1 ； 大 kA1 于 ， 可能 1 ， 大也 于可1 。 能
（2）溶剂萃取容量 定义：部分互溶物系的褶点处或第二类物系溶解度最大时，
萃取相中单位溶剂可能达到的最大溶质负荷。
（6）稳定性，腐蚀性，价格 良好的稳定性，腐蚀性小，毒性低，资源充足，价格适宜等。
化工原理-萃取11
4.4.1 理论级当量高度法
萃取段的有效高度h h=n×(HETS)
n—理论级数;反映萃取的难易或过程要求达到的 分离要求。 HETS- 塔内相当于一个理论级分离能力的高度 称为理论级当量高度。大小由物系性质、操作条 件、设备型式决定，可由实验获得。反映塔的效 率。
4.4.1.1传质单元数法：
B与S完全不互溶，溶质组成较稀
HOR——萃余相总传质单元高度 NOR——萃余相总传质单元数。
4.4.2 常用萃取设备简介 混台—澄清槽
混合—澄清榴有以下优点
(1)处理量大，传质效率高，一般单级效率 在80％以上； (2)结构简单，容易放大和操作；
(3)两相流量比范围大，运转稳定可调，易 于开、停工；对物系适应性好，对含有少 量悬浮固体的韧料也能处理； (4)易实现多级连续操作，便于调节级数。
轻相从筛板下横向流过，从升液管 进入上一层板。而重相在重力作用下分 散成细小液滴，在轻相层中沉降，进行 传质。穿过轻相层的重相液涡开始合并、 凝聚，聚集下层筛板。通过多次分散和 凝聚实现两相分离，其过程和轻相是分 散相完全类似。
(3)填料萃取塔
填料萃取塔结构简单， 造价低廉，操作方便， 适合于处理腐蚀性料 液，尽管传质效率较 低，在工业上仍有一 定应用。一般在工艺 要求的理论级小于3， 处理量较小时、可考 虑采用填料萃取塔
4.3.2 Ｂ与Ｓ不溶
对全过程作溶质的物料衡算
4.3.３溶剂比（Ｓ／Ｆ）和萃取剂最小用量
当Ｓ／Ｆ小到 Ｓmin时，某 一操作线与联 接线重合，操 作线与分配线 相交或相切， 所用理论级数 为无穷多
4.4 微分接触式逆流萃取的计算
微分接触式逆流萃取操作是萃取相和萃 余相逆流微分接触，通常在塔式设备(如 喷洒塔、脉冲筛板塔等)中进行，其流程 如图所示。重相(如原料液)从塔顶进入塔 中，从上向下沉动，与自下向上流动的 轻相(如萃取剂)逆流连续接触，进行传质， 萃取结束后，两相分别在塔顶、塔底分 离，最终的萃取相从塔顶流出，最终的 萃余相从塔底流出。
化工原理(下)第4章液液萃取
组成在等腰直角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 A OB M B OA
MA
M
O 和点
MB
A
差点
B
差点
M A OB M AB M B OA M AB
杠杆规则
A
xS zS
液相 R r kg xA、xS、xB
液相 E e kg yA、yS、yB
用质量比 计算方便
YA K A X A
分 配 系 数
萃余相中溶 质的质量比
萃取相中溶 质的质量比
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
y yx
P P
x
分配曲线的作法
第4章 液－液萃取
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 溶质分数
yA k A xA yA k A xA
分配 系数 萃余相中 溶质分数
yA kA xA
yB kB xB
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 液液平衡方程
三角形坐标图
组成的表示方法
液－液萃取过程也是以相际的平衡为极限 三元体系难以用直角坐标系来表示 三元体系的相平衡关系用三角坐标图来表示 在三角形坐标图中常用质量百分率或质量分 率表示混合物的组成 少数采用体积分率或摩尔分率表示的 本教程中均采用质量百分率或质量分率
化工原理实验液液萃取实验报告宁波工程学院
化工原理实验液液萃取实验报告宁波工程学院实验名称：液液萃取实验实验目的：1.学习液液萃取的基本原理；2.了解液液萃取过程中的操作方法和注意事项；3.掌握使用液液萃取法分离混合物的技术。
实验仪器和试剂：1.仪器：滴加漏斗、离心机、量筒、烧杯、磁力搅拌器等；2.试剂：苯酚溶液、水溶性有机酸溶液、醚类溶剂。
实验原理：液液萃取是一种基于不同溶解度的物质在两种不相溶的溶剂中转移的方法。
符合沉渣形成不同化学特性物质间相互转移的规律，将目标物质从混合物中分离提取出来。
实验步骤：1.将混合物（苯酚溶液和水溶性有机酸溶液）放入烧杯中，加入醚类溶剂；2.在烧杯中使用磁力搅拌器搅拌混合物，加热至沸腾，并保持搅拌；3.等待混合物冷却，然后放置一段时间使两相分层；4.使用滴加漏斗将上层有机相慢慢放入离心管中；5.将离心管放入离心机中离心，使两相分离更加彻底；6.取出离心管，分离得到的上层有机相称为有机相A，下层水相称为水相B。
实验结果：经过液液萃取分离后，得到有机相A和水相B。
在本实验中，苯酚溶液和水溶性有机酸溶液在醚类溶剂中分成两相。
离心分离后，上层有机相A为苯酚的溶液，下层水相B为水溶性有机酸的溶液。
实验分析：液液萃取是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于化工生产中。
本实验中，苯酚和水溶性有机酸的萃取分离是基于两者在醚类溶剂中具有不同的溶解度的原理。
根据物质的溶解度差异，可以利用液液萃取将目标物质分离出来。
实验结论：通过本次实验，我们学习了液液萃取的基本原理和操作方法，并成功地利用液液萃取法将混合物中的苯酚和水溶性有机酸分离开来。
这次实验使我们更加熟悉了液液萃取的实验操作和注意事项，为日后的实验工作打下了基础。
液液萃取
液－液萃取第一节 概述利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程称为液－液萃取，又称溶剂萃取。
液-液萃取, 它是30年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。
随着萃取应用领域的扩展,回流萃取,双溶剂萃取,反应萃取,超临界萃取及液膜分离技术相继问世, 使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的操作单元之一。
一.萃取操作原理萃取是向液体混合物中加入某种适当溶剂，利用组分溶解度的差异使溶质A 由原溶液转移到萃取剂的过程。
在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。
混合液中欲分离的组分称为溶质。
混合液中的溶剂称稀释剂，萃取剂应对溶质具有较大的溶解能力，与稀释剂应不互溶或部分互溶。
右图是萃取操作的基本流程图。
将一定的溶剂加到被分离的混合物中， 采取措施（如搅拌）使原 料液和萃取剂充分混合混合，因溶质在两相间不呈平衡，溶质在萃取相中的平衡浓度高于实际浓度， 溶质乃从混合液相萃取集中扩散，使溶质与混合中的其它组分分离，所以萃取是液、液相间的传质过程。
通常 ,萃取过程在高温下进行,萃取的结果是萃剂 提取了溶质成为萃取相，分离出溶质的混合液成为萃余相。
萃取相时混合物，需要用精馏或取等方法进行分离，得到溶质产品和溶剂，萃取剂供循环使用。
萃取相通常含有少量萃取剂，也需应用适当的分离方法回收其中的萃取剂，然后排放。
用萃取法分离液体混合物时，混合液中的溶质既可以是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，（如无机盐类）。
当用于分离挥发性混合物时，与精馏比较，整个萃取过程比较复杂，譬如萃取相中萃取剂的回收往往还要应用精馏操作。
但萃取过程本身具有常温操作，无相变以及选择适当溶剂可以获得较高分离系数等优点，在很多的情况下，仍显示出技术经济上的优势。
一般来说，在以下几种情况下采取萃取过程较为有利：⑴ 溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组分之间的相对挥发度接近于一。
⑵ 混合液中的组成能形成恒沸物酸， 用一般的精馏不能得到所需的纯度。
液液萃取实验
?用移液管分别取煤油溶液10ml加入40ml水经30min搅拌后在分液漏斗中静止20min取下层20ml水测定苯甲酸的平衡浓度x化工原理实验?开启水阀将连续相水送入塔内开启油阀将煤油送入塔内注意并及时调整水和煤油的流量使相界面保持稳定
化工原理实验
实验9 液-液萃取实验
化工原理实验
一、 实验目的
• ① 了解转盘萃取塔的结构和特点。 • ② 掌握液—液萃取原理和实验方法。 • ③ 掌握传质单元高度的测定方法。
化工原理实验
四、实验方法及步骤
• 1. 实验步骤 • ① 配制标准氢氧化钠溶液（浓度约为 0.028mol/L） • ② 将一定量的苯甲酸溶于煤油中。通过油 泵循环混匀。 • ③用移液管分别取煤油溶液10 mL,（加入 40ml水，经30min搅拌后，在分液漏斗中静 止20min,取下层20ml水，测定苯甲酸的平 衡浓度X*）
化工原理实验
• ④ 开启水阀，将连续相水送入塔内，开启 油阀，将煤油送入塔内,注意并及时调整水 和煤油的流量，使相界面保持稳定。水和 煤油流量之比为4:1.
化工原理实验
• ⑤ 观察塔中两相混合情况，每隔半小时取 塔底出水口进行分析，直到水中苯甲酸浓 度趋于稳定。水相出口样品水溶液 20 mL， 以酚酞为指示剂，用0.028 mol/L的NaOH 标准溶液滴定样品中苯甲酸的含量。 • ⑥ 测定出水口温度(视为实验体系温度)。 • 实验完毕，关闭电源，将塔中和循环槽的 煤油和水放尽。
• 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。
化工原理实验
化工原理实验
实验9 液-液萃取实验
化工原理实验
一、 实验目的
• ① 了解转盘萃取塔的结构和特点。 • ② 掌握液—液萃取原理和实验方法。 • ③ 掌握传质单元高度的测定方法。
化工原理实验
四、实验方法及步骤
• 1. 实验步骤 • ① 配制标准氢氧化钠溶液（浓度约为 0.028mol/L） • ② 将一定量的苯甲酸溶于煤油中。通过油 泵循环混匀。 • ③用移液管分别取煤油溶液10 mL,（加入 40ml水，经30min搅拌后，在分液漏斗中静 止20min,取下层20ml水，测定苯甲酸的平 衡浓度X*）
化工原理实验
• ④ 开启水阀，将连续相水送入塔内，开启 油阀，将煤油送入塔内,注意并及时调整水 和煤油的流量，使相界面保持稳定。水和 煤油流量之比为4:1.
化工原理实验
• ⑤ 观察塔中两相混合情况，每隔半小时取 塔底出水口进行分析，直到水中苯甲酸浓 度趋于稳定。水相出口样品水溶液 20 mL， 以酚酞为指示剂，用0.028 mol/L的NaOH 标准溶液滴定样品中苯甲酸的含量。 • ⑥ 测定出水口温度(视为实验体系温度)。 • 实验完毕，关闭电源，将塔中和循环槽的 煤油和水放尽。
• 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。
化工原理实验
第十一章 萃取
y ' 1 x' 1 y ' x'
K A y A / xA
K B yB / xB
2.3 萃取剂的选择
2、萃取剂与稀释剂的互溶度 互溶度越小，萃取操作范围越大，萃取液最大组成越高， 并且互溶度小的系统β越大，分离效果越好。
2.3 萃取剂的选择 3、萃取剂的其他物性 溶解度大，所用萃取剂量少； 要有较大的密度差，便于相分离； 界面张力要适中（相分散和相分离）； 溶剂比热小便于回收； 粘度小便于相分散； 化学稳定性好，无腐蚀，无毒，不易燃、易爆，价廉易 得。
第一节 第二节 第三节 第四节 概述
液-液萃取
萃取的基本原理 萃取过程计算 萃取设备
第三节 萃取过程的理论计算
3.1
3.2 3.3 3.4
单级萃取
多级错流萃取 多级逆流萃取 连续逆流萃取
234
3.1 单级萃取过程
M F S ER
S FM xF xM F MS xM y0
2.3 萃取剂的选择
4. 天生的一对矛盾:混合与澄清（相分散与相分离） 搅拌 混合液 萃取剂
A+B
(溶剂S)
萃取相
(S+A+B)
萃余相
(B+A+S)
2.4 温度对萃取过程的影响
T ↓，S与B互溶度↓，两相区面积↑，对萃取有利；但是T ↓ ， 液体μ ↑ ，D ↓ ，不利传质，所以应综合考虑。
第十一章
2.1.1 三角形相图法
3. 三角相图中的相平衡关系
溶解度曲线
混溶点 两相区和单相区 共轭相
平衡联结线
临界混溶点： 辅助线：（两种方法）
液-液萃取实验
中北大学化工原理课程组
实验流程
接自来水
煤油 水高 高位槽 位槽
调速电机
曲柄连杆机构
油相出口
往
复
转子
振
流量计
动
筛
Π型管
板
煤油
泵
贮槽
塔 水相出口
排放口 中北大学化工原理课程组
设备参数
萃取塔 塔径为35mm，有效高度1.10m，内装20块塔板; 转子流量计 LZB－4 1.6～16l/h
LZB-4 1～10l/h STS 直流调速电源
中北大学化工原理课程组
实验步骤
确定外加能量对萃取效果的影响
⑴ 打开水阀门，向水高位槽中注水；
⑵ 将苯甲酸与煤油以一定比例混合，加到煤油贮槽， 再用泵送至高位槽；
⑶ 先在塔中灌满连续相――水，再开启分散相――煤 油，待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后，调节连续相 的界面于一定的高度；
⑷ 采用数字显示pH计测定水槽中水的pH值；
中北大学化工原理课程组
实验思考题
1. 在萃取过程中选择连续相及分散相的原则是什么？ 2. 本实验为什么不宜用水作为分散相，倘若用水作 分散相，操作步骤是什么样的？两相分层分离段应 设在塔顶还是塔底？ 3. 重相出口为什么采用Π形管，Π形管的高度是怎 么确定的？
中北大学化工原理课程组
⑸ 采用数字显示pH计，测定不同频率（可通过电压调 节）或不同振幅（可通过曲柄连杆机构调节）下的水相出 口 pH值（一种操作条件下稳定五分钟后再取样测量）。
观察液泛现象
固定连续相或分散相流量，加大分散相或连续相流量，
观察萃取时的液泛现象；
中北大学化工原理课程组
实验报告要求
1. 根据所学内容及实验情况，描述实验中的萃取过 程并写出影响萃取传质过程的主要因素。 2. 描述在实验所用的萃取设备内两相的流动及传质 情况。
实验流程
接自来水
煤油 水高 高位槽 位槽
调速电机
曲柄连杆机构
油相出口
往
复
转子
振
流量计
动
筛
Π型管
板
煤油
泵
贮槽
塔 水相出口
排放口 中北大学化工原理课程组
设备参数
萃取塔 塔径为35mm，有效高度1.10m，内装20块塔板; 转子流量计 LZB－4 1.6～16l/h
LZB-4 1～10l/h STS 直流调速电源
中北大学化工原理课程组
实验步骤
确定外加能量对萃取效果的影响
⑴ 打开水阀门，向水高位槽中注水；
⑵ 将苯甲酸与煤油以一定比例混合，加到煤油贮槽， 再用泵送至高位槽；
⑶ 先在塔中灌满连续相――水，再开启分散相――煤 油，待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后，调节连续相 的界面于一定的高度；
⑷ 采用数字显示pH计测定水槽中水的pH值；
中北大学化工原理课程组
实验思考题
1. 在萃取过程中选择连续相及分散相的原则是什么？ 2. 本实验为什么不宜用水作为分散相，倘若用水作 分散相，操作步骤是什么样的？两相分层分离段应 设在塔顶还是塔底？ 3. 重相出口为什么采用Π形管，Π形管的高度是怎 么确定的？
中北大学化工原理课程组
⑸ 采用数字显示pH计，测定不同频率（可通过电压调 节）或不同振幅（可通过曲柄连杆机构调节）下的水相出 口 pH值（一种操作条件下稳定五分钟后再取样测量）。
观察液泛现象
固定连续相或分散相流量，加大分散相或连续相流量，
观察萃取时的液泛现象；
中北大学化工原理课程组
实验报告要求
1. 根据所学内容及实验情况，描述实验中的萃取过 程并写出影响萃取传质过程的主要因素。 2. 描述在实验所用的萃取设备内两相的流动及传质 情况。
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第十一章 液液萃取（抽提） Liquid Extraction
11.1 概述
液-液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一种 与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合， 分相，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差 异而实现分离的一种单元操作。又称溶剂萃取。
目的: 分离液-液混合物。 操作依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中 的溶解度之间的差异。
两相接触方式
微 分 接 触
级 式 接 触
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
① 表示方法 习惯表示法： ▲ 各顶点表示纯组分； ▲ 每条边上的点为两组分混合物； ▲ 三角形内的各点代表不同组成的三元混合物。
液液萃取的应用
1、在石油化工中的应用 随着石油化工的发展，液液萃取已广泛应用于分离各种
有机物质。轻油裂解和铂重整产生的芳烃混合物的分离是重 要的一例。该混合物中各组分的沸点非常接近，用一般的分 离方法很不经济。工业上采用Udex、Shell、Formex等萃取 流程，分别用环丁砜、四甘醇、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，从 裂解汽油的重整油中萃取芳烃。对于难分离的乙苯体系，组 分之间的相对挥发度接近于1，用精馏方法不仅回流比大， 塔板还高达300多块，操作费用极大。可采用萃取操作以HFBF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体。
A
mE RM mR ME
点P组成按上述长度为
A：30% B：50% S：20%
A
80
20
UF
60 Q Z 40
40 E 20
S%
பைடு நூலகம்BH
V 60
P 80
A%
B%
S
60 G 40 20
B，%
A：溶质 B：稀释剂 S：萃取剂
正三角形相图
11.2.1.2 三角形相图中的杠杆定律（比例定律）
A
杠杆定律指在U的液体中加入 另一组成的V液体，混合液组 成点Z必然落在UV上，点Z满 足以下关系：
3、在湿法冶金中的应用
20世纪40年代以来，由于原子能工业的发展，大量的研 究工作集中于铀、钍、钚等金属提炼，结果使萃取法几乎完 全代替了传统的化学沉淀法。近20年来，由于有色金属使用 量剧增，而开采的矿石中的品位又逐年降低，促使萃取法在 这一领域迅速发展起来。例如用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂 从铜的浸取液中提取铜是20世纪70年代以来湿法液化金的重 要成就之一。目前一般认为只要价格与铜相当或超过铜的有 色金属如钴、镍、锆等等，都应当优先考虑用溶剂萃取法进 行提取。有色金属冶炼、已逐渐成为溶剂萃取应用的重要领 域。
ZU / ZV = V / U
（12-1）
U、V——混合液U及V的量，kg ZU、ZV——线段ZU、ZV的长度
掌握：和点、差点
80
20
UF
60 Q Z 40
40 E 20
S%
BH
V 60
P 80
A%
B%
S
60 G 40 20
B，%
A：溶质 B：稀释剂 S：萃取剂
三角形相图中的杠杆定律应用举例：
如图所示，一组A、B二元溶液
2、在生物化工和精细化工中的应用
在生化药物制备过程中，生成很复杂的有机液体混合物。 这些物质大多为热敏性物质。若选择适当的溶剂进行萃取， 可以避免受热损坏，提高有效物质的收率。例如青霉素的生 产，用玉米发酵得到含青霉素的发酵液，以醋酸丁酯为溶剂， 经过多次萃取可得到青霉素的浓溶液。此外，像链霉素、复 方新诺明等药物的生产采用萃取操作也得到较好的效果。香 料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素，食品工 业中用TBP从发酵液中萃取柠檬酸也得到了广泛应用。可以 说，萃取操作已在制药工业、精细化工中占有重要的地位。
常见的萃取操作流程
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
萃取剂S
萃余相 R
萃取液E ’ 萃余液R’
常见的萃取操作流程
萃取剂S
平衡 两相
萃取相 E, y——溶剂相中出现 (S+A+B) 萃余相 R, x——原溶剂相中出现 (B+S+A)
脱除溶剂
萃取相脱除溶剂得萃取液 E’, y’ 萃余相脱除溶剂得萃余液 R’, x’
A
1.0
0.8
H 0.6 K
0.4
C
0.2
F PD
B
0
0.2 0.4 0.6 0.8
E
G
三角形坐标
A点 ： K点 ： P点 ：
xA=1.0 xA=0.6 xB=0.4 xA =0.3 xB =0.3
xS=0.4
S
1.0
注意：组成的归一性，即 xi 1
正三角形相图
SG + GH + HB = SB %B + %A + %S = 100%
实现萃取操作的基本要求 ① 选择适宜的溶剂。溶剂能选择性地溶解各组分，
即对溶质具有显著的溶解能力，而对其他组分和原 溶剂完全不溶或部分互溶。 ② 原料液与溶剂充分混合、分相，形成的液-液两相 较易分层。 ③ 脱溶剂得到溶质，回收溶剂。溶剂易于回收且价 格低廉。
萃取的分类
（1）按组分数目分： 多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种不
组成以F点表示，加入溶剂S，根据
杠杆定律那么所得三元混合液总组
成将位于FS连线上P点，且各点间满
足以下关系：
F
PF / PS = S / F
A
P Q
S加入越多，P点朝顶点S移动
B
A、B的比例不因S的加入而变化
X1 X2 X3
S
杠杆定律示例
% A FX1 PX2 QX3 % B X1S X2S X3S
互溶的溶剂 三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂
（2）按有无化学反应分： 物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组
分不发生化学反应 化学萃取
本章主要讨论三元体系的物理萃取。
萃取操作的应用
对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以 分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。
一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。
11.1 概述
液-液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一种 与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合， 分相，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差 异而实现分离的一种单元操作。又称溶剂萃取。
目的: 分离液-液混合物。 操作依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中 的溶解度之间的差异。
两相接触方式
微 分 接 触
级 式 接 触
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
① 表示方法 习惯表示法： ▲ 各顶点表示纯组分； ▲ 每条边上的点为两组分混合物； ▲ 三角形内的各点代表不同组成的三元混合物。
液液萃取的应用
1、在石油化工中的应用 随着石油化工的发展，液液萃取已广泛应用于分离各种
有机物质。轻油裂解和铂重整产生的芳烃混合物的分离是重 要的一例。该混合物中各组分的沸点非常接近，用一般的分 离方法很不经济。工业上采用Udex、Shell、Formex等萃取 流程，分别用环丁砜、四甘醇、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，从 裂解汽油的重整油中萃取芳烃。对于难分离的乙苯体系，组 分之间的相对挥发度接近于1，用精馏方法不仅回流比大， 塔板还高达300多块，操作费用极大。可采用萃取操作以HFBF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体。
A
mE RM mR ME
点P组成按上述长度为
A：30% B：50% S：20%
A
80
20
UF
60 Q Z 40
40 E 20
S%
பைடு நூலகம்BH
V 60
P 80
A%
B%
S
60 G 40 20
B，%
A：溶质 B：稀释剂 S：萃取剂
正三角形相图
11.2.1.2 三角形相图中的杠杆定律（比例定律）
A
杠杆定律指在U的液体中加入 另一组成的V液体，混合液组 成点Z必然落在UV上，点Z满 足以下关系：
3、在湿法冶金中的应用
20世纪40年代以来，由于原子能工业的发展，大量的研 究工作集中于铀、钍、钚等金属提炼，结果使萃取法几乎完 全代替了传统的化学沉淀法。近20年来，由于有色金属使用 量剧增，而开采的矿石中的品位又逐年降低，促使萃取法在 这一领域迅速发展起来。例如用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂 从铜的浸取液中提取铜是20世纪70年代以来湿法液化金的重 要成就之一。目前一般认为只要价格与铜相当或超过铜的有 色金属如钴、镍、锆等等，都应当优先考虑用溶剂萃取法进 行提取。有色金属冶炼、已逐渐成为溶剂萃取应用的重要领 域。
ZU / ZV = V / U
（12-1）
U、V——混合液U及V的量，kg ZU、ZV——线段ZU、ZV的长度
掌握：和点、差点
80
20
UF
60 Q Z 40
40 E 20
S%
BH
V 60
P 80
A%
B%
S
60 G 40 20
B，%
A：溶质 B：稀释剂 S：萃取剂
三角形相图中的杠杆定律应用举例：
如图所示，一组A、B二元溶液
2、在生物化工和精细化工中的应用
在生化药物制备过程中，生成很复杂的有机液体混合物。 这些物质大多为热敏性物质。若选择适当的溶剂进行萃取， 可以避免受热损坏，提高有效物质的收率。例如青霉素的生 产，用玉米发酵得到含青霉素的发酵液，以醋酸丁酯为溶剂， 经过多次萃取可得到青霉素的浓溶液。此外，像链霉素、复 方新诺明等药物的生产采用萃取操作也得到较好的效果。香 料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素，食品工 业中用TBP从发酵液中萃取柠檬酸也得到了广泛应用。可以 说，萃取操作已在制药工业、精细化工中占有重要的地位。
常见的萃取操作流程
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
萃取剂S
萃余相 R
萃取液E ’ 萃余液R’
常见的萃取操作流程
萃取剂S
平衡 两相
萃取相 E, y——溶剂相中出现 (S+A+B) 萃余相 R, x——原溶剂相中出现 (B+S+A)
脱除溶剂
萃取相脱除溶剂得萃取液 E’, y’ 萃余相脱除溶剂得萃余液 R’, x’
A
1.0
0.8
H 0.6 K
0.4
C
0.2
F PD
B
0
0.2 0.4 0.6 0.8
E
G
三角形坐标
A点 ： K点 ： P点 ：
xA=1.0 xA=0.6 xB=0.4 xA =0.3 xB =0.3
xS=0.4
S
1.0
注意：组成的归一性，即 xi 1
正三角形相图
SG + GH + HB = SB %B + %A + %S = 100%
实现萃取操作的基本要求 ① 选择适宜的溶剂。溶剂能选择性地溶解各组分，
即对溶质具有显著的溶解能力，而对其他组分和原 溶剂完全不溶或部分互溶。 ② 原料液与溶剂充分混合、分相，形成的液-液两相 较易分层。 ③ 脱溶剂得到溶质，回收溶剂。溶剂易于回收且价 格低廉。
萃取的分类
（1）按组分数目分： 多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种不
组成以F点表示，加入溶剂S，根据
杠杆定律那么所得三元混合液总组
成将位于FS连线上P点，且各点间满
足以下关系：
F
PF / PS = S / F
A
P Q
S加入越多，P点朝顶点S移动
B
A、B的比例不因S的加入而变化
X1 X2 X3
S
杠杆定律示例
% A FX1 PX2 QX3 % B X1S X2S X3S
互溶的溶剂 三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂
（2）按有无化学反应分： 物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组
分不发生化学反应 化学萃取
本章主要讨论三元体系的物理萃取。
萃取操作的应用
对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以 分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。
一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。