化工原理第四章 萃取 PPT

4.1 液液相平衡
三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系。例如M点即表示由A、B、S三个 组分组成的混合物系。其组成可按下法确定：过物系点M分别作对边的平行线ED、 HG、KF，则由点E、G、K可直接读得A、B、S的组成分别为： =0.4、=0.3、 =0.3；也可由点D、H、F读得A、B、S的组成。在诸三角形坐标图中，等腰直角 三角形坐标图可直接在普通直角坐标纸上进行标绘，且读数较为方便，故目前多 采用等腰直角三角形坐标图。在实际应用时，一般首先由两直角边的标度读得A、 S的组成及，再根据归一化条件求得。
图4-4 第II类物系的溶解度曲线和联结线
图4-5 连结线斜率的变化
4.1.2 三角形相图
（2）辅助曲线和临界混溶点
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4-6 辅助曲线
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
4.1.2 三角形相图
设溶质A可完全溶于B及S，但B与S为部分互溶， 其平衡相图如图4-3所示。此图是在一定温度下 绘制的，图中曲线R0R1R2RiRnKEnEiE2E1E0称为溶 解度曲线，该曲线将三角形相图分为两个区域：
曲线以内的区域为两相区，以外的区域为均相区。
4.1.2 三角形相图
辅助曲线的作法如图4-6所示，通过已知
点R1、R2、… 分别作BS边的平行线，再通过相 应联结线的另一端点E1、E2分别作AB边的平行线， 各线分别相交于点F、G、… ，联接这些交点所得 的平滑曲线即为辅助曲线。利用辅助曲线可求任何 已知平衡液相的共轭相。如图4-6所示，设R为已 知平衡液相，自点R作BS边的平行线交辅助曲线于 点J，自点J作AB边的平行线，交溶解度曲线于点E， 则点E即为R的共轭相点。
点，R点与E点称为差点。
如图4-2
4.1 液液相平衡
和点M与差点E、R之间的关系可用杠杆规则描述，即
（I）几何关系：和点M与差点E、R共线。即：和点在两差点的连线
上；一个差点在另一差点与和点连线的延长线上。
（ii）数量关系：和点与差点r的are量b m、r、e与线段长 a 、b 之间的关
系符合杠杆原理，即，
静继置续分加层入后溶得 质到A，一重对复共上轭述相操，作其，相即点可为以R得1、到E1n，+1然对后共
轭合相液的恰相好点由两Ri、相E变i (为i=一0,1相,2时,…，…其n组)，成当点加用入K表A的示量，使K点混 称为混溶点或分层点。联结各共轭相的相点及K点的曲 线即为实验温度下该三元物系的溶解度曲线。
4.1.2 三角形相图
若组分B与组分S完全不互溶，则点R0 与E0分别与三角形顶点B及顶点S相重合。
一定温度下第Ⅱ类物系的溶解度曲线 和联结线见图4-4，通常联结线的斜率 随混合液的组成而变，但同一物系其联 结线的倾斜方向一般是一致的，有少数 物系，例如吡啶–氯苯–水，当混合液组 成变化时，其联结线的斜率会有较大的 改变，如图4-5所示。
4.1 液液相平衡
（2）杠杆规则
如图4-2所示，将质量为 rkg、组成为
x S 的混合物系R与质量为ekg、组成为
y
x
A
A、、y
x
B
B、、y
S，
的混合物系E相混合，得到一个质量为m kg、组成
为 z A 、z B 、z S 的新混合物系M，其在三角形坐标图
中分别以点R、E和M表示。M点称为R点与E点的和
位于两相区内的混合物分成两个互相平衡的液相，
称为共轭相，联结两共轭液相相点的直线称为联 结线，如图4-3中的RiEi线(i=0,1,2,……n)。显然 萃取操作只能在两相区内进行。
图4-3 溶解度曲线
4.1.2 三角形相图
溶解度曲线可通过下述实验方法得到：在一定温度下， 将组分B与组分S以适当比例相混合，使其总组成位于 两相区，设为M，则达平衡后必然得到两个互不相溶的 液中层加，入其适相量点 的为溶质R0、A并E0充。分在混恒合温，下使，之向达此到二新元的混平合衡液，
化工原理第四章 萃取
4.1 液液相平衡
4.1.1 三角形坐标图及杠杆规则 （1）三角形坐标图
三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角三角形坐标图和非等腰直角三角 形坐标图，如图4-1所示，其中以等腰直角三角形坐标图最为常用。
图4-1 三角形相图
4.1 液液相平衡
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。
以R为支点可得m、e之间的关系 maeab
(4-1)

r
以M为支点可得 、e之间的关系 ra eb
(4-2)
以E为支点可得 r、m 之间的关系 rabmb
(4-3)
根据杠杆规则，若已知两个差点，则可确定和点；若已知和点和一 个差点，则可确定另一个差点。
4.1.2 三角形相图
根据萃取操作中各组分的互溶性，可将三元物系分为以下三种情况，即 ①溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶； ②溶质A可完全溶于B及S，但B与S部分互溶； ③溶质A可完全溶于B，但A与S及B与S部分互溶。 习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ类物系，而将③情况的物系 称为第Ⅱ类物系。工业上常见的第Ⅰ类物系有丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基 酮(S)、醋酸(A)–水(B)–苯(S)及丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)等；第Ⅱ类物系有 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)等。在 萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下主要讨论这类物系的相平衡关系。