第七章 萃取化工原理

化工萃取的原理是什么意思化工萃取是一种基于物质分配行为的分离技术，通过将混合物与一种或多种溶剂进行接触和传质交换，以实现组分之间的分离和提纯。

化工萃取的原理是基于物质在溶剂中的分配行为，即根据不同物质在不同相中的溶解度差异实现物质的转移和分离。

下面将详细阐述化工萃取的原理与应用。

1. 化工萃取的基本原理化工萃取是将混合物分离成两个或多个组分的方法，其中至少有一个组分可溶于所选溶剂。

该技术基于物质在不同相（液-液、液-固或气-液等）间的分配行为。

化工萃取基本原理可以总结为以下几点：(1) 溶剂选择：根据所需提取物的特性和分离需求，选择合适的溶剂。

溶剂的选择要考虑其溶解度、毒性、成本以及可回收性等因素。

(2) 平衡条件：混合物与溶剂接触时，混合物中的组分会向溶剂中分配，直到达到平衡。

平衡条件包括温度、压力、物质浓度等因素。

(3) 分配系数：分配系数(K)表示物质在两个相之间分配的程度。

其定义为物质在溶剂中的浓度与物质在不溶剂中的浓度之比。

分配系数高的物质更容易从一个相转移到另一个相。

(4) 萃取过程：在化工萃取过程中，混合物与溶剂接触，使溶剂中的溶解物质发生扩散，通过溶剂的分配作用，使混合物中的组分分离。

通常可以通过批次萃取、连续萃取或逆流萃取等方法进行操作。

2. 化工萃取的应用化工萃取广泛应用于不同领域，包括化工、制药、食品、环境保护等。

以下是一些常见的应用领域：(1) 分离纯化：化工萃取可用于分离提纯混合物中的目标物质。

例如，从溶液中提取金属离子、分离药物、提取天然产物等。

(2) 废水处理：化工萃取可用于废水处理中有机物的去除。

通过选择合适的溶剂和调节萃取条件，可以有效去除有机物质，减少对环境的污染。

(3) 金属回收：化工萃取可以应用于提取和回收金属离子。

在冶炼和电镀过程中，萃取可用于回收金属离子，减少资源浪费和环境污染。

(4) 医药领域：化工萃取常用于药物的提取和分离纯化过程中。

例如，提取植物中的有效成分、分离制药过程中的杂质等。

实验九液－液萃取实验一、实验内容通过以水为萃取剂，萃取煤油中的苯甲酸，掌握传质单元高度的测定原理和方法。

二、实验目的⒈了解液－液萃取设备的一般结构和特点。

⒉熟悉液－液萃取操作的工艺流程，掌握液－液萃取装置的操作方法。

⒊学习和掌握液－液萃取塔传质单元数，传质单元高度及体积总传质系数的测定方法，分析外加能量对液－液萃取塔传质单元高度和通量的影响。

三、实验基本原理液液萃取（简称萃取）是以液体混合物分离为目的的常用化工单元操作，在石油炼制、化学工业和环境保护等部门有着广泛的应用，是除蒸馏以外最为常用的分离液体混合物用的单元操。

它是利用液体各组分在溶剂中溶解度的不同而进行液体混合物的分离，其基本过程如图9-1所示。

原料液中含有溶质A和溶剂B，为使A与B尽可能地分离，需选择一种溶剂，称为萃取剂S，要求它对A的溶解能力要大，而与原溶剂（稀释剂）B的相互溶解度愈小愈好。

萃取的第一步是使原料液与萃取剂在混合器中保持密切接触，溶质A将通过两液相间的界面由原料液向萃取剂中传递；在充分接触、传质之后，第二步是使两液相在分层器中因密度的差异而分为两层。

一层以萃取剂S为主，并溶有较多的溶质，称为萃取相；另一层以原溶剂B为主，还含有未被萃取完的部分溶质，称为萃余相。

若溶剂S和B为部分互溶，则萃取相中还含有B，萃余相中亦含有S。

当萃取相和萃余相达到相平衡时，则称上图中的设备为一个理论级。

萃取相和萃余相都是均相混合液，为了得到产品A，并回收溶剂S供循环使用，还需对它们作进一步的分离，通常是应用蒸馏；当溶质很难挥发时，也可采用蒸发。

由上可知，为了分离液体混合物，萃取的过程比蒸馏要复杂，但在遇到以下情况时，直接用蒸馏却不一定经济合理。

①当溶质A 的浓度很稀，特别是溶剂B 为易挥发组分时，以蒸馏法回收A 的单位热耗甚大。

这时可用萃取先将A 富集在萃取相，然后对萃取相进行蒸馏，因而使耗热量显著降低。

②当溶液是恒沸混合物或所需分离的组分沸点相近时，一般的蒸馏方法不适用。

化工操作单元--萃取
萃取指利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。

经过反复多次萃取，将绝大部分的物质提取出来的方法。

萃取又称溶剂萃取或液液萃取（以区别于固液萃取，即浸取），亦称抽提（通用于石油炼制工业），是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液，实现组分分离的传质分离过程，是一种广泛应用的单元操作。

利用相似相溶原理，萃取有两种方式：液-液萃取，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。

固-液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。

虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变（或说化学反应），所以萃取操作是一个物理过程。

认识：萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。

通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。

萃取过程是一个传质过程，溶质从水相传递到有机相中，直到平衡。

因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中，而且要求有机相的粘度不要过大，以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。

第八章萃取§1 概述8-1 萃取概念及应用我们以手工洗衣服为例，打完肥皂、揉搓后，如何将肥皂沫去除呢？用清水多次漂洗，这是人们熟知的过程。

多次漂洗的过程即为化工中的液-固萃取过程。

如图8-1所示，漂洗次数越多，衣服与肥皂沫分离越完全，衣服越干净。

图8-1的衣物漂洗过程为错流萃取过程。

清水称作萃取剂，含沫水为萃取相，衣物和沫为萃余相。

皂沫为溶质A。

经验还告诉我们，每盆水揉搓的时间越长（即萃取越接近平衡），拧得越干（即萃取与萃余相相分离越彻底），所用漂洗次数越少（即错流级数越少）。

图8-1 错流萃取示意图萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。

例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。

如图8-2所示。

图8-2萃取示意图萃取用于沸点非常接近、用一般蒸馏方法分离的液体混合物。

主要用化工厂的废水处理。

如染料厂、焦化厂废水中苯酚的回收。

萃取也用于法冶金中，如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中萃取铊、锗等。

制药工业中，许多复杂有机液体混合物的分离都用到萃取。

为使萃取操作得以进行，一方面溶剂S对稀释剂B、溶质A要具有不同的溶解度，另一方面S与B必须具有密度差，便于萃取相与萃余相的分离。

当然，溶剂S具有化学性质稳定，回收容易等特点，则将为萃取操作带来更多的经济效益。

萃取过程计算，习惯上多求取达到指定分离要求所需的理论级数。

若采用板式萃取塔，则用理论级数除以级效率，可得实际所需的萃取级数。

若采用填料萃取塔，则用理论级数乘以等级高度，可得实际所需的萃取填料层高度。

等级高度是指相当于一个理论级分离效果所需的填料层高度，等级高度的数据十分缺乏，多需由实验测得。

萃取理论级数的计算，仍然离不开相平衡关系的物质平衡关系。

§2 萃取溶解度曲线8-2 三角形相图表示法以A、B、S作为三个顶点组成一个三角形。

三角形的三个顶点表示纯物质，一般上顶点表示溶质A，左下顶点表示稀释剂B，右下顶点表示溶剂S。