第八章 萃取解析

第八章液液萃取第一节概述液液萃取是分离液体混合物的单元操作，它是依据待分离溶液中各组分在萃取剂中溶解度的差异来实现传质分离的。

8-1-1 萃取的工艺流程萃取过程通过加入第二相萃取剂的方法将一个难分离的液体混合物变成两个易分离的混合物，萃取装置后通常还设有萃取相和萃余相的回收分离装置。

对于一个合理的萃取工业流程，应着重解决下面三个问题：（1）选择一个合适的萃取剂；(2) 提供一个具有良好传质条件的萃取设备；（3）完成萃取的后续分离过程。

8-1-2 萃取分离的应用场合在下列情况下可以考虑采取萃取操作：（1）分离沸点相近或有恒沸物的混合液。

（2）混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏（3）混合液中溶质A的浓度很稀时第二节液液相平衡8-2-1 三角形相图一、组成表示方法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两种。

在三角形坐标图中，每个顶点分别代表一个纯组分，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。

三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系。

二、物料衡算和杠杆定律物料衡算在三角形相图中满足杠杆定律，可由此得到组成和量的相互关系：E=⋅E⋅MMRR上式表明由溶液R和E混合后得到的混合液组成点M必定在直线RE上，其在线上的位置可由杠杆定律给出；反过来，若混合液M可以分为R和E两部分，已知点M和R（或E），可由杠杆定律在直线MR（或ME）上定出点E（或R）的位置和组成。

通常将M称为R与E的和点，而R（或E）为M与E（或R）的差点。

8-2-2 部分互溶体系的平衡相图一、溶解度曲线、联结线及临界混溶点溶解度曲线用来表示三元部分互溶体系的A、B和S的相平衡关系，它是在一定的温度和压强下由实验测定的。

溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外为单相区。

处于两相区内状态点的溶液在达到平衡，静置后会形成两相，两相组成的坐标点应处于溶解度曲线上。

互为平衡的两相的组成点的连线为联结线。

一、选择题1．下列说法不正确的是A ．河流入海口三角洲的形成与胶体的聚沉有关B ．纯碱和小苏打都可以作食品添加剂C ．向某些食品中添加少量还原铁粉可以达到补铁的目的D ．CO 2是温室气体，是大气污染程度的重要指标2．海水是重要的资源，可以制备一系列物质．下列说法错误的是A ．步骤②中，应先通3NH ，再通2COB ．步骤③中可将22MgCl 6H O 晶体在HCl 气流中加热脱水C ．除去粗盐中2-4SO 、+2Ca 、+2Mg 等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是：NaOH 溶液2BaCl →溶液23Na CO →溶液→过滤→盐酸D ．步骤④、⑤、⑥反应中，溴元素均被氧化3．著名的Vanviel 反应为：12H 2S+6CO 2h υ→光合硫细菌C 6H 12O 6+6H 2O+12S↓，下列说法错误的（ ）A ．该反应将光能转变为化学能B ．该反应原理应用于废气处理，有利于环境保护和资源再利用C ．每生成1molC 6H 12O 6转移24×6.02×1023个电子 D ．H 2S 、CO 2均属于弱电解质4．金属材料的制造与使用在我国已有数千年历史。

下列文物不是由金属材料制成的是 A ．陕西西安秦兵马俑B ．山西黄河大铁牛C ．“曾侯乙”青铜编钟D ．南昌“海昏侯”墓中出土的金饼 5．下列说法正确的是A ．淀粉和纤维素的化学式均为(C 6H 10O 5)n ，故两者互为同分异构体B ．苯和甲苯互为同系物，均能使酸性KMnO 4溶液褪色C ．淀粉、油脂、蛋白质都是高分子化合物，均能发生水解反应D ．煤的气化和液化可获得清洁的燃料或化工原料6．化学无处不在，下列说法错误的是A ．《元丰行示德逢》里“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”涉及化学反应22N +O 2NO 放电B ．举世轰动的“超级钢”(含Mn10%C0.47%Al2%V0.7%、、、)是一种新型合金C ．中国传统制作油条的口诀是“一碱、二矾、三钱盐”，其中的“碱”是火碱D ．根据化学学科核心素养之一(证据推理与模型认知)可推知3Cr(OH)胶体也可吸附悬浮杂质7．下列说法错误的是A ．正常雨水的pH 为7.0，酸雨的pH 小于7.0B ．严格执行机动车尾气排放标准有利于防止大气污染C ．使用氯气对自来水消毒过程中，生成的有机氯化物可能对人体有害D ．食品厂产生的含丰富氮、磷营养素的废水不可以长期排向水库养鱼8．如图是工业“从海水中提取镁”的简易流程示意图。

《化工原理》第八章萃取一、填空题1.萃取过程是 .答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程.2.萃取是利用原料液中各组分的差异而实现分离的单元操作.答案:在合适的溶剂中溶解度.3.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为区,曲线外为区.萃取操作只能在区进行.答案：两相区；均相区；两相区4.萃取操作中选择溶剂的主要原则是，和。

答案：较强的溶解能力，较高的选择性，易于回收。

5.分配系数是指一定温度下，之比。

数学表达式为。

kA<1意味着。

答案：三元混合液中的两个液相达到平衡时，溶质A在萃取相E和萃余相R中的组成之比。

KA =yA/xA; yA> xA,即在萃取相中，稀释剂B的组成高于溶质A的组成。

6.选择性系数β与分配系数kA的关系是，选择性系数β与精馏中相当。

β值越小，越。

答案：β= kA xB/ yB；相对挥发度α；不利于组分的分离7.多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比越大则所需理论级越，操作点越 S点。

当溶剂比为最小值时，理论级数为，此时必有的重合。

答案：少；靠近；无穷大；连接线和操作线。

8.在B-S部分互溶物系中加入溶质组分A，将使B-S互溶度。

适当降低操作温度，B-S的互溶度将。

答案：增大，减少；。

9.萃取操作依原料液和萃取剂的接触方式可分为和两类。

答案：级式接触萃取，微分接触萃取。

10.萃取因子Am 的物理意义是，当Am=1时，说明，当Am=无穷大时，说明。

答案：平衡线斜率与操作线斜率之比；溶质A在萃取相中含量等于在萃余相中含量等于在萃余相中的含量；溶质A在萃取相中含量等于零。

11.萃取操作是利用原料液中各组分的差异实现分离的操作。

答案：溶剂中溶解度12.在溶解度曲线上萃取相与萃余相重合的点称为。

答案：溶点（或褶点）13.度曲线是封闭型曲线时，该物系应是第类物系。

答案：一）14.液-液萃取操作中常出现的影响分离效率的现象有液泛和。

答案：轴向返混15.多级逆流萃取操作线斜率为______________。

关于萃取的知识点总结一、萃取的原理1.1 分配定律分配定律是萃取原理的基础，它描述了在两种不相溶的溶液之间，溶质在两相之间的分配比例是恒定的。

具体表达式如下：\[K = \frac {C_{2}}{C_{1}}\]其中，K为分配系数，\(C_{1}\)为溶质在溶剂1中的浓度，\(C_{2}\)为溶质在溶剂2中的浓度。

1.2 萃取的原理在进行萃取时，通过控制溶剂和混合物的接触时间、温度、pH值等条件，使得目标物质按照其在两种相中的亲和性进行转移，达到目标成分的分离和富集。

1.3 萃取的类型萃取可以分为固相萃取、液液萃取、液固萃取等不同类型。

其中，液液萃取是最常见的一种，通过两种不相溶的液体来实现萃取分离。

1.4 萃取的影响因素萃取效果受到多种因素的影响，包括溶剂的选择、pH值、温度、混合物中其他成分的影响等。

二、萃取的方法2.1 溶剂萃取溶剂萃取是常见的一种萃取方法，通过选择具有亲和性的溶剂来使目标成分从混合物中分离出来。

溶剂萃取分为分离漏斗法、蒸馏法等不同方法。

2.2 固相萃取固相萃取是一种利用固相吸附剂来进行萃取分离的方法，包括固相萃取柱、固相微萃取等不同形式。

固相萃取具有分离效率高、操作简便的优点。

2.3 超临界流体萃取超临界流体萃取是一种基于超临界流体的化学分离技术，具有温和条件、高效率、环保等优点。

2.4 萃取的自动化技术随着化学分析技术的进步，萃取技术也在不断发展。

自动化萃取系统可以实现自动化、高通量的样品处理，提高了分析效率。

三、萃取的应用3.1 化学工业中的应用在化工生产中，萃取是一种重要的分离技术，被广泛应用于原料提纯、产品分离、废水处理等方面。

3.2 生物医药领域的应用在药物制备和生物样品分析中，萃取是一种关键的预处理步骤，可以实现对目标分子的富集和净化。

3.3 环境分析中的应用在环境监测和分析中，萃取技术可以实现对环境样品中有害物质的检测和定量分析。

3.4 食品安全领域的应用在食品安全监测中，萃取技术可以实现对食品中有害残留物质的检测，保障食品质量和食品安全。

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。

高中化学萃取原理
萃取是一种将混合物中分离出所需成分的分离技术，它基于成分在两种不同相之间分配系数不同的原理。

当两种不同相接触时，成分会根据其在两相中的溶解度差异而在两相之间分配。

在高中化学中，我们通常使用液液萃取。

该方法利用了不同溶剂对成分的溶解性不同的特性。

通常，一个相是有机溶剂，另一个相是水。

这两种相之间的界面称为萃取界面。

萃取的原理基于分配系数。

分配系数（K）是一个描述成分在
两相间分布情况的参数，其定义为目标成分在有机相中的溶解度与其在水相中的溶解度之比。

当分配系数越大时，目标成分在有机相中的溶解度越大，意味着其从水相中更容易转移到有机相中。

萃取过程中，混合物首先与一种溶剂（通常是有机溶剂）接触，使得目标成分部分溶解于有机相中。

然后，两相中的溶液分别经过分离器分离开来。

这种方法的关键是选择一个合适的溶剂，使得目标成分在有机相中具有较高的溶解度，从而实现有效的分离。

适当选择萃取剂是萃取过程的重要一步。

通常，我们选择溶解度较大的有机溶剂，以实现目标成分的高效分离。

此外，温度、压力和物质浓度等因素也可以影响萃取过程。

总而言之，萃取是一种利用不同溶剂之间成分分配系数差异的分离技术。

在液液萃取中，通过选择适当的有机溶剂和控制条
件，可以实现目标成分的高效分离。

这种方法在化学分离和制备中具有广泛应用。