液液萃取-第四章

三角形相图
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（2）杠杆规则
如图所示，将质量为r kg、组成为 xA、xB 、xS的混合物系R与质量
为ekg、组成为 y A、yB 、yS，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点的和点，R点与E点 称为差点。
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(2)萃取剂选择要点 ①选择性好 表现为分离系数大。 ②萃取容量大 表现为单位体积或单位质量溶解萃合物多。 ③化学稳定性强 耐酸碱、抗氧化还原、耐热、无腐蚀。 ④易与原料液相分层 不乳化、不产生第三相。 ⑤易于反萃或分离 便于萃取剂的重复利用。 ⑥安全性好 无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。 ⑦经济性好 成本低、损耗小。
液液萃取的优点
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。
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1.为什么溶质会转移？ 2.如何达到分配平衡？
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液液萃取应用
1. 炼油和石化工业中石油馏分的分离和精制，如烷烃和 芳烃的分离，润滑油的精制等；
2. 湿法冶金：铀等放射性元素、稀土、铜等有色金属、 金等贵金属的分离和提取；
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2. 相比
萃取体系中萃取相 V(o)与 V(a)被萃相的体积比。
R V(o) /V(a)
在连续萃取过程中，通常用两相的流比取代相比。
r G/L G 为萃取相流量， L 为被萃相流量。
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3. 分离系数
分离系数又称为分离因子，表示被萃相中两种物质可被 某种萃取剂所分离的难易程度，它等于这两种物质在相同萃 取条件下的分配比之比。

表 4-1 溶质—溶剂基团相互作用的罗宾斯
与拉乌尔定律的偏差 基团 结合氢的给予体 酚 酸、硫醇 醇、水 1 2 3 0 0 0 0 0 0 — 0 — 0 0 ＋ 0 — — — — — — — — 0 0 0 0 0 — — — — — — — — — — 0 — 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
二、萃取体系的分类
(1) 简单分子萃取体系 (2) 中性络合体系 (3) 酸性络合萃取体系 (4) 离子缔合萃取体系 (5) 胺类萃取体系
案例
4.1.4 萃取的相平衡 一、 组成在三角形相图上的表示方法
三角形坐标图
伯、仲、叔胺分子中的氮原于具有孤对电子，能和无机酸的 H+离 子以稳定的配位键形成相应的铵盐。这些铵盐和季铵盐中的阴离子 与水相中的金属络合阴离子发生交换，使被萃取物进入有机相。因 此，这种萃取机理主要是阴离子交换反应。 胺类萃取剂一般适用于无机酸、金属离子的萃取。另外，胺类萃 取剂属于Lewis碱，利用它的弱碱特性，可实现对有机羧酸、酚类等 的萃取分离。
1. 溶解度曲线与联结线 I类物系 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。 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，Ei和Ri，联 结两共轭液相相点的直线称为联结线， 如图中的RiEi线(i=0,1,2,……n)。 萃取操作只能在两相区内进行。
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： xA=0.4、xB=0.3、 xS=0.3； 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。 实际应用时，一般首先由两直角边 的标度读得 A 、 S的组成，再根据归 一化条件求得。

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

各组分在萃取剂 中溶解度不同
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例：用苯萃取分离醋酸和水混合物
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二、萃取操作流程
萃取操作流程示意图
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三、萃取过程的分类
1. 按有无化学反应分类
萃取
物理萃取√
化学萃取
2. 按萃取级数分类
萃取
单级萃取
多级萃取√
多级逆流萃取 多级并流萃取
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三、萃取过程的分类
3. 按萃取技术分类
4. 按萃取组分数目分类
萃取
单溶剂萃取√
双溶剂萃取 膜萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
萃取
单组分萃取 √
多组分萃取
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四、萃取操作的应用
萃取操作应用场合：
①相对挥发度 = 1 物系的分离；
②溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离； ③恒沸物系的分离； ④热敏性物系的分离。
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由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
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三、萃取平衡相图——溶解度曲线
2. 温度对溶解度曲线的影响
～ ～ 温度 T
溶解度
不互溶区
不利于萃 取操作
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四、萃取过程在平衡相图上的表示
将定量的
纯溶剂 S 加入
y E
到A、B两组
分的原料液 F 中，该萃取过 程可在平衡相
F
ME
xR R
yE
图上表示。
xR
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
五、萃取平衡方程
1.以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 液液平衡方程