第四章 多组分系统热力学
4.1 有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为cB，质量摩尔浓度为bB，此溶液的密度为。以MA，MB分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数xB表示时，试导出xB与cB，xB与bB之间的关系。
解：根据各组成表示的定义
4.2 D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。
解：质量分数的定义为
4.3 在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度bB介于和之间时，溶液的总体积
。求：
（1） 把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。
（2） 时水和醋酸的偏摩尔体积。
解：根据定义
当时
4.4 60 C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 C时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。
解：质量分数与摩尔分数的关系为
求得甲醇的摩尔分数为
根据Raoult定律
4.5 80 C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。
解：根据Raoult定律
4.6 在18 C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 C下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：
化工原理萃取的原理和过程
化工原理中的萃取是一种分离技术，通过两种或更多互不溶解的液体相中的溶质分子在物理或化学作用下从一个相转移到另一个相，以实现溶质的分离和纯化。
萃取的基本原理是根据溶质在两相之间的相对溶解度不同，利用两相的不溶性将溶质从原始混合物中分离出来。
萃取过程可以分为以下几个步骤：
1. 选择合适的溶剂：根据待分离的目标溶质的性质，考虑到它在溶剂中的溶解度和选择性，选择的溶剂应与混合物的其他组分无相容性。
2. 混合物与溶剂接触：将混合物与溶剂加入一起，并充分搅拌或搅拌以实现溶质的均匀分配。
3. 平衡：让混合物与溶剂在一定的时间内保持接触，使得溶质在两相之间达到平衡分配。
4. 相分离：通过物理或化学手段，使得混合物与溶剂分成两个不溶的相。根据溶质的亲疏水性，可以利用重力、离心、过滤或蒸发等方法分离两相。
5. 萃取：溶质会根据其相对溶解度的差异，从一个相转移到另一个相。适当调整操作条件，如温度、压力、pH值等，以促进溶质在两相之间的传递。
6. 分离和回收：在萃取过程中，根据溶质在两相之间的分配系数和两相的溶解度，可以通过进一步处理两相来分离和回收溶质。
综上所述，化工原理中的萃取利用两相的不溶性和溶质在两相之间的相对溶解度差异，将溶质从混合物中分离出来。通过选择合适的溶剂、混合物与溶剂接触、平衡、相分离、调整操作条件、分离和回收等步骤，完成溶质的萃取过程。
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23 第四章 萃 取
萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法
物理萃取：萃取剂与溶质间不发生化学反应。
化学萃取：利用萃取剂与溶质间发生的化学反应实现溶质向有机相的分配。
萃取方式 互不相溶的两相
溶剂萃取 固相或水相和有机溶剂相
反胶团萃取 自由水相、结合水相与有机溶剂相
双水相萃取 两个互不相溶的水溶高聚物相
超临界萃取 超临界流体与固相或液相
常用名词： 料液：含有目标产物的供提取的溶液，通常是水溶液
萃取剂：用来萃取产物的溶剂 萃取液：溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶液
萃余液：被萃取出溶质后的料液
分配定律： 在恒温、恒压条件下，溶质在两个互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两
相中的相对分子量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为一常数K0，这个常数即分配常数。
上式成立必须符合以下条件：（1）必须是稀溶液；（2）溶质对溶剂的互溶没有影响；（3）必须
是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。
分配系数 在恒温、恒压条件下，溶质在两个互不相溶的两相中达到分配平衡时，则其在两相
中的总浓度之比称为分配系数。 分离因子：
溶剂萃取： 将选定的某种溶剂，加入到液体混合物中，由于混合物中不同组分在同种溶剂中的
溶解度不同，就可将所需要的组分分离出来，这个操作过程称为溶剂萃取。
应用领域： 主要用于分离相对分子量小于1000的化合物，如抗生素、有机酸等。
萃取剂的选择依据：依据相似相溶原理选择萃取剂
相似：1）分子的组成、官能团、形态结构相似； 2）相互作用力相似
相互作用力有极性与非极性之分，常用介电常数作为一个化合物摩尔极化程度的量度。
萃取剂的选择依据
根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂作为萃取剂，是溶剂选择的重要方法。
分子的极化程度可用介电常数D表示。各种溶剂的介电常数（在25?C时）
溶剂 介电常数D／(F·m-1) 溶剂 介电常数D／(F·m-1)
下册 第4章 萃取
B4-1萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 而达到混合液中组分分离的操作。
B4-2在三角形坐标图上，三角形的顶点代表 ，三条边上的点代表 ，三角
形内的点代表 。
B4-3分配系数是指 Ak，其值愈大，萃取效果 。
B4-4影响分配系数数值的因素有 Ak， ， 。
B4-5通常，物系的温度升高，组分B、S的互溶度 ，两相区面积 ，不利于萃
取分离。
B4-6溶质的分配系数越大，稀释剂的分配系数越小，则选择性系数AkBkβ值 ，越有利于
萃取分离。
B4-7在单级萃取器中，用纯溶剂S萃取A、B混合液中的溶质A，测得平衡的萃取相与萃余
相中组分A的质量分数分别为Ay＝0.37，Ax＝0.14，组分B、S可视作完全不互溶，则组分
A的分配系数＝ Ak，萃取剂的选择性系数β＝
。萃取中，β值均应 。
B4-8溶解度曲线将三角形相图分为两个区，曲线内为 ，曲线外为 ，萃取操作
只能在 内进行。
B4-9单级萃取操作中，平衡时E相组成为39％的A和2.4％的B，R相的组成为16％的A及
83％的B，则组分A的分配系数＝ Ak，萃取剂的选择性系数β＝ 。
B4-10萃取中选择萃取剂时应考虑的主要因素有 、 、 及
。
B4-11萃取中，萃取剂的加入量应使和点M的位置位于 。
B4-12萃取装置中，根据两相接触方式的不同，分为 和 两大类。填料萃取塔
属于 ，筛板塔属于 。
B4-13写出有外加能量输入的三种萃取器名称： 、 、 。
B4-14萃取器的主要类型有 、 和 。
B4-15萃取中当出现下列情况时，说明萃取剂的选择是不适宜的（ ）。
A. ＜1 B. =1 C. AkAkβ＞1 D. β≤1
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B4-16单级萃取中，在维持料液组成Fx、萃取相组成Ay不变条件下，若用含有一定溶质A的
萃取剂代替纯溶剂，所得萃取相组成Rx将（ ）。
