化工分離過程論文

1、液我萃取姓名：武玉鳳班級：應化0802學 號：080370214（武玉鳳 應化0802班080370214）【摘要】：液液萃取即兩相溶劑提取，是利用混介物屮不同組分在兩種互不相溶的溶 劑屮分配系數(shù)的不同而達到分離1=1的方法，在工業(yè)上有廣泛應用?！娟P鍵詞】;萃取分離溶解度方法優(yōu)點應用萃取乂稱溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^(qū)別于固液萃取，即浸取），亦稱 抽提（通用于石油煉制工業(yè)），是一種用液態(tài)的萃取劑處理與之不互溶的 雙組分或多組分溶液，實現(xiàn)組分分離的傳質分離過程，是一種廣泛應用的 單元操作。利用相似相溶原理，萃取有兩種方式：液-液萃取，用選定的溶劑分離液體混合物中某種組分，溶劑必須與被 萃取的混合物液

2、體不和溶，具有選擇性的溶解能力，而且必須有好的熱穩(wěn) 定性和化學穩(wěn)定性，并有小的毒性和腐蝕性。如用苯分離煤焦油屮的酚； 用有機溶劑分離石油飾分中的烯坯；用cc14萃取水小的br2o固-液萃取，也叫浸取，用溶劑分離固體混合物中的組分，如用水浸取 甜菜中的糖類；用酒精浸取黃豆中的豆汕以提高汕產量；用水從中藥中浸 取有效成分以制取流浸膏叫“滲瀝”或“浸瀝”。雖然萃取經常被用在化學試驗屮，但它的操作過程并不造成被萃取物 質化學成分的改變（或說化學反應），所以萃取操作是一個物理過程。萃取是有機化學實驗室中用來提純和純化化合物的手段之一。通過萃 取，能從固體或液體混合物中提取出所需要的化合物。這里介紹常用的

3、液一液 萃取。原理利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的 不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取, 將絕大部分的化合物提取出來。分配定律是萃取方法理論的主要依據，物質對不同的溶劑有著不同的 溶解度。同時，在兩種互不相溶的溶劑屮，加入某種可溶性的物質時，它 能分別溶解于兩種溶劑中，實驗證明，在一定溫度下，該化合物與此兩種 溶劑不發(fā)生分解、電解、締合和溶劑化等作用時，此化合物在兩液層中z 比是一個定值。不論所加物質的量是多少，都是如此。屬于物理變化。用 公式表示。ca/cb二kca.cb分別表示一種化合物在兩種互不相溶地溶劑中的量濃度。k是一 個常數(shù)

4、，稱為“分配系數(shù)”。有機化合物在有機溶劑中一般比在壟中溶解度大。用有機溶劑提取務 鯉丁水的化合物是萃取的典型實例。在萃取吋，若在水溶液中加入一定量 的電解質(如氯化鈉)，利用“鹽析效應”以降低有機物和萃取溶劑在水 溶液屮的溶解度，常可提高萃取效果。要把所需要的化合物從溶液屮完全萃取岀來，通常萃取一次是不夠的, 必須重復萃取數(shù)次。利用分配定律的關系，可以算出經過萃取后化合物的 剩余量。設：v為原溶液的體積wo為萃取前化合物的總量wl為萃取一次后化合物的剩余量w2為萃取二次后化合物的剩余量wn為萃取n次后化合物的剩余量s為萃取溶液的體積經一次萃取，原溶液屮該化合物的濃度為wl/v；而萃取溶劑中該化

5、合 物的濃度為(wo-wl)/s；兩者之比等于k,即：wl/v =k wl=wo kv(wo-wl)/s kv+s同理，經二次萃取后，則有w2/v =k 即(wlw2)/sw2=wl kv =w0 kvkv+s kv+s因此，經n次提取后：wn=wo （ kv ）kv+s當用一定量溶劑吋，希望在水中的剩余量越少越好。而上式kv/（kv+s） 總是小于1,所以n越大，wn就越小。也就是說把溶劑分成數(shù)次作多次萃 取比用全部量的溶劑作一次萃取為好。但應該注意，上面的公式適用于兒 乎和水不相溶地溶劑，例如苯，四氯化碳等。而與水有少量互溶地溶劑乙 醯等，上面公式只是近似的。但還是可以定性地指出預期的結果

6、。儀器：分液漏斗常見萃取劑：水，苯，四氯化碳要求：萃取劑和原溶劑互不混溶萃取劑和溶質互不發(fā)生反應溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度相關規(guī)律：有機溶劑溶易于有機溶劑，極性溶劑溶易于極性溶劑，反 z亦然沿革1842年e. -m.佩利若研究了用乙醛從硝酸溶液中萃取硝酸鈾酰。1903年l.埃迪蘭努用液態(tài)二氧化硫從煤油中萃取芳姪，這是萃取的第一次 工業(yè)應用。20世紀40年代后期，生產核燃料的需要促進了萃取的研究開發(fā)。 現(xiàn)今萃取已應用于石油憾分的分離和精制，鈾、鋰、杯的提取和純化，有 色金屬、稀有金屬、貴重金屬的提取和分離，抗菌索、有機酸、生物堿的 提取，以及廢水處理等。方法向待分離溶液（料液

7、）屮加入與之不相互溶解（至多是部分互溶）的 萃取劑，形成共存的兩個液相。利用原溶劑與萃取劑對各組分的溶解度（包 括經化學反應后的溶解）的差別，使它們不等同地分配在兩液相屮，然后 通過兩液相的分離，實現(xiàn)組分間的分離。如碘的水溶液用四氯化碳萃取， 幾乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得以與大量的水分開。最基本的操作是單級萃取。它是使料液與萃取劑在混合過程小密切接 觸，讓被萃組分通過相際界面進入萃取劑中，直到組分在兩相間的分配基 木達到平衡。然后靜置沉降，分離成為兩層液體，即rti萃取劑轉變成的萃 取液和由料液轉變成的萃余液。單級萃取達到和平衡時，被萃組分b的相 平衡比，稱為分配系數(shù)w：式中述和丹分別為

8、b組分在萃取液中和萃余液中的濃度。濃度的表 示方法需考慮組分的各種存在形式，按同一化學式計算。若料液中另一組分d也被萃取，則組分b的分配系數(shù)對組分d的分配 系數(shù)的比值，即b對d的分離因子，稱為選擇性系數(shù)a , bij：a =ab al）=yb d/ （xb yd）a >1時，組分b被優(yōu)先萃?。籥 =1表明兩組分在兩相中的分配相同， 不能用此萃取劑實現(xiàn)此兩組分的分離。單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被萃組分在萃取液中的量與 原料液屮的初始量的比值）較低，往往不能滿足工藝要求，為了提高萃取 率，可以采用多種方法：多級錯流萃取。料液和齊級萃余液都與新鮮的 萃取劑接觸，可達較高萃取率。但萃取

9、劑用量大，萃取液平均濃度低。 多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯(lián)（或板式塔）的兩端加入，在級 間作逆向流動，最后成為萃余液和萃取液，各口從另一端離去。料液和萃 取劑各自經過多次萃取，因而萃取率較高，萃取液屮被萃組分的濃度也較 高，這是工業(yè)萃取常用的流程。連續(xù)逆流萃取。在微分接觸式萃取塔中， 料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質，也是常用的工業(yè)萃取方 法。料液與萃取劑之中，密度大的稱為重相，密度小的稱為輕相。輕相自 塔底進入，從塔頂溢出；重相口塔頂加入，從塔底導出。萃取塔操作時， 一種充滿全塔的液相，稱連續(xù)相；另一液相通常以液滴形式分散于其屮，稱 分散相。分散相液體進塔時即行分散，在離塔

10、前凝聚分層后導出。料液和 萃取劑兩者之中以何者為分散相，須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此 外，還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取。優(yōu)點萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優(yōu)點在于常溫操作，節(jié)省能源， 不涉及固體、氣體，操作方便。萃取在如下兒種情況下應用，通常是有利 的：料液各組分的沸點相近，甚至形成共沸物，為精憾所不易奏效的場 合，如石油飾分屮烷坯與芳炷的分離，煤焦油的脫酚；低濃度高沸組分 的分離，用精惚能耗很大，如稀醋酸的脫水；多種離子的分離，如礦物 浸取液的分離和凈制，若加入化學品作分部沉淀，不但分離質量差，又有 過濾操作，損耗也大；不穩(wěn)定物質（如熱敏性物質）的分離，如從發(fā)酵 液制取青霉索。應用及前景如用苯為溶劑從煤焦汕中分離酚，用異丙毬為溶劑從稀乙酸溶液中回收乙酸 等。實驗室中用