第九章萃取習(xí)題及解答

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第九章萃取習(xí)題及解答

1、出下表中序號(hào)1、4、7的選擇性系數(shù)。

丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）在25℃下的平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量％）

序號(hào)1234567

水相

％A5.9610.0013.9719.0527.6335.7346.05

％B93.5289.4085.3580.1671.3362.6750.20

％S0.520.600.680.791.041.603.75

％A8.7515.0020.7827.6639.3948.2157.40

三氯乙烷相

％B0.320.600.901.332.404.268.90

％S90.9384.4078.3271.0158.2147.5333.70

解：①β=(yA/xA)/(yB/xB)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06

④β=(yA/xA)/(yB/xB)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51⑦β=(yA/xA)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.03

2、現(xiàn)有含15％（質(zhì)量）醋酸的水溶液30kg，用60kg純乙醚在25℃下作單級(jí)萃取，試求：

（1）萃取相、萃余相的量及組成；

（2）平衡兩相中醋酸的分派系數(shù)，溶劑的選擇性系數(shù)。

在25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系統(tǒng)的平衡數(shù)據(jù)如下表（均以質(zhì)量％表示）

水層水93.288.084.078.272.165.055.7

醋酸05.18.813.818.423.127.9

乙醚6.76.97.28.09.511.916.4

乙醚層水2.33.65.07.210.415.123.6

醋酸03.87.312.518.123.628.7

乙醚97.792.687.780.371.561.347.7

解：

第九章萃取2/8

（1）①作溶解平衡曲線，并作幾條連結(jié)線

②作F點(diǎn)，連結(jié)FS，測(cè)量其長(zhǎng)度

③求作M點(diǎn)，F(xiàn)+S=M，MF/MS=S/F=60/30=2，故M三等分FS，且靠

近S

④過(guò)M點(diǎn)作平衡連結(jié)線，得萃取相E和萃余相R的組成點(diǎn)⑤量出線段RE、ME長(zhǎng)度

R/E=ME/MRR=M*ME/RE=26.4kgE=M-R=63.6kg⑥從圖上讀出：

萃取相EyA=0.048yB=0.040ys=0.912萃余相RxA=0.063xB=0.860xS=0.077

（2）kA=yA/xA=0.048/0.063=0.762

β=(yA/xA)/(yB/xB)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.381

3、醋酸水溶液100kg，在25℃下用純乙醚為溶劑作單級(jí)萃取，原料液含醋酸χ

。試求：?=0.20，欲使萃余相中中醋酸χA=0.1（均為質(zhì)量分率）

（1）萃余相及萃取相的量和組成；（2）溶劑用量S。

已知25℃下物系的平衡關(guān)系為УA(chǔ)=1.356χA1.201УS=1.618-0.6399e1.96У

AχS=0.067+1.43χA2.273

式中УA(chǔ)——與萃余相醋酸濃度χA成平衡的萃取相醋酸濃度；

УS——萃取相中溶劑的濃度；χS——萃余相中溶劑的濃度；УA(chǔ)，УS，χS均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解：

第九章萃取3/8

a.χA=0.1УA(chǔ)=1.356χУS=1.618-0.6399e1.96У=0.862

A1.201A=0.085

2.273A

χS=0.067+1.43χ=0.075

b.作溶解度平衡曲線，找出萃余相萃取相的組成點(diǎn)R、E。c.連結(jié)RE，與FS交于點(diǎn)M，測(cè)量ME，MR，MS，MF的長(zhǎng)度。d.解方程組①R/E=ME/MR②R+E=F+S③F/S=MS/MF

代入即①R=0.6266E②R+E=100+S③100/S=0.7930解得R=87kgE=139kgS=126kg

e.故萃余相的量是R=87kg，其組成為χA=0.1，χB=0.825,χS=0.075萃取相的量是E=139kg,其組成為УA(chǔ)=0.085，УB=0.053，УS==0.0862溶劑用量S=126kg。

4、將例2中的萃取劑分為兩等分，即每次0.75kg水/kg原料液，進(jìn)行兩級(jí)錯(cuò)流萃取，將所得結(jié)果與例2對(duì)比。解：

第九章萃取4/8

①作F點(diǎn)，連接FS測(cè)量其長(zhǎng)度。

②作M1點(diǎn)S1/F=M1F/M1S=0.75M1F=(0.75/1.75)*FS=0.429FS。③過(guò)M1點(diǎn)作平衡連結(jié)線，得離開第一級(jí)萃取器的萃余相組成R1和萃取相組成E1，并測(cè)量M1E1，M1R1。

④萃余相R1=M1*（M1E1/R1E1）=0.81F。

⑤進(jìn)入其次級(jí)萃取器總物料流量M2=R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F。⑥連結(jié)R1S，測(cè)量其長(zhǎng)度。

⑦作M2SM2=R1/M2*R1S=（0.81F）/（1.56F）*R1S=0.519R1S。⑧過(guò)M2作平衡連結(jié)線，得其次級(jí)萃余相組成R2和萃取相組成E2。⑨連結(jié)SR2并延長(zhǎng)交AB于R′，連結(jié)SE2并延長(zhǎng)交AB于E′。⑩由圖可知，y’=0.63，x’=0.13

E′/R′=FR'/FE'=（xf-x′）/（y′-xf）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5E′+R′=F

所以E′/F=1/3，R′/F=2/3。

5、若例2中改用兩級(jí)逆流萃取，萃取劑的用量不變，求所得結(jié)果，并與上題比較。解:

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①求作M點(diǎn)，MF/MS=S/F=1.5

②兩級(jí)逆流萃取，萃取劑用量不變，可知R1時(shí)的χA與例2中一致即χA=0.15，得平衡連結(jié)線R1E1

③連結(jié)E1M并延長(zhǎng)交溶解度平衡曲線于點(diǎn)R2④過(guò)R2作平衡連結(jié)線R2E2

⑤連結(jié)SR2，SE2并延長(zhǎng)交AB于R′，E′。⑥由圖可知，x’=0.08,y’=0.64

E′/R′=FR'/FE'=（xf-x′）/（y′-xf）=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647E′+R′=F所以E′=0.39F,R′=0.61F。

6、以二異丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30％降到5％（重量％），萃取劑可以認(rèn)為是純態(tài)，其流量為原料液的兩倍，應(yīng)用三角形圖解法求出所需的理論級(jí)數(shù)。操作溫度為20℃，此溫度下的平衡數(shù)據(jù)如下表所示。

醋酸（A）-水（B）-二異丙醚（S）在20℃下的平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量％）

序號(hào)123456789

水相

％A0.691.42.76.413.3025.5037.0044.3046.40

％B98.197.195.791.784.471.158.645.137.1

％S1.21.51.61.92.33.44.410.616.5