第九章液液萃取

1、第九章：液－液萃取第一節(jié)概述利用原料液中各組分在適當溶劑中溶解度的差異而實現(xiàn)混合液中組分分離的過程稱為液－液萃取，又稱溶劑萃取。液液萃取它是30年代用于工業(yè)生產(chǎn)的新的液體混合物分離技術(shù)。隨著萃取應(yīng)用領(lǐng)域的擴展回流萃取雙溶劑萃取反應(yīng)萃取超臨界萃取及液膜分離技術(shù)相繼問世使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的操作單元之一。一.萃取操作原理萃取是向液體混合物中加入某種適當溶劑，利用組分溶解度的差異使溶質(zhì)A由原溶液轉(zhuǎn)移到萃取劑的過程。在萃取過程中

2、所用的溶劑稱為萃取劑?；旌弦褐杏蛛x的組分稱為溶質(zhì)。混合液中的溶劑稱稀釋劑，萃取劑應(yīng)對溶質(zhì)具有較大的溶解能力，與稀釋劑應(yīng)不互溶或部分互溶。右圖是萃取操作的基本流程圖。將一定的溶劑加到被分離的混合物中，采取措施（如攪拌）使原料液和萃取劑充分混合混合，因溶質(zhì)在兩相間不呈平衡，溶質(zhì)在萃取相中的平衡濃度高于實際濃度，溶質(zhì)乃從混合液相萃取集中擴散，使溶質(zhì)與混合中的其它組分分離，所以萃取是液、液相間的傳質(zhì)過程。通常萃取過程在高溫下進行萃取的結(jié)果是萃

3、劑提取了溶質(zhì)成為萃取相，分離出溶質(zhì)的混合液成為萃余相。萃取相時混合物，需要用精餾或取等方法進行分離，得到溶質(zhì)產(chǎn)品和溶劑，萃取劑供循環(huán)使用。萃取相通常含有少量萃取劑，也需應(yīng)用適當?shù)姆蛛x方法回收其中的萃取劑，然后排放。用萃取法分離液體混合物時，混合液中的溶質(zhì)既可以是揮發(fā)性物質(zhì)，也可以是非揮發(fā)性物質(zhì)，（如無機鹽類）。當用于分離揮發(fā)性混合物時，與精餾比較，整個萃取過程比較復(fù)雜，譬如萃取相中萃取劑的回收往往還要應(yīng)用精餾操作。但萃取過程本身具有常溫

4、操作，無相變以及選擇適當溶劑可以獲得較高分離系數(shù)等優(yōu)點，在很多的情況下，仍顯示出技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)勢。一般來說，在以下幾種情況下采取萃取過程較為有利：⑴溶液中各組分的沸點非常接近，或者說組分之間的相對揮發(fā)度接近于一。⑵混合液中的組成能形成恒沸物酸，用一般的精餾不能得到所需的純度。⑶混合液重要回收的組分是熱敏性物質(zhì)，受熱易于分解、聚合或發(fā)生其它化學(xué)變化。⑷需分離的組分濃度很低且沸點比稀釋劑高，用精餾方法需蒸餾出大量稀釋劑，耗能量很多。圖41萃

5、取操作示意圖原料液此外，也可過M點分別作三個邊的垂直線MN、ML及MJ，則垂直線段ML、MJ和MN分別代表A、B、S的組成。右圖可知，M點的組成為40%A、30%B和30%S。第二小節(jié)液液相平衡關(guān)系在三角相圖上的表示根據(jù)萃取操作中各組分的互溶性可分以下三種情況，即:1.溶質(zhì)A可完全溶于稀釋劑B和萃取劑S中但B與S不互溶.2.溶質(zhì)A可完全溶于組分B及S中但B與S為一對部分互溶組分.3.組分AB可完全互溶但BS及AS為兩對部分互溶組分.通常

6、，將第1和第2項種只有一對部分互溶組分的三元物系稱第Ⅰ類物系，而將具有兩對部分互溶組分的三元混合物系稱為第Ⅱ類物系，第Ⅰ類物系在萃取操作中較為常見，以下主要討論這些平衡關(guān)系。一.溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線設(shè)溶質(zhì)A完全溶于稀釋劑B溶劑S中而B與S部分互溶如右圖所示。在一定溫度組分B與組分S以任意數(shù)量相混合必然得到兩個互不相溶的液層個層的坐標分別為圖中的點L和點J.若與總組成為C的二元混合液中逐漸加入組分A成為三元混合液但其中組分B與S質(zhì)量比為常數(shù)

7、故三元混合液的組成將沿AC線變化.若加入A的量恰好是混合液由兩個液相變成一個液相時相應(yīng)組成坐標如圖C所示點C稱之為混溶點或分層點。在于總組成為DFGH等二元混合液按上述方法作實驗分別得到混溶點DFG及H聯(lián)LCDFGH及J諸點的曲線為在實驗溫度下的三元混合物的溶解度曲線。圖43三角形相圖上的溶解度曲線和連結(jié)線圖44有兩對組分部分互溶的溶解度曲線與聯(lián)結(jié)線若組分B與S完全不互溶則點L與J分別與三角形的頂點B與S相重合。溶解度曲線將三角形分為兩