1、第六章第六章 液液- -液萃取液萃取 學習目標學習目標 了解萃取操作在環境工程的中的應用，各種類型萃取設了解萃取操作在環境工程的中的應用，各種類型萃取設備的結構、特點及其選擇方法。備的結構、特點及其選擇方法。 理解萃取原理，萃取劑選擇的原則，影響萃取操作的素，理解萃取原理，萃取劑選擇的原則，影響萃取操作的素，完全不互溶物系萃取過程的計算。完全不互溶物系萃取過程的計算。 掌握部分互溶物系的液掌握部分互溶物系的液-液相平衡關系，三角形相圖，液相平衡關系，三角形相圖，單級萃取過程的計算、多級萃取過程的計算。單級萃取過程的計算、多級萃取過程的計算。第一節第一節 概概 述述 液液- -液萃取是分離均相液

2、體混合物的一種單元操作，又液萃取是分離均相液體混合物的一種單元操作，又稱溶劑萃取，簡稱萃取或抽提，它是利用液體混合物中各組稱溶劑萃取，簡稱萃取或抽提，它是利用液體混合物中各組分在所選定的溶劑中溶解度的差異而使各組分分離的操作。分在所選定的溶劑中溶解度的差異而使各組分分離的操作。 萃取過程中，萃取劑與溶質不發生化學反應而僅為物理萃取過程中，萃取劑與溶質不發生化學反應而僅為物理傳遞過程，稱為物理萃取，反之稱為化學萃取。傳遞過程，稱為物理萃取，反之稱為化學萃取。 一、液一、液- -液萃取過程液萃取過程 1.1.液液- -液萃取原理液萃取原理 萃取劑必須滿足以下兩點：萃取劑必須滿足以下兩點： 萃取劑對

3、原料液中各組分具有不同的溶解能力；萃取劑對原料液中各組分具有不同的溶解能力； 萃取劑不能與原料液完全互溶，只能部分互溶。萃取劑不能與原料液完全互溶，只能部分互溶。 混合器混合器澄清器澄清器萃取操作示意圖萃取操作示意圖 2.2.工業萃取過程工業萃取過程 液液-液萃取過程液萃取過程： 原料液與萃取劑充分混合，溶質由原溶劑中轉溶到萃取原料液與萃取劑充分混合，溶質由原溶劑中轉溶到萃取 劑中；劑中； 萃取相和萃余相的分離；萃取相和萃余相的分離； 回收萃取相和萃余相中的萃取劑，使之循環使用，同時回收萃取相和萃余相中的萃取劑，使之循環使用，同時 得到產品。得到產品。醋酸丁酯萃取脫酚工藝流程醋酸丁酯萃取脫酚工

4、藝流程 3. 3.萃取操作的特點萃取操作的特點 萃取劑對溶質應有較大的溶解度，而與原溶劑的互溶萃取劑對溶質應有較大的溶解度，而與原溶劑的互溶度越小越好。度越小越好。 萃取劑應是廉價易得，易回收（再生）循環使用。萃取劑應是廉價易得，易回收（再生）循環使用。 萃取過程是相際傳質過程，除了借助重力外，常常還萃取過程是相際傳質過程，除了借助重力外，常常還需借助外界輸入機械能以促進兩相的分散、凝聚及流動。需借助外界輸入機械能以促進兩相的分散、凝聚及流動。 二、兩相接觸方式二、兩相接觸方式 單單級式接觸萃取級式接觸萃取單級混合澄清器單級混合澄清器多級萃取多級萃取 連續接觸萃取連續接觸萃取噴灑萃取塔噴灑萃取

5、塔 三、萃取操作在環境工程中的應用三、萃取操作在環境工程中的應用 高濃度有機工業污水的處理高濃度有機工業污水的處理 含高濃度重金屬離子的工業污水處理含高濃度重金屬離子的工業污水處理 新型萃取分離技術新型萃取分離技術：雙溶劑萃取雙溶劑萃取 超臨界萃取超臨界萃取 絡合萃取絡合萃取第二節第二節 三元體系的液三元體系的液- -液相平衡液相平衡 一、三角形相圖一、三角形相圖 1. 1.三元物系組成的表三元物系組成的表示方法示方法 三元混合溶液的組成三元混合溶液的組成通常采用質量分數來表示。通常采用質量分數來表示。用用 、 、 表示溶質表示溶質A A、原溶劑原溶劑B B 和萃取劑和萃取劑S S 的質量的質

6、量分數。分數。AxBxSx三元混合物的組成在等腰三角形中的表示法三元混合物的組成在等腰三角形中的表示法 2. 2.杠桿規則杠桿規則 代表新混合液組成的代表新混合液組成的點點M M 必落在必落在RERE直線上，新混直線上，新混合液的總質量為合液的總質量為： M M = = R R + + E E 混合液混合液E E 與混合液與混合液R R 質量之比等于線段質量之比等于線段MR MR 與與ME ME 的的長度之比，即長度之比，即 = =REMEMR杠桿規則杠桿規則 二、部分互溶物系的相平衡二、部分互溶物系的相平衡 根據萃取操作中各組分的互溶性，可將三元物系分為以根據萃取操作中各組分的互溶性，可將三

7、元物系分為以下三種情況。下三種情況。 溶質溶質 A A 可完全溶于可完全溶于B B 及及S S，但，但B B 與與S S 不互溶；不互溶； 溶質溶質 A A 可完全溶于可完全溶于B B 及及S S，但，但 B B 與與 S S 為部分互溶；為部分互溶； 溶質溶質 A A 可完全溶于可完全溶于B B ，但，但 A A 與與S S、B B 與與 S S 為部分為部分互溶互溶。 1.1.溶解度曲線、聯結線和臨界混溶點溶解度曲線、聯結線和臨界混溶點溶解度曲線溶解度曲線聯結線聯結線臨界混溶點臨界混溶點溶解度曲線及聯結線溶解度曲線及聯結線 2. 2.輔助曲線輔助曲線輔助曲線輔助曲線 3. 3.分配系數和分

8、配曲線分配系數和分配曲線 分配系數分配系數 分配曲線分配曲線AAAxyk 分配曲線分配曲線BBBxyk三、液三、液- -液相平衡與萃取操作的關系液相平衡與萃取操作的關系1.1.萃取過程的表示萃取過程的表示萃取過程在三角相圖上的表示萃取過程在三角相圖上的表示 2. 2.互溶度對萃取操作的影響互溶度對萃取操作的影響互溶度對萃取操作的影響互溶度對萃取操作的影響 溫度的變化溫度的變化的影響：的影響：溫度對互溶度的影響溫度對互溶度的影響 四、萃取劑的選擇四、萃取劑的選擇 萃取劑的選擇性及選擇性系數萃取劑的選擇性及選擇性系數 萃取劑與原溶劑的互溶度萃取劑與原溶劑的互溶度 萃取劑回收的難易及經濟性萃取劑回收

9、的難易及經濟性 萃取劑的物理性質萃取劑的物理性質BABAxxyy/第三節第三節 萃取過程計算萃取過程計算 在三角形相圖上用圖解法在三角形相圖上用圖解法： 繪出溶解度曲線和輔助曲線繪出溶解度曲線和輔助曲線。 根據已知原料液組成根據已知原料液組成 在在 AB AB 邊上定出邊上定出 F F 點。由萃取劑組成，點。由萃取劑組成，定出定出S S 點點。 根據萃余相組成根據萃余相組成 ，在圖上，在圖上定出定出R R 點點。 各股物料組成均由三角形坐標圖上讀出。各股物料組成均由三角形坐標圖上讀出。單級萃取計算單級萃取計算FxRx第四節第四節 萃取設備萃取設備 一、萃取設備的主要類型一、萃取設備的主要類型萃取設備分類萃取設備分類 1. 1.混合澄清器混合澄清器三級逆流混合澄清設備三級逆流混合澄清設備 2. 2.萃取塔萃取塔 噴灑塔噴灑塔噴灑塔噴灑塔 填料萃取塔填料萃取塔填料萃取塔填料萃取塔 篩板萃取塔篩板萃取塔篩板萃取塔篩板萃取塔 脈沖篩板塔脈沖篩板塔脈沖篩板塔脈沖篩板塔 往復篩板塔往復篩板塔往復篩板塔往復篩板塔 轉盤萃取塔轉盤萃取塔轉盤萃取塔轉盤萃取塔 3