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第十一章__液液萃取
时间:2023-07-25 03:54 点击次数:143

  (1)溶液组成 的表示方法  表示三组分 溶液的组成 可用三角形 相图

  设有组成为xA、xB、xS(R点)的溶液R kg及组 成为yA、yB、yS(E点)溶液E kg,若将两溶液 互相混合,形成的混合物总量为M kg,组成为 zA、zB、zS,则:

  分配曲线:类似于气(汽) 液相平衡,可将组分A在 液液平衡两相中的组成yA、 xA之间的关系在直角坐标 中表示,所形成的曲线。 分配曲线可用某种函数形 式表示。即:yA=f(xA) , 此即为组分A的相平衡方 程。

  2)溶解度曲线 临界混溶点右方的溶解度曲线表示平衡状态下 萃取相中溶质yA与溶剂yS之间的关系,即: yS=φ(yA) 类似地将临界混溶点左方的溶解度曲线表示为: xS=ψ(xA)

  溶剂的选择性系数:同为单级萃取,若所用的 溶剂能使萃取液与萃余液的溶质 A 含量差别 越大,则萃取效果越佳。溶质 A 在两液体中 含量的差异可用选择性系数 β 表示,其定义 为:

  ◆选择性系数β相当于精馏操作中的相对挥 发度。其值与平衡联结线 液液相平衡与萃取操作的关系

  当某一平衡联结线延长恰好通过S点,此时β =l,这一对共扼相不能用萃取方法进行分离, 此种情况恰似精馏中的恒沸物。 因此,萃取溶剂的选择应在操作范围内使选择 性系数β>1。 当组分B不溶解于溶剂时,β为无穷大。

  为进一步降低萃余相中的溶质含量,可在上述单级萃取 获得的萃余相中,再次加入新鲜溶剂进行萃取,如此多 次操作即为多级错流萃取。 多级错流萃取的计算只是单级萃取的多次重复。 多级错流操作最终可得组分 A 含量很低的萃余相,但溶 剂用量较多。

  萃取过程本身并未直接完成分离任务,而只是将一个 难于分离的混合物转变为两个易于分离的混合物。 萃取过程在经济上是否优越取决于后继的两个分离过 程是否较原溶液的直接分离更容易实现。 一般说来,在下列情况下采用萃取过程: ①混合液的相对挥发度小或形成恒沸物,用一般精馏 方法不能分离或很不经济; ②混合液浓度很稀,采用精馏方法须将大量稀释剂 B 汽化,能耗过大; ③混合液含热敏性物质(如药物等),采用萃取方法精 制可避免物料受热破坏。

  (3)相平衡关系的数学描述  1)分配曲线:平衡联结线的两个端点表示液液 平衡两相之间的组成关系。

  (1)多级混合-澄清槽 (2)筛板塔 (3)填料塔 (4)脉冲填料塔和脉冲筛板塔 (5)振动筛板塔 (6)转盘塔 (7)离心式液液传质设备

  表示混合液组成的M点的位置必在R点与E点的 连线上,且线段RM与ME之比与混合前两溶液的质 量成反比,即:

  溶剂 S 中出现了 A 和少量 B,称为萃取相; 而原溶液中溶入了少量溶剂 S,称为萃余相。 以 A 表示原混合物中的易溶组分,称为溶质, 以 B 表示难溶组分,通常称稀释剂。 溶剂 S 必须满足两个基本要求: ① 溶剂不能与被分离混合物完全互溶,只能 部分互溶; ② 溶剂对 A、B 两组分有不同的溶解能力, 或者说,溶剂具有选择性:yA/yB>xA/xB

  由于逆流操作的优越性,当料液中两个组分均为过 程的产物,而且需要较完全地加以分离时,一般均 用多级逆流萃取。 逆流操作可将萃余相溶质含量降至很低,同时在第 1级出口处所得到的萃取相中溶质A的含量亦较高。 在级数足够多的情况下,多级逆流操作的最终萃余 相中A的最低含量受溶剂中A的含量及平衡条件所限 制,而最终所得萃取相中A的最大含量受加料组成 及平衡条件限制。这样,逆流操作可在溶剂用量较 少的情况下获得较大的分离程度。

  点 M 可表示溶液 R 与溶液 E 混合之后的数量与组成, 称为 R、E 两溶液的和点。反之,当从混合物 M 中移 去一定量组成为 E 的液体,表示余下的溶液组成的点 R 必在 EM 联线的延长线上,其具体位置同样可由杠 杆定律确定:

  (1) 液液传质设备的特点  液液传质设备的性能主要取决于设备内的液滴 行为,而液滴行为主要取决于液滴的尺寸。不 同的传质设备通过不同的方式造成适当的液滴 尺寸和液滴行为。  液液传质设备内液滴尺寸的选择面临着双重矛 盾:  1)通过能力和传质速度的矛盾。  2)传质和凝聚的矛盾。 (2) 液液传质设备的选择

  采用一般的多级逆流萃取虽然可以使最终萃余 相中组分xA的含量降至很低,但最终萃取相中 仍含有一定量的物质B,只要组分B与溶剂S之 间有一定的互溶度,组分B的存在对一般萃取 过程是无法避免的。 为实现 A、B 两组分的高纯度分离,可采用精 馏中所用的回流技术,此种带回流的萃取过程 称为回流萃取。

  11.2.1 三角形相图 11.2.2 部分互溶物系的相平衡 11.2.3 液液相平衡与萃取操作的关系

  概述 液液相平衡 萃取Hale Waihona Puke Baidu程计算 萃取设备 超临界萃取和液膜萃取(自学)

  定义:液液萃取是分离液体混合物的一种方法。利用 液体混合物各组分在某溶剂中溶解度的差异而实现分 离。 萃取过程

  因 R 点可表示余下溶液的数量和组成,故称为溶液 M 溶液 E 的差点。

  萃取操作常按混合液中的 A、B、S 各组 分互溶度的不同而将混合液分成两类: 第I类物系:溶质A可完全溶解于B及S中, 而B、S为一对部分互溶的组分; 第Ⅱ类物系:溶质A、B可完全互溶,而B、 S及A、S为两对部分互溶的组分。 主要讨论第I类物系的液-液相平衡。

  (2)萃取级内传质过程的简化——理论级与级效 率  理论级——假定进入一个理论级的两股物流Rm-1 和Em1,不论组成如何,经过传质之后的最终结 果可使离开该级的两股物流Rm和Em达到平衡状态。  级效率——表示实际萃取级与理论级的分离能 力的差异。

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