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第四章液-液萃取
时间:2023-07-30 21:19 点击次数:164

  根据杠杆规则,若已知两个差点,则可确定和点;若已知和 点和一个差点,则可确定另一个差点。

  4.2 液-液萃取相平衡 4.3 液-液萃取过程的计算 4.4 新型萃取技术 4.5 液-液萃取设备

  本章学习目的 通过本章的学习,掌握液 -液相平衡在三角形相图上 的表示方法,会用三角形相图分析液液萃取过程中相及 组成的变化,能熟练应用三角形相图对萃取过程进行分 析、计算,了解萃取设备的类型及结构特点。 本章重点掌握内容 三角形液- 液平衡相图,杠杆规则,萃取计算的三角 形坐标图解法 本章应掌握的内容 三角形坐标图,萃取剂的选择, 萃取计算的直角坐标图解法。 本章一般了解的内容 萃取过程的解析计算,回流萃取,超临界萃取,萃取 设备的类型、结构特点及选用。 重点和难点:三角形液液相平衡

  ②溶质A可完全溶于B及S,但B与S部分互溶; ③溶质A可完全溶于B,但A与S及B与S部分互溶。 习惯上,将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ类物系, 而将③情况的物系称为第Ⅱ类物系。

  萃取:在液体混合物(原料液)中加入一个与其基本 不相混溶的液体作为溶剂,造成第二相,利用原料液中各 组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分

  它是一个分离液体混合物的单元操作。 选用的溶剂称为萃取剂,以S表示; 原料液中易溶于S的组分,称为溶质,以A表示; 难溶于S的组分称为原溶剂(或稀释剂),以B表示。

  (3) 原料液中需分离的组分是热敏性物质,蒸馏时易于分解、 聚合或发生其它变化。 (4)其它,如多种金属物质的分离,核工业材料的制取,治 理环境污染等。

  4.2 液-液萃取相平衡 4.2.1 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角 三角形坐标图和非等腰直角三角形坐标图,如图所示, 其中以等腰直角三角形坐标图最为常用。

  将质量为 mR 、组成为 xA 、 xB 、 xS的混合物系R与质量为mE、组成 为 yA 、 yB 、 yS 的混合物系 E 相混合, 得到一个质量为m、组成为zA、zB、 zS的新混合物系M,其在三角形坐 标图中分别以点 R 、 E 和 M 表示。 M点称为R点与E点的和点,R点与 E点称为差点。 和点M 与差点 E、 R 之间的关系 可用杠杆规则描述,即 (1) 几何关系:和点 M 与差点 E 、 R 共线。即:和点在两差点的连线 上;一个差点在另一差点与和点连 线的延长线上。

   任意边上的任一点代表一个二元混 合物系,第三组分的组成为零。例如 AB 边上的 E 点,表示由 A 、 B 组成的 二元混合物系,由图可读得: A的组 成为0.40,则B的组成为(1.0-0.40) = 0.60,S的组成为零。

   三角形坐标图内任一点代表一个三 元混合物系。如 M 点 , 其组成可按下 法确定:过点M分别作对边的平行线 ED 、 HG 、 KF ,则由点 E 、 G 、 K 可 直接读得 A 、 B 、 S 的组成分别为: xA=0.4、xB=0.3、xS=0.3;  在诸三角形坐标图中,等腰直角三 角形坐标图可直接进行标绘,且读数 较为方便,故目前多采用等腰直角三 角形坐标图。  实际应用时,一般首先由两直角边 的标度读得 A 、 S 的组成,再根据归 一化条件求得B的组成。

  由上可知,萃取操作并未得到纯净的组分,而是新 的混合液:萃取相 E 和萃余相 R 。为了得到产品 A ,并 回收溶剂以供循环使用,尚需对这两相分别进行分离。 通常采用蒸馏或蒸发的方法,有时也可采用结晶等其 它方法。脱除溶剂后的萃取相和萃余相分别称为萃取  R 液和萃余液,以 E和 表示。

  将一定量萃取剂加入原料液中,然后加以搅拌使原料液与萃取 剂充分混合,溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散,萃取操 作也属于两相间的传质过程。搅拌停止后,两液相因密度不同而 分层:一层以溶剂 S为主,并溶有较多的溶质,称为萃取相,以E 表示;另一层以原溶剂(稀释剂)B为主,且含有未被萃取完的溶 质,称为萃余相,以R 表示。若溶剂S和 B 为部分互溶,则萃取相 中还含有少量的B,萃余相中亦含有少量的S。

  (2)按有无化学反应分:  物理萃取:萃取过程中,萃取剂与原料液中的有关组分 不发生化学反应  化学萃取 本章主要讨论三元体系的物理萃取。

  〖说明〗  在三角形坐标图中,AB边以A的质 量分数作为标度,BS边以B的质量分 数作为标度,SA边以S的质量分数作 为标度。  顶点分别代表一个纯组分,即顶点 A 表示纯溶质 A ,顶点 B 表示纯原溶 剂(稀释剂) B ,顶点 S 表示纯萃取 剂S。

  对于一种液体混合物,究竟是采用蒸馏还是萃取加以分离, 主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。

  (1) 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物, 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济; (2)原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分,若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化,能耗较大;

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