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萃取概念及应用
时间:2023-09-15 02:44 点击次数:118

  萃取用于沸点非常接近,用一般蒸馏方法分离的液体混合物主要用化工厂的废水处理如染料厂,焦化厂废水中苯酚的回收萃取也用于法冶金中,如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中

  人扑匆懒狮战浅萃取用于沸点非常接近,用一般蒸馏方法分离的液体混合物.主要用化工厂的废水处理.如染料厂,焦化厂废水中苯酚的回收.萃取也用于法冶金中,如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中概述萃取概念及应用我们以手工洗衣服为例,打完肥皂、揉搓后,如何将肥皂沫去除呢?用清水多次漂洗,这是人们熟知的过程。多次漂洗的过程即为化工中的液-固萃取过程。如图8-1所示,漂洗次数越多,衣服与肥皂沫分离越完全,衣服越干净。图8-1的衣物漂洗过程为错流萃取过程。清水称作萃取剂,含沫水为萃取相,衣物和沫为萃余相。皂沫为溶质A。经验还告诉我们,每盆水揉搓的时间越长(即萃取越接衡),拧得越干(即萃取与萃余相相分离越彻底),所用漂洗次数越少(即错流级数越少)。图8-1错流萃取示意图萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度,从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。如图8-2所示。图8-2萃取示意图萃取用于沸点非常接近、用一般蒸馏方法分离的液体混合物。主要用化工厂的废水处理。如染料厂、焦化厂废水中苯酚的回收。萃取也用于法冶金中,如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中萃取铊、锗等。制药工业中,许多复杂有机液体混合物的分离都用到萃取。为使萃取操作得以进行,一方面溶剂S对稀释剂B、溶质A要具有不同的溶解度,另一方面必须具有密度差,便于萃取相与萃余相的分离。当然,溶剂S具有化学性质稳定,回收容易等特点,则将为萃取操作带来更多的经济效益。萃取过程计算,习惯上多求取达到指定分离要求所需的理论级数。若采用板式萃取塔,则用理论级数除以级效率,可得实际所需的萃取级数。若采用填料萃取塔,则用理论级数乘以等级高度,可得实际所需的萃取填料层高度。等级高度是指相当于一个理论级分离效果所需的填料层高度,等级高度的数据十分缺乏,多需由实验测得。萃取理论级数的计算,仍然离不开相平衡关系的物质平衡关系。萃取溶解度曲线一、三角形相图表示法作为三个顶点组成一个三角形。三角形的三个顶点表示纯物质,一般上顶点表示溶质A,左下顶点表示稀释剂B,右下顶点表示溶剂S。三角形的三条边表示二元混合物的组成,例如AB连线表示溶质的二元组成。三角形内的平面表示三元混合物的组成。如图8-3所示。图8-3三角相图溶解度曲线三角形相图作图复杂,用于萃取计算时,易引入较大误差;若为组成是大于的几元物系,三角相图亦无能为力;加之有关化工单元操作的书藉均有三角相图的详细论述,所以,本教程讨论从略。二、直角坐标表示法若稀释剂B与溶剂S不互溶或互溶性很小时,可以认为萃取相中只有组分A与S,萃余相中只有组分A与B。萃取相中溶A的含量可用质量比组成Y表示,kgkgA表示,X的单位为kgkgA描绘在X—Y座标图上,可得一曲线,此即液—液萃取溶解度曲线,或称分配曲线。用数学式表示为表示溶质A在萃取相中的质量分率,x表示溶质座标图上描绘的曲线,亦称为分配曲线。用数学式表达为称为分配系数,式()称为能斯特分配定律。同理,在低浓度情况下,对于大多数物系,Y)的关系,则将使我们的萃取过程计算大为简化。三、溶解度曲线】以三氯乙烷为溶剂,由丙酮一水溶液中萃取丙酮。其溶解度平衡数据如表8-1所示。试将其换算为质量比组成,标绘在直角坐标图上,并求出近似的分配系数m值。表8-1丙酮—水—三氯乙烷系统平衡数据(质量百分率)萃取相(三氯乙烷相Y)三氯乙烷,丙酮,A三氯乙烷,丙酮,A0.5293.525.9690.930.328.750.6089.4010.0084.400.6015.000.6885.3513.9778.320.9020.780.7980.1619.0571.011.3327.661.0471.3327.6358.212.4039.39解:以第一组数据计算为例,6现将计算结果列在表8-2中,再将表8-2数据标绘在图8-4中,得Y=1.62X,即m=16.2。表8-2【例8-1】附表kgkgAkgkgA0.06370.09621.510.1120.1781.5890.1640.2651.6160.2380.3901.6380.3870.6771.75图8-4丙酮—水—三氯乙烷相平衡曲线错流萃取操作一、错流萃取公式推导错流萃取流程如图8-5所示。组成为的萃取剂接触萃取,出第一级组成为X的萃余相,又与新鲜萃取剂接触萃取,依此类推,……直到出第N,达到指定的分离要求为止。图8-5多级错流萃取流程示意图假设稀释剂B与萃取剂S的互溶性可以忽略,对图8-5的虚线范围作溶质A的物料衡算得kgkgAkgkgA之间的关系。在直角坐标图上,它为一直线方程。此直线通过点(时,停止作图,每利用一次操作线和一次平衡线,即为一个理论级数。上述即为图解法求错流萃取理论级方法的简要介绍。如图8-6所示。图8-6多级错流萃取图解法若为等溶剂错流萃取,就是说每次所用萃取剂用量都相等,即

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