液-液萃取.doc

液－液萃取 第一节　概述 利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程称为液－液萃取，又称溶剂萃取。液-液萃取, 它是30年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。随着萃取应用领域的扩展,回流萃取,双溶剂萃取,反应萃取,超临界萃取及液膜分离技术相继问世, 使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的操作单元之一。 一.萃取操作原理 萃取是向液体混合物中加入某种适当溶剂，利用组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃取剂的过程。在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。混合液中欲分离的组分称为溶质。混合液中的溶剂称稀释剂，萃取剂应对溶质具有较大的溶解能力，与稀释剂应不互溶或部分互溶。 图4-1　萃取操作示意图 　右图是萃取操作的基本流程图。将一定的溶剂加到被分离的混合物中， 采取措施（如搅拌）使原 料液和萃取剂充分混合混合，因溶质在两相间不呈平衡，溶质在萃取相中的平衡浓度高于实际浓度， 溶质乃从混合液相萃取集中扩散，使溶质与混合中的其它组分分离，所以萃取是液、液相间的传质过程。 　　通常 ,萃取过程在高温下进行,萃取的结果是萃剂 提取了溶质成为萃取相，分离出溶质的混合液成为萃余相。萃取相时混合物，需要用精馏或取等方法进行分离，得到溶质产品和溶剂，萃取剂供循环使用。萃取相通常含有少量萃取剂，也需应用适当的分离方法回收其中的萃取剂，然后排放。 　　用萃取法分离液体混合物时，混合液中的溶质既可以是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，（如无机盐类）。 　　当用于分离挥发性混合物时，与精馏比较，整个萃取过程比较复杂，譬如萃取相中萃取剂的回收往往还要应用精馏操作。但萃取过程本身具有常温操作，无相变以及选择适当溶剂可以获得较高分离系数等优点，在很多的情况下，仍显示出技术经济上的优势。一般来说，在以下几种情况下采取萃取过程较为有利： 　　⑴　溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组分之间的相对挥发度接近于一。 　　⑵　混合液中的组成能形成恒沸物酸，　用一般的精馏不能得到所需的纯度。 　　⑶　混合液重要回收的组分是热敏性物质，受热易于分解、聚合或发生其它化学　　　　变化。 　　⑷　需分离的组分浓度很低且沸点比稀释剂高，用精馏方法需蒸馏出大量稀释　　　　　剂，耗能量很多。　 　　当分离溶液中的非挥发性物质时，与吸附离子交换等方法比较，萃取过程处理的是两流体，操作比较方便，常常是优先考虑的方法。 二．液－液萃取在工业上的应用 １．液－液萃取在石油化工中的应用 一般石油化工工业萃取过程分为如下三个阶段: （Ⅰ）混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中, 采取措施使之充分混合,以实现溶质由原料向溶剂的转移过〕程. （Ⅱ）沉降分层 分离出萃取相E和萃余相R; （Ⅲ）脱除溶剂 获得萃取液E和萃余液R`,回收的萃取剂循环使用。 　　随着石油工业的发展，液液萃取已广泛应用于分离和提纯各种有机物质。轻油裂解和铂重整产生的芳烃混合物的分离就是其中的一例。　 　　此外用脂类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡等也得到了广泛的应用。 ２．在生物化工中和精细化工中的应用　 　　在生化制药的过程中，生成很复杂的有机液体混合物。这些物质大多为热敏性混合物。若选择适当的溶剂进行萃取，可以避免受热所损坏，提高有效物质的收率。例如青霉素的生产，用玉米发酵得到的含青霉素的发酵液，一醋酸丁脂为溶剂，经过多次萃取得到青霉素的浓溶液。可以说，萃取操作已在制药工业，精细化工中占有重要的地位。 ３．湿法冶金中的应用 　　20 世纪40 年代以来,由于原子能工业的广泛的发展,大量的研究工作集中于铀、钍,镮等金属提炼,结果是萃取几乎完全代替了传统的化学沉淀法. 近20年来, 由于有色金属使用量的剧增，而开采的矿石的品位的逐年降低，促使萃取法在这一领域迅速发展起来。目前认为只要价格与铜相当或超过通的有色金属如钴，镍，锆等等，都应优先考虑溶剂萃取法。有色金属已逐渐成为溶剂萃取应用的领域。 第二节 三元体系的液－液平衡相 液－液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三元体系的相平衡关系用三角坐标图来表示。 第一小节　组成在三角形相图上表示方法 混合液的组成以在等腰三角形坐标图上表示最方便，因此萃取计算中常采用等腰直角三角形坐标图。在三角形坐标图中常用质量百分率或质量分率表示混合物的组成 。间或有采用体积分率或摩尔分率表示的, 本教程中均采用质量百分率或质量分率。 　　（见化工原理下册P140页图4－2） 图4-3　三角形相图上的溶解度曲线和连结线 图4-4有两对组分部分互溶的溶解度曲线与联结线 　　　　 　　在一定温度下,三元物系的溶解度曲线,联结线,辅助曲线及临界混溶点的数据都是由实验测得,也可从手册或有关专著中查得。 三. 分配系数和分配曲线