第5章 萃取 化学分离工程.ppt

分离工程 （Separation Engineering） 　5 液液萃取 (Chapter 5 Liquid-Liquid Extraction ) 5.1.1 萃取过程 一、液液萃取的原理 　　利用溶液中溶质组分在两个液相间的不同分配系 数（溶解度的差异），通过相间传质使组分从一个液 相或转移到另一个液相，从而达到分离的目的。 5.1.1 萃取过程 二、液液萃取过程中常用名词 1、两个液相：水相：含有溶质的原溶液相(萃余相) 油相(有机相)：含有溶质的溶剂相(萃取相) 2、分配系数（分配比）：表示萃取体系达到平衡时 溶质在两液相间的分配情况，即溶质在萃取相中浓度 与在萃余相中浓度之比。分配系数越大，越有利于萃 取。 3、相比：萃取相与萃余相体积之比（实验室用语） 两相流量之比称两相流比（工程设计用语）。 4、分离系数：表示原料液中两个组分被萃取剂分离 的程度。它等于相同萃取条件下两组分的分配比的比 值。分离系数越大，萃取效果越好。 5.1.1 萃取过程 三、液液萃取分类 1、按萃取过程有无化学反应 (1)物理萃取：石油化工、抗生素、天然产物的提取 (2)化学萃取：金属的提取和分离;(稀有元素的提取) 2、按萃取过程中所提取的物质 (1)无机物质萃取：稀有金属、有色金属的分离、无 机酸的提取；磷酸三丁酯萃取铀、2-乙基己醇从 硼矿石中浸取硼酸 (2)有机物质萃取：用液态SO2从煤油中萃取芳烃 5.1.1 萃取过程 3、按萃取过程机理 (1)简单分子萃取：被萃取组分在水相和有机相中均以中性分子存在，溶剂与被萃取组分无化学结合。（有机物的萃取，难电离的无机物的萃取）；碘在水和CCl4间的分配。 (2)中性溶剂络合萃取：萃取剂本身为中性分子，被萃取金属化合物为中性分子，萃取剂与被萃取物组成中性溶剂络合物进入有机相。 常用中性磷化物萃取剂、含氧有机萃取剂 5.1.1 萃取过程 (3)酸性阳离子交换萃取：萃取剂为有机酸或酸性螯合剂，金属离子在水相中以阳离子或解离的阳离子形式存在，金属离子与萃取剂反应形成中性螯合物进入有机相。 　该过程具有高度的选择性，因此在分离过程应用广泛。 (4)离子络合萃取：金属离子在水相中形成络合阴离子，萃取剂与氢离子结合形成阳离子，二者构成离子缔合体系进入有机相。 5.1.2 萃取流程 5.1.2 萃取流程 5.1.2 萃取流程 5.1.3 萃取剂 一、作为萃取剂的条件 １、萃取分子至少有一个萃取功能基，它与萃取组分结合形成萃合物，常见的有：O、N、P、S等原子。 ２、萃取剂分子必须有相当长的链烃或芳烃，目的是使萃取剂和萃合物易溶于有机溶剂，而难溶于水。 二、工业上选用萃取剂的原则 1、高的选择性：选择性系数越大，越有利于萃取。　 2、大的萃取容量：萃取剂与原溶液的互溶度越小，有利于萃取 3、萃取剂易于回收：一般采用蒸馏的方法回收萃取剂，萃取剂与原料组分的相对挥发度要大，不能形成共沸物。 4、萃取剂的物性：与原料液的密度差大有利于两相迅速分离、形成的两相界面张力大有利于分层，此外，化学和热稳定性强、具有较低的粘度和凝固点、对设备腐蚀小、无毒、来源方便、价格低廉等。 三、常用的萃取剂：中性络合萃取剂、酸性萃取剂、螯合萃取　　剂、离子对萃取剂 5.1.4 萃取过程的特点 5.1.5 液液萃取典型设备（补充） 5.1.5 液液萃取典型设备（补充） 混合澄清槽 5.1.5 液液萃取典型设备（补充） 5.1.5 液液萃取典型设备（补充） 2、喷淋萃取塔 5.1.5 液液萃取典型设备（补充） 4、筛板萃取塔 5.1.6 液液萃取过程主要研究内容（补充） 开发过程：实验室小试、中间试验、工业设备设计 　　　　　解决的共性问题： 1、确定萃取体系：选择萃取剂； 2、测定相平衡数据； 3、确定工艺和操作条件：萃取剂用量、浓度、两相 流比、温度等。 4、萃取流程的建立：完整的流程包括溶剂萃取和溶 剂再生（反萃取）两部分，有时是萃取、洗涤、 反萃取； 5、萃取设备的选择和设备设计。 5.3 超临界萃取（Supercritical fluid extrcation） 一、超临界流体(SCF)的性质 超临界流体是指温度和压 力处于临界点以上的流体。 超临界流体具有气、液两相 流体的双重特点，既具有与 气体相当的扩散系数和低粘 度，又具有与液体相近的密 度和对物质良好的溶解能力。 超过临界点的物质，无论压 力多大都不会液化，压力的 变化只引起流体密度的变化。 这一点不同于液体和气体。 5.3 超临界萃取(Supercritical fluid extrcation) 　 二、超临界流体