青海大学萃取课件第三章第2节.ppt

* 第三章 液—液萃取 一、组成在三角形相图上的表示方法 二、液—液平衡关系在三角形相图上的表示法 三、杠杆规则 四、萃取过程在三角形相图上的表示 五、萃取剂的选择 第二节 三元体系的液—液相平衡 * 三元物系的分类 （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B和萃取剂S中，但B与S为一对部分互溶组分。 三元混合液中有两对组分可部分互溶，即溶质A和稀释剂B可完全互溶，但溶质A与萃取剂S部分互溶，稀释剂B与萃取剂S也部分互溶。 本章以Ⅰ类物系为讨论重点。 Ⅰ类物系 (1)溶质A可完全溶解于稀释剂B和萃取剂S中，但B与S不互溶。 Ⅱ类物系 * 一、组成在三角相图上的表示方法 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形坐标图。 组分的浓度以摩尔分率，质量分率表示均可。本章中 xA、xB、xS分别表示 A、B、S 的质量分率。 * A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。 三条边上的任一点代表某二元混合物的组成，不含第三组分。E 点： xA =0.4， xB =0.6 三角形内任一点代表某三元混合物的组成。 M 点： xA =0.4， xB =0.3，xS =0.3 E E M M 组成的归一性 * 二、液-液平衡关系在三角形相图上的表示法 1、溶解度曲线与联结线(共轭线) 讨论的前提:各组分不发生化学反应 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取设计、计算的基本条件，相平衡数据来自实验或由热力学关系推算。 * B多S少 S多B少 +A +A （1)溶解度曲线的实验求解 ●实验数据测定 ●溶解度曲线 ●联结线（共轭线） M R E 思考：若B与S互溶度变大或不互溶，则两相区范围如何变化？ A1 A2 A3 * 共轭相 均相区 两相区 溶解度曲线 临界混溶点 联结线 （2）三角形相图各区的状态 ① 溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线； ② 联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线； ③萃取相和萃余相: 以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为主的相称为萃取相。 ④混溶点: 曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称为混溶点； ⑤临界混溶点(褶点) :联结线无限短，共轭相的组成相同，其位置和物系有关； （不一定在溶解度曲线的顶点。）K左侧为萃余相，K右侧为萃取相 * （3）几类物系的相图 ① 部分互溶物系 A、B，A、S 完全互溶，而B、S部分互 溶； 第Ⅰ类物系 * ② 完全不互溶物系， A、B，A、S 完全互溶，而B、S完全不互溶。共轭相中，一相 S=0 另一相 B=0； A S B 完全不互溶物系相图 第Ⅰ类物系 * ③ 第Ⅱ类物系 具有两对部分互溶物的物系，A、 B 完全互溶，A、S，B、S部分互溶 两相区 单相区 溶解度曲线 联结线 Rn En 温度较低时第Ⅱ类物系三角形相图 单相区 溶解度曲线 A S B 1.0 1.0 0 * 两相区 单相区 溶解度曲线 联结线 温度较高时第二类物系三角形相图 两相区 溶解度曲线 A S B 1.0 1.0 0 * （5）温度、压力对相平衡的影响 ① 压力的影响： 压力的影响较小，可忽略； 根据相律： ② 温度的影响： 温度的影响敏感，温度升高， 溶解度增大，两相区变小， 不利于萃取操作。 （4）相律 * 2、辅助曲线和临界混熔点 问题: 已知一相的组成，如何求取其它共轭相的组成？ 解决办法: 辅助曲线 作图法: 使用辅助曲线，已知一相的组成可求得另一相的组成。 * 两种溶解度曲线的互换 由联结线求辅助曲线 * 两种溶解度曲线的互换 由辅助曲线求联结线 * 辅助线在三角形相图外： 相图外的辅助线 A B K EC RC S C 辅助线 * 3、分配系数和分配曲线 三元混合物系相平衡关系的另一种表示方法。 (1) 分配系数 在一定温度下，当三元混合液的两个液相达到平衡时，溶质在E相与R相 中的组成之比称为分配系数。 分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。 说明： ① kA值越大，萃取分离的效果越好。 ② kA值与联结线的斜率有关。 ③ 不同物系具有不同的分配系数kA值；同一物系，kA值和温度 有关，温度升高，kA下降；同时与浓度有关，溶质浓度升高，kA下降。但浓度较低时，kA可视为常数(恒温、恒压)