《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）第四章 萃取 4.3 部分互溶物系的萃取计算

第四章 萃取 4.3部分互溶物系的萃取计算

1 第四章 萃 取 4.3 部分互溶物系的萃取计算

回顾 1、萃取的依据： 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。 2、三角坐标表示方法： ▲各顶点表示纯组分； 0.8 0.2 ▲每条边上的点为两组分混合物； 0.6 0.4 ▲三角形内的各点代表不同组成的 0.4 0.6 三元混合物。 0.2 0.8 0.8 0.6 0.40.2

2 回 顾 1、萃取的依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。 2、三角坐标表示方法： ▲ 各顶点表示纯组分； ▲ 每条边上的点为两组分混合物； ▲ 三角形内的各点代表不同组成的 三元混合物。 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

3、 杠杆定律 描述两个混合物C和D形成一个新的混合物M时，或者一个 混合物M分离为C和D两个混合物时，其质量之间的关系。 分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即： DM DM CM CID= C/M- D/M= CM CD CD D M B

3 3、 杠杆定律 描述两个混合物C和D形成一个新的混合物M时，或者一个 混合物M分离为C和D两个混合物时，其质量之间的关系。 分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即： CM DM C / D = CD DM C / M = CD CM D / M = A B S D C M A B S D M

4、液-液平衡关系 组成落在单相区的三元混合物形 单相区 0.8 0.2 成一个均匀的液相； 0.6 0.4 组成落在双相区的三元混合物所 形成的两互成平衡的液相，被称为共04 0.6 两相区 轭相，其组成分别由R和E点表示； 0.2 0.8 M R 联结线：联结E、R两点的直线。B 08 0.6 0.40.2 对任何B、S的两相混合物，当加入A的量使混合液恰好变 为均相的点称为混溶点。 两个共轭相组成相同时的混溶点被称为临界混溶点。 ①溶解度曲线 ②联结线 ③混溶点 ④临界混溶点（褶点） ⑤萃取相和萃余相

4 4、 液-液平衡关系 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 R E M 单相区 两相区 组成落在单相区的三元混合物形 成一个均匀的液相； 组成落在双相区的三元混合物所 形成的两互成平衡的液相，被称为共 轭相 ，其组成分别由R 和 E 点表示； 联结线 ：联结E、R两点的直线。 对任何B、S的两相混合物，当加入A的量使混合液恰好变 为均相的点称为混溶点。 两个共轭相组成相同时的混溶点被称为临界混溶点 。 ① 溶解度曲线 ② 联结线 ③ 混溶点 ④ 临界混溶点(褶点) ⑤ 萃取相和萃余相

5、辅助曲线 R R R RR R R B 已知共轭相中任一相的组成，可利用 辅助线得出另一相的组成

5 5、辅助曲线 A B S R1 E1 P R2 E2 E3 E4 R3 R4 A B S R1 E1 P R2 E2 E3 E4 R3 R4 已知共轭相中任一相的组成，可利用 辅助线得出另一相的组成

6.温度对相平衡的影响 相图上两相区的大小，不仅取决于物系本身的性质，而 且与操作温度有关。一般情况下，温度上升，互溶度增加，两 相区减小，不利于萃取操作。温度特别高时，两相区会完全消 失，致使萃取分离不能进行。 7、分配曲线： 取A组分在萃取相中的浓度为y,在萃余相中的浓度为x, 绘制曲线，即分配曲线，斜率等于分配系数

6 6.温度对相平衡的影响 相图上两相区的大小，不仅取决于物系本身的性质，而 且与操作温度有关。一般情况下，温度上升，互溶度增加，两 相区减小，不利于萃取操作。温度特别高时，两相区会完全消 失，致使萃取分离不能进行。 取A组分在萃取相中的浓度为y，在萃余相中的浓度为x ， 绘制曲线，即分配曲线，斜率等于分配系数。 7、分配曲线：

8、分配系数(Distribution coefficient) 一定温度下，A组分在互成平衡的两液相中的浓度比 k,-A组分在萃取相中的浓度_丛人。一 A组分在萃余相中的浓度xa XB 一般k4不为常数，而随温度、溶质A的浓度变化。 在A浓度变化不大和恒温条件下，k可视为常数（平衡常 数m),其值由实验测得

7 8、分配系数（Distribution coefficient） A A A x y k = = 组分在萃余相中的浓度 组分在萃取相中的浓度 Ａ Ａ B B B x y k = 一般 kA 不为常数，而随温度、溶质A的浓度变化。 在 A 浓度变化不大和恒温条件下，kA 可视为常数（平衡常 数 m），其值由实验测得。 一定温度下，A组分在互成平衡的两液相中的浓度比

4.2.3萃取剂的选择 l.萃取剂的选择性与选择性系数B(Selectivity coefficient) 两相平衡时，萃取相E中A、B组成之比与萃余相R中A、 B组组成之比的比值。 KA B=YA/Y8 XA XA/XB k XB >ka↑，kB↓，B↑。 >B表示S对A、B组分溶解能力差别，即A、B的分离程度。 > kB一定：k↑，B个。 > k一定：kB↓，B↑。 选择与稀释剂互溶度小的溶剂，可增加分离效果

8 4.2.3 萃取剂的选择 1.萃取剂的选择性与选择性系数 （Selectivity coefficient） ➢ kA，kB ， 。 ➢  表示 S 对 A、B 组分溶解能力差别，即 A、B 的分离程度。 ➢ kB一定：kA， 。 ➢ kA一定：kB， 。 两相平衡时，萃取相 E 中 A、B 组成之比与萃余相 R 中 A、 B 组组成之比的比值。 A B A B / / x x y y  = A A A x y k = B A k k  = B B B x y k = 选择与稀释剂互溶度小的溶剂，可增加分离效果

2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度 E'max E'ma B B B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最 高浓度ymax较高。B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离

9 Emax  Emax  B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最 高浓度ymax ’较高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。 2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度

3、苹取剂的选择 化学稳定性 萃取剂应不易水解和热解，耐酸、碱、盐、氧化剂或还原 剂，腐蚀性小。在原子能工业中，还应具有较高的抗辐射能力。 物理性质 (1)溶解度：萃取剂在料液相中的溶解度要小。 (2)密度：密度差大，有利于分层，不易产生第三相和乳化现 象，两液相可采用较高的相对速度逆流。 (3)界面张力：界面张力大，有利于液滴的聚结和两相的分离； 另一方面，两相难以分散混合，需要更多外加能量。由于液 滴的聚结更重要，故一般选用使界面张力较大的萃取剂。 (4)粘度：低粘度有利于两相的混合与分层，流动与传质，对 萃取有利。对大粘度萃取剂，可加入其它溶剂进行调节

10 3、萃取剂的选择 化学稳定性 (1) 溶解度：萃取剂在料液相中的溶解度要小。 (2) 密度：密度差大，有利于分层，不易产生第三相和乳化现 象，两液相可采用较高的相对速度逆流。 (3) 界面张力：界面张力大，有利于液滴的聚结和两相的分离； 另一方面，两相难以分散混合，需要更多外加能量。由于液 滴的聚结更重要，故一般选用使界面张力较大的萃取剂。 (4) 粘度：低粘度有利于两相的混合与分层，流动与传质，对 萃取有利。对大粘度萃取剂，可加入其它溶剂进行调节。 萃取剂应不易水解和热解，耐酸、碱、盐、氧化剂或还原 剂，腐蚀性小。在原子能工业中，还应具有较高的抗辐射能力。 物理性质