上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_液液萃取_Extraction_2

第三节萃取剂和稀释剂部分互溶物系 三元组成在三角形相图上的表示 1.三角形相图 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形 组分的浓度以摩尔分率、质量分率表示均可。 本章中X4XBX分别表示A、B、S的质量百分含量

一、三元组成在三角形相图上的表示 1. 三角形相图 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形 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 的质量百分含量。 第三节 萃取剂和稀释剂部分互溶物系

对于三角形内部任何一点M:过M分别 作AB、AS平行线交第三边BS于C和D。 BS被分为三段，且三段之和为100%。 M M点在BS上时，CD=0: B M点在A点时，CD=BS=100%。 所以CD的长度表示系统中A组分的含量。 M点远离S点，BC越短；M点越靠近S点，BC越长。 所以BC的长度代表物系M中S组分的含量。 同理，DS的长度代表物系M中B组分的含量

A B S M C D 对于三角形内部任何一点M：过M分别 作AB、AS平行线交第三边BS于C和D。 BS被分为三段，且三段之和为100%。 M点在BS上时，CD=0； M点在A点时，CD=BS=100%。 所以CD的长度表示系统中A组分的含量。 M点远离S点，BC越短； M点越靠近S点，BC越长。 所以BC的长度代表物系M中S组分的含量。 同理，DS的长度代表物系M中B组分的含量

A 0.8 0.8 0.2 0.6 0.6 0.4 E 0.49 o M 0.4 M 0.6 0.2 0.2 0.8 0.8 0.6 0.4 0. B 0.2 0.4 0.6 0.8 S B 0.8 0.6 0.4 0.2 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。 E点：X6=0.4,Xg=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,Xg=0.3,X5=0.3

A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 0.8 0.6 0.4 0.2 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。 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

2.物料恒算与杠杆定律 在双组分溶液的萃取分离中，萃 取相和萃余相一般为三组分溶液。 为确定溶液组成必须规定其中两 个组分。 不 设有组成为xA.XB,Xs(R点) 的溶液Rkg及组成为的yA.yB. Zs ys（E点)溶液Ekg,若将两溶 液混合，混合物总量为Mkg, 组成为zA.ZB.Zs（M点) M=R+E ME=Rx+Ey E_24-x4-2s-Xs R MEs Rxs +Eys yA-ZA ys-Zs

在双组分溶液的萃取分离中，萃 取相和萃余相一般为三组分溶液。 为确定溶液组成必须规定其中两 个组分。 设有组成为xA、 xB、 xS（R点） 的溶液R kg及组成为的yA、yB、 yS（E点）溶液E kg，若将两溶 液混合，混合物总量为M kg， 组成为zA、 zB、 zS （M点） A A A S S S M R E Mz Rx Ey Mz Rx Ey       yA A B S R E M zA xA yS zS xS A A S S A A S S E z x z x R y z y z       2. 物料恒算与杠杆定律

E_二4-xA=s-xs R yA-ZA ys-Zs A A-XA-YA-EA Zs -xs ys-Zs kw=4-三4=三-X4=km ys-2s Zs-xs B xs Zs s S M点必在点E和点R的连线上 E_4-x4=s-X= RM R yA-ZA ys-Zs ME E RM 二 EME-RRM R ME

A A A A EM MR S S S S y z z x k k y z z x        M点必在点E和点R的连线上 A A S S A A S S E RM z x z x R y z y z ME        E RM R ME  EME RRM  yA A B S R E M zA xA yS zS xS A A S A A S S S y z E z x y z R z  x      A A A A S S S S z x z x y z z y     

杠杆规则描述： 1.M点为E与R点的和点，E点为M ● 点与R点的差点，R点为M点与E 点的差点。分点与合点在同一条 直线上，分点位于合点的两边： Xs 2.分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即： E RM E RM R EM R EM M RE M ER 3.ER线上不同的点代表E、R以不同质量比进行混合所得的混 合物； 4.混合物M可分解成任意两个分量，只要这两个分量位于通 过M点的直线上，在M点的两边即可

杠杆规则描述： 1. M点为E与R点的和点，E点为M 点与R点的差点，R点为M点与E 点的差点。分点与合点在同一条 直线上，分点位于合点的两边； yA A B S R E M zA xA yS zS xS 2. 分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即： E RM R EM  E RM M RE  R EM M ER  3. ER线上不同的点代表E、R以不同质量比进行混合所得的混 合物； 4. 混合物M可分解成任意两个分量，只要这两个分量位于通 过M点的直线上，在M点的两边即可

3.相图性质 组成为P点的B、S双组分溶液 加入少量溶质A后构成三组分溶 液，其组成可以P1点表示。 若再增加A的数量，溶液组成移 P 至点P2。 B P P1、P2都在PA的联线上

组成为P点的B、S双组分溶液， 加入少量溶质A后构成三组分溶 液，其组成可以P1点表示。 A B P S P1 P2 若再增加A的数量，溶液组成移 至点P2。 3. 相图性质 P1 、P2都在PA的联线上

在P点时B、S两组分之比为： XB= PS s PB P 在P1点时B、S两组分之比为： Xm= NS B M P N XsI BM PA PB 由三角形相似得： NS 二 PA MB XB PS NS XBL 二 PA线上任一点所代表的溶液中B、 Xs PB MB XsI S两个组分的相对比值均相同

在P点时B、S两组分之比为： 在P1点时B、S两组分之比为： 1 PS PA NS P A  1 1 B B S S x x PS NS x x PB MB    由三角形相似得： B S x PS x PB  1 1 B S x NS x BM  A B P S P1 M N PB MB  PA线上任一点所代表的溶液中B、 S两个组分的相对比值均相同

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 ) 1)溶解度曲线 组成落在单相区的三元混合物 形成一个均匀的液相： 单相区 0.8 共轭相(Conjugate phase): 组成落在双相区的三元混合物 0.6 0.4 两相区 所形成的两互成平衡的液相 其组成分别由R和E点表示； 0.2 B 联结线(Tie line):联结E、R 0.2 0.4 0.6 0.8 两点的直线

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） 1）溶解度曲线 A B S 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； 联结线 (Tie line)：联结E、R 两点的直线。 共轭相 (Conjugate phase) ： 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， 其组成分别由 R 和 E 点表示；

2)溶解度曲线的实验方法 恒温条件下，在有纯组分B的实验瓶中逐渐滴加溶剂S并不断摇动使 其溶解，由于B、S仅部分互溶，S滴加到一定数量后，混合液开始 发生混浊，即出现了溶剂相，得到的浓度即S在B中的饱和溶解度 (图中R点)。用类似的方法可得E点。 恒温条件下，在实验瓶中加入恰 当的B与S,使混合物的浓度位于 RE之间(d点)。 滴加少许溶质A至M1点，充分混合 后静置分层，取两相试样分析，得 共轭相E和R1的组成，联结RE线 B 即为平衡联结线。 依此类推，连接所有的E、R点即得溶解度曲线

依此类推，连接所有的E、R点即得溶解度曲线。 恒温条件下，在实验瓶中加入恰 当的B与S，使混合物的浓度位于 RE之间（d点）。 A B S 恒温条件下，在有纯组分B的实验瓶中逐渐滴加溶剂S并不断摇动使 其溶解，由于B、S仅部分互溶，S滴加到一定数量后，混合液开始 发生混浊，即出现了溶剂相，得到的浓度即S在B中的饱和溶解度 （图中R点）。用类似的方法可得E点。 R1 M E1 1 R d E 滴加少许溶质A至M1点，充分混合 后静置分层，取两相试样分析，得 共轭相E1和R1的组成，联结R1 E1线 即为平衡联结线。 2）溶解度曲线的实验方法