化工原理第八章第二节讲稿解析

2020/10/12
三元混合液中有两对组分可部分互溶， 即溶质A与萃取剂S部分互溶，稀释剂B 与萃取剂S也部分互溶
一、组成在三角形相图上的表示方法
1、三元组成在三角形相图中的表示法
A
三个顶点：纯物质
三条边上的点：二 元混合物的组成 H点的组成为：
K H·
E
D
M
xA BH 0.7
xB AH 0.3
yA xA yA yB yB xB xA xB
kA kB
2020/10/12
β=1 ， yA yB xA xB A、B两组分用萃取分离不适宜；
β>1，萃取时组分A可以在萃取相中浓集，β越大，组分A与 B萃取分离的效果越好。 2）选择性系数和分配系数的关系 kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂对组分A，B溶解能力差别的大小
4、萃取剂的其它性质
1）萃取剂的密度 萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差 2）界面张力 界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两
相混合良好；
2020/10/12
界面张力较小时，两相难以分离。 首要考虑的还是满足分层的要求。 一般不选界面张力过小的萃取剂。 3）粘度 粘度小对萃取剂有利
5、一般工业要求
2020/10/12
3、分配系数和分配曲线
1）分配系数
k A
组分A在E相中的组成 组分A在R相中的组成
yA xA
kB
yB xB
分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。
kA值与联结线的斜率有关。
2020/10/12
联结线的斜率＞0 联结线的斜率为0
kA＞1，yA＞xA
kA =1，yA=xA
联结线（共轭线）：RE
单相区
F
E
M
R 两相区
2020/10/12
2）溶解度曲线的实验方法 混溶点
R3 R2 R1
J E3
M3
E2
M2
E1
M1
2020/10/12
2、辅助曲线和临界混溶点
辅助线的作法 辅助线 的作用： 求任一平衡液相的共轭相 P点：临界混熔点或褶点 —特征是什么？
P R
E C3
C2 C1
三、萃取过程在三角形相图上的表示
Em ax
E
S MF F MS
F●
R R
E RF R EF
E R F
E M
E MR R ME
2020/10/12
四、萃取剂的选择
1、萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
kA值愈大，萃取分离的效果愈好。
2020/10/12
联结线的斜率＜0
kA＜1， yA＜xA
2）分配曲线
yA f (xA ) ——分配曲线的数平衡关系的影响
物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大
T1＜T2＜T3
温度升高，分层区面积缩小
2020/10/12
2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度
组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。
2020/10/12
Em ax
Em ax
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。
2020/10/12
3、萃取剂回收的难易
被分离体系相对挥发度α大，用蒸馏方法分离； 如果α接近1，可用反萃取，结晶分离等方法。
第八章 液液萃取
Solvent Extraction
第二节 三元体系液液相平衡
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、萃取过程在三角形 相图上的表示 四、萃取剂的选择
2020/10/12
溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，但 萃取剂S与稀释剂B不互溶
三元物系 溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，稀 释剂B与萃取剂S也可部分互溶
化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性， 抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易， 价格便宜等
2020/10/12
B
S
F
G
2020/10/12
三角形内的任一点：一定组成的三元混合物 M点的组成为：
xA BE 0.4 xB SG 0.3 xS AK 0.3 xA xB xS 0.4 0.3 0.3 1.0
直角三角形相图
M点的横坐标表示萃取剂S的质量百分数 xS 0.3
纵坐标表示溶质A的质量百分数 xA 0.4 xB 1 xA xS 1 0.4 0.3 0.3
2020/10/12
2、杠杆法则 ——萃取物料衡算的依据
•三点共线
M点：合点
D、E：差点
•线段成比例
mD ME mE MD
mE DM mM DE mD EM mM ED
2020/10/12
●
E
●
●D
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
共轭相：R相和E相