化工原理第七章萃取
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化工原理下液液萃取
准备试剂
选择适当的萃取剂和被萃取溶液，按照实验要求准备试剂 。
操作步骤
将被萃取溶液和萃取剂按照一定比例加入分液漏斗中，充 分混合后静置分层，记录各层体积及颜色等物理性质。重 复萃取操作直至达到实验要求。
数据记录、整理和分析方法
1 2
数据记录
记录每次萃取操作后的各层体积、颜色等物理性 质，以及实验过程中的温度、搅拌速度等操作参 数。
操作方便
通过调节搅拌速度和澄清 时间，可以方便地控制萃 取过程。
适用范围广
适用于多种液液萃取体系 ，特别适用于处理量大、 停留时间长的体系。
萃取塔
高效传质
萃取塔内设有填料或塔板 ，以增加相际接触面积， 提高传质效率。
连续操作
萃取塔可实现连续进料和 出料，适用于大规模生产 。
易于自动化
萃取塔易于实现自动化控 制，提高生产效率和产品 质量。
萃取过程中，通常将含有目标组分的溶液与萃取剂充分接触，使目标组分在两种液 体之间进行分配。
通过调整萃取条件（如pH值、温度、压力等），可以改变目标组分在两种液体中的 分配系数，从而实现目标组分的分离和纯化。
溶解度与分配定律
溶解度是指在一定温度和压力下，溶质 在溶剂中的最大溶解量。在液液萃取中 ，溶解度决定了目标组分在两种液体中
的分配情况。
分配定律描述了目标组分在两种不混溶 液体之间的分配关系，通常用分配系数 表示。分配系数与目标组分在两种液体 中的溶解度、温度、压力等因素有关。
通过测定分配系数，可以预测目标组分 在液液萃取过程中的分离效果，并为优
化萃取条件提供依据。
萃取剂选择与性质
萃取剂的选择对液液萃取效果至关重 要。理想的萃取剂应具有与目标组分 相似或更高的溶解度，同时与被萃取 物不混溶。
选择适当的萃取剂和被萃取溶液，按照实验要求准备试剂 。
操作步骤
将被萃取溶液和萃取剂按照一定比例加入分液漏斗中，充 分混合后静置分层，记录各层体积及颜色等物理性质。重 复萃取操作直至达到实验要求。
数据记录、整理和分析方法
1 2
数据记录
记录每次萃取操作后的各层体积、颜色等物理性 质，以及实验过程中的温度、搅拌速度等操作参 数。
操作方便
通过调节搅拌速度和澄清 时间，可以方便地控制萃 取过程。
适用范围广
适用于多种液液萃取体系 ，特别适用于处理量大、 停留时间长的体系。
萃取塔
高效传质
萃取塔内设有填料或塔板 ，以增加相际接触面积， 提高传质效率。
连续操作
萃取塔可实现连续进料和 出料，适用于大规模生产 。
易于自动化
萃取塔易于实现自动化控 制，提高生产效率和产品 质量。
萃取过程中，通常将含有目标组分的溶液与萃取剂充分接触，使目标组分在两种液 体之间进行分配。
通过调整萃取条件（如pH值、温度、压力等），可以改变目标组分在两种液体中的 分配系数，从而实现目标组分的分离和纯化。
溶解度与分配定律
溶解度是指在一定温度和压力下，溶质 在溶剂中的最大溶解量。在液液萃取中 ，溶解度决定了目标组分在两种液体中
的分配情况。
分配定律描述了目标组分在两种不混溶 液体之间的分配关系，通常用分配系数 表示。分配系数与目标组分在两种液体 中的溶解度、温度、压力等因素有关。
通过测定分配系数，可以预测目标组分 在液液萃取过程中的分离效果，并为优
化萃取条件提供依据。
萃取剂选择与性质
萃取剂的选择对液液萃取效果至关重 要。理想的萃取剂应具有与目标组分 相似或更高的溶解度，同时与被萃取 物不混溶。
化工原理7章液液萃取
形成新的混合物mM, ( zA, zB, zs) ：
mM mR mE 物料衡算 mMzA mRxA mE yA
mMzs mRxs mE ys
将方程整理成如下形式：
mE xAzAzSxS mR zAyA ySzS
此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位 于RE 点的连接线上。
m E RM m R ME
理论萃取级：即无论进入该级的两股液流（原料、溶剂或前 一级的萃余相和后一级的萃取相）的组成如何，经过萃取后， 从该级流出的萃取相和萃余相为互成平衡的两个相。
7.3.1 单级萃取计算 (1) 流程
mF, xF mS
混合器
xE, y
mM, z
澄清槽
mR, x
单级萃取流程示意图
（2）特点 ◇ 原料液与溶剂一次性接触。 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。
m E MR
mM
ER
A
mR M E
mM
RE
mE M R
mM
RE
mE M R mR M E
S B
7.2.2 三角形相图 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。 讨论的前提: 各组分不发生化学反应。 （1）溶解度曲线及平衡联结线
① 相平衡数据的测定：
yB xB
越大，分离效果越 应好 选， 择 1的溶剂
与分k配 A 有系 关 kA 越 数 ， 大 越， 大
kA1 ，则 一定 1 ； 大 kA1 于 ， 可能 1 ， 大也 于可1 。 能
（2）溶剂萃取容量 定义：部分互溶物系的褶点处或第二类物系溶解度最大时，
萃取相中单位溶剂可能达到的最大溶质负荷。
（6）稳定性，腐蚀性，价格 良好的稳定性，腐蚀性小，毒性低，资源充足，价格适宜等。
mM mR mE 物料衡算 mMzA mRxA mE yA
mMzs mRxs mE ys
将方程整理成如下形式：
mE xAzAzSxS mR zAyA ySzS
此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位 于RE 点的连接线上。
m E RM m R ME
理论萃取级：即无论进入该级的两股液流（原料、溶剂或前 一级的萃余相和后一级的萃取相）的组成如何，经过萃取后， 从该级流出的萃取相和萃余相为互成平衡的两个相。
7.3.1 单级萃取计算 (1) 流程
mF, xF mS
混合器
xE, y
mM, z
澄清槽
mR, x
单级萃取流程示意图
（2）特点 ◇ 原料液与溶剂一次性接触。 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。
m E MR
mM
ER
A
mR M E
mM
RE
mE M R
mM
RE
mE M R mR M E
S B
7.2.2 三角形相图 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。 讨论的前提: 各组分不发生化学反应。 （1）溶解度曲线及平衡联结线
① 相平衡数据的测定：
yB xB
越大，分离效果越 应好 选， 择 1的溶剂
与分k配 A 有系 关 kA 越 数 ， 大 越， 大
kA1 ，则 一定 1 ； 大 kA1 于 ， 可能 1 ， 大也 于可1 。 能
（2）溶剂萃取容量 定义：部分互溶物系的褶点处或第二类物系溶解度最大时，
萃取相中单位溶剂可能达到的最大溶质负荷。
（6）稳定性，腐蚀性，价格 良好的稳定性，腐蚀性小，毒性低，资源充足，价格适宜等。
化工原理实验—萃取
液液萃取塔的操作一、实验目的（1）了解液液萃取设备的结构和特点；（2）掌握液液萃取塔的操作；（3）掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。
二、基本原理1．液液萃取设备的特点液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。
因此这两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。
在液液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。
因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显得效率不高。
为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。
为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。
2．液液萃取塔的操作(1)分散相的选择在萃取设备中，为了使两相密切接触，其中一相充满设备中的主要空间，并呈连续流动，称为连续相；另一相以液滴的形式，分散在连续相中，称为分散相。
哪一相作为分散相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。
分散相的选择可通过小试或中试确定，也可根据以下几方面综合考虑：1)为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分散相；但如果两相的流量相差很大，并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象，此时应将流量小的一相作为分散相，以减小轴向混合。
2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于dx d>0的系统，即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统；当溶质从液滴向连续相传递时，液滴的稳定性较差，容易破碎，而液膜的稳定性较好，液滴不易合并，所以形成的液滴平均直径较小，相际接触表面较大，当溶质从连续相向液滴传递时，情况刚好相反。
在设计液液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分散相的液体，可在同样条件下获得较大的相际传质表面积，强化传质过程。
3)对于某些萃取设备，如填料塔和筛板塔等，连续相优先润湿填料或筛板是相当重要的。
化工原理萃取实验
努力尝试微笑
四. 萃取塔结构特征
⑴需要适度的外加能量； ⑵需要足够大的分层分离空间。
五.萃取塔的操作特点
⑴ 分散相的选择 a.流量大的一相作为分散相； b.不易润湿材质的一相作为分散相；
c.根据界面张力理论 d.粘度大的、含放射性的、成本高的选为分散相
（2）外加能量的大小 有利：a.增加液液传质面积； b.增加液液传质系数。 不利：a.返混增加，传质推动力下降； b.液滴太小，内循环消失，传质系数下降； c.容易发生液泛，通量下降。
Cf）（CR lnCfCRCf
0)
C
f
CE k
（6）C与x的换算
Cf
12 ρ油
2
CR
xR 122 ρ油
CE
xE 122 ρ水
CS 0
八.实验流程图
九.实验步骤
1.先灌满连续相； 2.再开启分散相； 3.将转速分别调至300,500,650,900,1100,1450;
4.取样分析进口苯甲酸浓度xf,随外加能量增加，分 析出口浓度xR，从而计算传质单元数，最终测得传质 单元高度HOR。
液-液萃取塔的操作 及其传质单元高度的测定
<化工原理实验室> <赵培 张秋香>
一.实验目的
⑴掌握萃取塔传质单元高度的测定方法，学会分析 外加能量对液-液萃取塔传质单元高度的影响；
⑵了解引起萃取塔液泛不正常现象出现的原因以及处 理方法；
⑶了解液-液萃取设备的结构和特点。
二.实验原理
萃取是利用液体混合物各组分在溶剂中溶解度的 差异而实现分离的一种方法。溶质A，稀释剂B，溶 剂S，当B、S不互溶时,萃取和吸收一样,均属两相 传质,因此,其传质过程的数学表达式和吸收一样。
四. 萃取塔结构特征
⑴需要适度的外加能量； ⑵需要足够大的分层分离空间。
五.萃取塔的操作特点
⑴ 分散相的选择 a.流量大的一相作为分散相； b.不易润湿材质的一相作为分散相；
c.根据界面张力理论 d.粘度大的、含放射性的、成本高的选为分散相
（2）外加能量的大小 有利：a.增加液液传质面积； b.增加液液传质系数。 不利：a.返混增加，传质推动力下降； b.液滴太小，内循环消失，传质系数下降； c.容易发生液泛，通量下降。
Cf）（CR lnCfCRCf
0)
C
f
CE k
（6）C与x的换算
Cf
12 ρ油
2
CR
xR 122 ρ油
CE
xE 122 ρ水
CS 0
八.实验流程图
九.实验步骤
1.先灌满连续相； 2.再开启分散相； 3.将转速分别调至300,500,650,900,1100,1450;
4.取样分析进口苯甲酸浓度xf,随外加能量增加，分 析出口浓度xR，从而计算传质单元数，最终测得传质 单元高度HOR。
液-液萃取塔的操作 及其传质单元高度的测定
<化工原理实验室> <赵培 张秋香>
一.实验目的
⑴掌握萃取塔传质单元高度的测定方法，学会分析 外加能量对液-液萃取塔传质单元高度的影响；
⑵了解引起萃取塔液泛不正常现象出现的原因以及处 理方法；
⑶了解液-液萃取设备的结构和特点。
二.实验原理
萃取是利用液体混合物各组分在溶剂中溶解度的 差异而实现分离的一种方法。溶质A，稀释剂B，溶 剂S，当B、S不互溶时,萃取和吸收一样,均属两相 传质,因此,其传质过程的数学表达式和吸收一样。
化工原理萃取实验报告
实验报告：化工原理萃取实验
一、实验目的
本实验旨在使用化工原理的知识，学习萃取操作，掌握萃取技术，并分析混合溶液中有机
物的分离。
二、实验原理
萃取是指利用溶剂之间的不相溶特性，将混合物中的有机物从水相中分离出来的一种技术。
萃取技术的基本原理是，混合溶液中的有机物分子与溶剂分子之间存在一种相互作用，当
混合溶液中的溶剂按照一定比例添加时，有机物分子会优先溶于某一种溶剂，从而将其从
水相中分离出来。
三、实验材料
实验材料包括：萃取实验用烧杯、搅拌棒、蒸馏水、氢氧化钠溶液、乙醇、硫酸铵溶液。
四、实验步骤
1.将烧杯中加入10ml蒸馏水，然后添加4ml氢氧化钠溶液；
2.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入20ml乙醇，再搅拌均匀；
3.将烧杯中的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
4.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入10ml硫酸铵溶液，再搅拌均匀；
5.将搅拌后的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
6.等待溶液冷却，然后将上层液体萃取出来，放入容器中；
7.将下层液体也萃取出来，放入容器中，完成萃取实验。
五、实验结果
实验结果显示，萃取实验成功完成，混合溶液中的有机物得到了完全分离。
六、实验结论
本实验成功地使用了化工原理的知识，学习了萃取操作，掌握了萃取技术，并成功地分析了混合溶液中的有机物的分离。
zd化工原理实验7萃取塔(桨叶)实验
项目 桨叶转速 转/分 水转子流量计读数 l/h 煤油转子流量计读数 l/h 校正得到的煤油实际流量l/h NaoH浓度 N 样品体积， ml 塔底轻相XRb NaoH用量， ml 浓 样品体积， 度 ml 分 塔顶轻相XRt NaoH用量， 析 ml 样品体积， ml 塔底重相YEb NaoH用量， ml 塔底轻相浓度XRb，kgA/kgB 计 塔顶轻相浓度XRt，kgA/kgB 算 塔底重相浓度YEb，kgA/kgB 及 水流量 S， kg/h 实 煤油流量 B， kg/h 验 传质单元数NOE（图解积分） 结 传质单元高度HOE 果 KYEa kgA/【m³×h×（kg苯
萃取塔（桨叶）实验
Q水=4L/h 类目 V样品体积/ml V NaOH 苯甲酸 重相入口 Y 25.00 0.00 0.00000 操作线 0.00000 0.00109
Et
重相出口 Y 25.00 6.70 0.00035
Q油=6L/h 轻相入口 X Eb
Rb
轻相出口 X Rt 10.00 5.10 0.00067
函数y= 2×10ˆ10×x²- 2×10ˆ6×x + 746.28 原函数F（x）=2/3×10ˆ10×x³- 10ˆ6×x² + 746.28x 积分后可得曲线下面积为0.45，亦即传质单元数NOE=0.45
1/ (Y E*-Y E) 632 3124 F1 F2 F2-F1 0 0.45 0.45
10.00 8.30 0.00109
YE XR
0.00035 0.00067
函数y=-1.194x+0.0011 取点如下 Y
E
X
R
Y
E*
1/ (Y
E*-Y E)
化工原理-萃取过程的计算
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中4南.5.林2 塔业式科萃技取大设学备化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
(3) 选择性系数β β=yA/xA/yB/xB=（27/7.2）/（1.5/91.4）=228.5 (4) 每公斤B需要的S量 组分B，S可视为完全不互溶 XF=xF/(1-xF)=0.35/0.65=0.5385 X1=(1-ψA)XF=(1-0.8)0.5385=0.1077 Ys=0 Y1与X1呈平衡关系 Y1=3.4X1=3.4×0.1077=0.3622 S/B=（XF-X1）/Y1=（0.5385-0.1077） /0.3622=1.176
例：4-5
4.4 其他萃取分离技术
中南林业科技大学化工原理
4.5 液—液萃取设备
根据两相的接触方式 :逐级接触式和微分接触式.
4.5.2 混合—澄清槽
优点：传质效率高，操作方便，运转稳定可靠，结构 简单，可处理含有悬浮固体的物料. 缺点：水平排列的设备占地面积大，每级内都装有搅 拌装置，液体在基建流动需泵输送，能量消耗大，设 备费及操作费都较高
BXF +SYs =SY1+BX1 B（XF-X1）=S(Y1-Ys)
中南林业科技大学化工原理
例:在25℃下以水(S)为萃取剂从醋酸(A)与氯仿(B)的混合液中 提取醋酸，已知原料液流量为1000kg/h，其中醋酸的质量百分 率为35%，其余为氯仿。用水量为800kg/h，操作温度下，E相 和R相以质量百分率表示的平衡数据列于本题附表中。 求:(1)经单级萃取后E相和R相的组成及流量；(2)若将E相和R 相中的溶剂完全脱除，再求萃取液及萃余液的组成和流量；(3) 操作条件下的选择性系数β；(4)若组分B，S可视为完全不互溶， 且操作条件下以质量比表示相组成的分配系数K=3.4，要求原 料液中溶质A的80%进入萃取相，则每公斤稀释剂B需消耗多 少公斤萃取剂S。
化工原理-萃取
N
ln( X F ) XN
ln( 0.333 ) 0.01
3.45
ln(1 1 ) ln(11.76)
A
所需理论级数为N=4 溶剂总用量S总=NS=4×300=1200 kg/h
3.5.4 多级逆流萃取
操作线的斜率为B／S，
当逐步增加萃取剂用量时，斜率逐渐变小，操作线与分 配曲线距离变大，两相间的传质推动力增加，相应地理 论级数减少。
解： 对完全不互溶体系，由已知条件，将质量分数转
变为质量比
XFxF 1 xFFra bibliotek0.25 1 0.25
0.333
XN
xN 1 xN
0.01 0.01 1 0.01
例
又 S=300kg/h；YS=0
且
B=F(1- xF)=500×(1-0.25)=375kg/h
1 S K 300 2.2 1.76 A B 375
4.1.6 翻斗式萃取器
4.1.7静态混合器
4.2 液泛现象
4.3界面现象
5 超临界流体萃取
超临界流体萃取利用超临界流体，即温度和压力略超过 或靠近临界温度和临界压力、介于气体和液体之间的流 体，对固体和液体的萃取能力和选择性，在超临界状态 下较之在常温常压条件下可获得极大的提高，而能从固 体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分 离和纯化的目的。
12 固 体
10
8
6
熔融线 液体
超临界流体
B 临界点
4
2
三相点
A
升华线
沸腾线 气体
-60 -40 -20 0 20 40 60
温度 / OC
图 8-20 CO2的相态与温度、压力的关系
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化工原理第七章萃取
4.2 三元体系的液—液相平衡
4.2.1组成在三角形相图中的表示方法 组分浓度常用质量分率表示，有时也用体 积分率或摩尔分率。
化工原理第七பைடு நூலகம்萃取
①各顶点表示纯组分（A、 B、S）；
②任一边上的点表示相 关二元混合物；
习惯上， AB边以A的质量分率作 为标度， BS边以B的质量分率作 为标度， SA边以S的质量分率作 为标度。
化工原理第七章萃取
2. 辅助曲线与临界 混溶点 ① 有限个共轭组成
得到的联结线可按 一定方法作出辅助 曲线； ② 临界混溶点P：过该 点的联结线无限短， 处于分相的临界点。 不一定是顶点（因为
联结线有一定斜率）； ③ 临界混溶点需实测， 一般不能外推。
化工原理第七章萃取
3、分配系数和分配曲线 1）分配系数：一定温度下，在平衡的两相 中，某组分在E相与R相中的组成之比称为该 组分的分配系数，以k表示：
化工原理第七章萃取
③三角形内的点代表三 元混合物。 M点的组成： 过M点做BS的平行线， 得ED，则BE（SD）为 含有的溶质A； 过M点做AS的平行线， 得HG，则AH（SG）为 含有的稀释剂B； 过M点做AB的平行线， 得KF，则AK（BF）为 化工原含理第七有章萃的取 萃取剂S。
4.2.2液——液相平衡关系
化工原理第七章萃取
1. 溶解度曲线和联结线 设溶质A可完全溶于B 及S，但B与S部分互溶。
相平衡数据测定：加入 的B 、S适量搅拌均匀， 静止分层，得到互呈平 衡的液-液两相)，得到一 组平衡数据。
化工原理第七章萃取
在总组成为F的二元混 合液中加入一定量 A(B、S的质量比不 变)，三元混合液的组成 点将沿AF线变化；
化工原理第七章萃取
目的: 分离液-液混合物。 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。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
混合传质过程：充分接触，相界面传质；
沉降分相过程：密度差分相E、R；
脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。
化工原理第七章萃取
几个概念： 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂 原料液F：所处理的混合液（ A+B ） 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分； 原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
4.2.3杠杆规则
①杠杆规则
A
E、R(差点)与混合总组
成点M（和点）共线；
各物相的量符合
杠杆规则：
F
MR E ME R
E M R
B
S
化工原理第七章萃取
于A、B二元原料液F中
加入纯溶剂S，则混合
液总组成的坐标M点沿
A
SF线而变，具体位置
由杠杆规则确定:
MF S MS F
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
2、萃取分离的适用场合 ① α≈ 1：如芳烃与脂肪烃； ② 混合物蒸馏时形成恒沸物； ③ 欲回收的物质为热敏性物料； ④稀溶液，精馏能耗大：如稀 醋酸制备无水醋酸； ⑤ 稀有元素及环境治理：废水脱酚； ⑥ 分离极难分离的金属：核燃料等。
化工原理第七章萃取
3、萃取操作的特点 ① 外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与 混合液只能部分互溶或完全不溶； ② 不能直接得到纯产品——过渡操作； ③ 常温操作，适合热敏性组分且节能； ④ 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常 需在三角形相图上表示；
F
E M R
B
S
化工原理第七章萃取
4.2.4萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
① 溶剂要具有一定选择性，对A溶解度要大，对其
它组分溶解度要小。
萃取相：
萃余相：
评价指标——选择性系数。
有一对组分部分互溶时的分配曲线
化工原理第七章萃取
kA>1，联结线斜率>0，曲线在y=x上方； kA<1，联结线斜率<0，曲线在y=x下方； 若联结线倾斜方向变化，则与相交。这类物 系称为等溶度体系。
化工原理第七章萃取
采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时的分配曲线
化工原理第七章萃取
4、温度对相平衡的影响 ① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的 面积，从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。
kA
yA xA
kB
yB xB
yA、yB——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
化工原理第七章萃取
kA表明了组分在共轭相中的分配关系； kA=f(物系，T，浓度)。T↑ 、浓度↑→kA ↓； 恒温、恒压、低浓时， kA =可视为常数。
化工原理第七章萃取
2）分配曲线yA～xA图
A的量逐渐增加，直至 不再分相—混溶点（分 层点）。
化工原理第七章萃取
改变总组成，重复上述步骤，得到溶解度曲线。
两相区内的混合物为两个液相，达到平衡时，两
个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直
线称为联结线。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但 同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致 的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混 合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大 的改变
按组分互溶度，将三元混合液分为： ① A完全溶于B及S中，而B、S不互溶； ② A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶； ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。
习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ 类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物 系。
化工原理第七章萃取
工业上常见的第Ⅰ类物系有： 丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、 醋酸(A)–水(B)–苯(S) 丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)； 第Ⅱ类物系有： 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、 苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)。 在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下 主要讨论这类物系的相平衡关系。
—液萃取
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§1 概述 §2 三元体系的液—液相平衡 §3 萃取过程的计算 §5 液—液萃取设备
化工原理第七章萃取
4.1 概述
1、萃取操作的基本原理和过程 液液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一 种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充 分混合，分相，利用混合液中各组分在溶剂 中溶解度的差异而实现分离的一种单元操 作。又称溶剂萃取。
4.2 三元体系的液—液相平衡
4.2.1组成在三角形相图中的表示方法 组分浓度常用质量分率表示，有时也用体 积分率或摩尔分率。
化工原理第七பைடு நூலகம்萃取
①各顶点表示纯组分（A、 B、S）；
②任一边上的点表示相 关二元混合物；
习惯上， AB边以A的质量分率作 为标度， BS边以B的质量分率作 为标度， SA边以S的质量分率作 为标度。
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2. 辅助曲线与临界 混溶点 ① 有限个共轭组成
得到的联结线可按 一定方法作出辅助 曲线； ② 临界混溶点P：过该 点的联结线无限短， 处于分相的临界点。 不一定是顶点（因为
联结线有一定斜率）； ③ 临界混溶点需实测， 一般不能外推。
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3、分配系数和分配曲线 1）分配系数：一定温度下，在平衡的两相 中，某组分在E相与R相中的组成之比称为该 组分的分配系数，以k表示：
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③三角形内的点代表三 元混合物。 M点的组成： 过M点做BS的平行线， 得ED，则BE（SD）为 含有的溶质A； 过M点做AS的平行线， 得HG，则AH（SG）为 含有的稀释剂B； 过M点做AB的平行线， 得KF，则AK（BF）为 化工原含理第七有章萃的取 萃取剂S。
4.2.2液——液相平衡关系
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1. 溶解度曲线和联结线 设溶质A可完全溶于B 及S，但B与S部分互溶。
相平衡数据测定：加入 的B 、S适量搅拌均匀， 静止分层，得到互呈平 衡的液-液两相)，得到一 组平衡数据。
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在总组成为F的二元混 合液中加入一定量 A(B、S的质量比不 变)，三元混合液的组成 点将沿AF线变化；
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目的: 分离液-液混合物。 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。
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混合传质过程：充分接触，相界面传质；
沉降分相过程：密度差分相E、R；
脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。
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几个概念： 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂 原料液F：所处理的混合液（ A+B ） 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分； 原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。
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4.2.3杠杆规则
①杠杆规则
A
E、R(差点)与混合总组
成点M（和点）共线；
各物相的量符合
杠杆规则：
F
MR E ME R
E M R
B
S
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于A、B二元原料液F中
加入纯溶剂S，则混合
液总组成的坐标M点沿
A
SF线而变，具体位置
由杠杆规则确定:
MF S MS F
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2、萃取分离的适用场合 ① α≈ 1：如芳烃与脂肪烃； ② 混合物蒸馏时形成恒沸物； ③ 欲回收的物质为热敏性物料； ④稀溶液，精馏能耗大：如稀 醋酸制备无水醋酸； ⑤ 稀有元素及环境治理：废水脱酚； ⑥ 分离极难分离的金属：核燃料等。
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3、萃取操作的特点 ① 外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与 混合液只能部分互溶或完全不溶； ② 不能直接得到纯产品——过渡操作； ③ 常温操作，适合热敏性组分且节能； ④ 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常 需在三角形相图上表示；
F
E M R
B
S
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4.2.4萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
① 溶剂要具有一定选择性，对A溶解度要大，对其
它组分溶解度要小。
萃取相：
萃余相：
评价指标——选择性系数。
有一对组分部分互溶时的分配曲线
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kA>1，联结线斜率>0，曲线在y=x上方； kA<1，联结线斜率<0，曲线在y=x下方； 若联结线倾斜方向变化，则与相交。这类物 系称为等溶度体系。
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采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时的分配曲线
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4、温度对相平衡的影响 ① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的 面积，从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。
kA
yA xA
kB
yB xB
yA、yB——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
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kA表明了组分在共轭相中的分配关系； kA=f(物系，T，浓度)。T↑ 、浓度↑→kA ↓； 恒温、恒压、低浓时， kA =可视为常数。
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2）分配曲线yA～xA图
A的量逐渐增加，直至 不再分相—混溶点（分 层点）。
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改变总组成，重复上述步骤，得到溶解度曲线。
两相区内的混合物为两个液相，达到平衡时，两
个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直
线称为联结线。
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通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但 同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致 的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混 合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大 的改变
按组分互溶度，将三元混合液分为： ① A完全溶于B及S中，而B、S不互溶； ② A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶； ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。
习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ 类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物 系。
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工业上常见的第Ⅰ类物系有： 丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、 醋酸(A)–水(B)–苯(S) 丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)； 第Ⅱ类物系有： 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、 苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)。 在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下 主要讨论这类物系的相平衡关系。
—液萃取
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§1 概述 §2 三元体系的液—液相平衡 §3 萃取过程的计算 §5 液—液萃取设备
化工原理第七章萃取
4.1 概述
1、萃取操作的基本原理和过程 液液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一 种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充 分混合，分相，利用混合液中各组分在溶剂 中溶解度的差异而实现分离的一种单元操 作。又称溶剂萃取。