萃取化工原理
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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。
化工原理第五章 萃取
图 连结线斜率的变化
二.相平衡关系在三角形相图上的表示方法
1.溶解度曲线与联接线 一定温度下，测定体 系的溶解度曲线时，实验 测出的联结线的条数（即 共轭相的对数）总是有限 的，此时为了得到任何已 知平衡液相的共轭相的数 据，常借助辅助曲线（亦 称共轭曲线） 。
图 辅助曲线
2.辅助曲线和临界混溶点
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，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。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
3. 分配系数和分配曲线
（1）分配系数 一定温度下，某组分在互相平衡的 E 相与 R 相中的组成之比称为该组分的分配系数，以 yA k表示，即溶质A
kA
yB 原溶剂B k B xB
xA
式中 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。
分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分
第五章
▲ 第一节 概述
萃取
▲ 第二节 液液相平衡 ▲ 第三节 萃取分离效果及主要影响因数
▲ 第四节 萃取过程的计算
化工原理下4-1液液萃取(精)
各组分在萃取剂 中溶解度不同
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例：用苯萃取分离醋酸和水混合物
2
二、萃取操作流程
萃取操作流程示意图
3
三、萃取过程的分类
1. 按有无化学反应分类
萃取
物理萃取√
化学萃取
2. 按萃取级数分类
萃取
单级萃取
多级萃取√
多级逆流萃取 多级并流萃取
4
三、萃取过程的分类
3. 按萃取技术分类
4. 按萃取组分数目分类
萃取
单溶剂萃取√
双溶剂萃取 膜萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
萃取
单组分萃取 √
多组分萃取
5
四、萃取操作的应用
萃取操作应用场合：
①相对挥发度 = 1 物系的分离；
②溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离； ③恒沸物系的分离； ④热敏性物系的分离。
17
由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
18
三、萃取平衡相图——溶解度曲线
2. 温度对溶解度曲线的影响
～ ～ 温度 T
溶解度
不互溶区
不利于萃 取操作
19
四、萃取过程在平衡相图上的表示
将定量的
纯溶剂 S 加入
y E
到A、B两组
分的原料液 F 中，该萃取过 程可在平衡相
F
ME
xR R
yE
图上表示。
xR
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
五、萃取平衡方程
1.以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 液液平衡方程
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例：用苯萃取分离醋酸和水混合物
2
二、萃取操作流程
萃取操作流程示意图
3
三、萃取过程的分类
1. 按有无化学反应分类
萃取
物理萃取√
化学萃取
2. 按萃取级数分类
萃取
单级萃取
多级萃取√
多级逆流萃取 多级并流萃取
4
三、萃取过程的分类
3. 按萃取技术分类
4. 按萃取组分数目分类
萃取
单溶剂萃取√
双溶剂萃取 膜萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
萃取
单组分萃取 √
多组分萃取
5
四、萃取操作的应用
萃取操作应用场合：
①相对挥发度 = 1 物系的分离；
②溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离； ③恒沸物系的分离； ④热敏性物系的分离。
17
由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
18
三、萃取平衡相图——溶解度曲线
2. 温度对溶解度曲线的影响
～ ～ 温度 T
溶解度
不互溶区
不利于萃 取操作
19
四、萃取过程在平衡相图上的表示
将定量的
纯溶剂 S 加入
y E
到A、B两组
分的原料液 F 中，该萃取过 程可在平衡相
F
ME
xR R
yE
图上表示。
xR
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
五、萃取平衡方程
1.以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 液液平衡方程
化工原理萃取PPT课件
M
0.6
0.8
B
0.8 0.6 0.4 0.2
S
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
组成表示法
A
A
0.8
0.2
0.8
0.2
0.6
0.4
E
0.4
M
0.6
0.2
0.8
0.6 E 0.4
0.2
0.4
D 1 CM 1
C
DM
D C CM DM
C
DM
M CD
4-1
C DM
D MC M CD
4-1a
二、三角形相图 (三元体系的液-液平衡关系)
按组分间互溶度的不同，可将三元混合液分为： (1) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S不互溶； (2) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S只能部分 互溶； (3) 溶质A与B完全互溶，B与S和A与S为二对部分 互溶组分。 通常，将（1）（2）中只有一对部分互溶组分的三 元溶合物体系称为第I类物质。 如丙酮（A）-水（B）-甲基异丁基酮（S） 醋酸（A）-水（B）-苯（C） 萃取中(I)类物系较普遍，故主要讨论该类物系的液 -液相平衡。
(1) M点为C与D点的和点，C点
为M点与D点的差点，D点
A
为M点与C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；
xAC
C
(2) 分量与合量的质量与直线上 相应线段的长度成比例，即：
xAM xAD
M D
B xSD xSM xSC
S
C / D DM CM
化工原理-萃取概述
中南林业科技大学化工原理
有机溶剂萃取
双水相萃取
液膜萃取 反胶团萃取 固-液萃取:用溶剂萃取（提取）固体中某些成分。 液-液萃取:利用混合溶液中各组分在萃取剂中溶解 度的差异而实现分离的单元操作。
4.1.2 萃取过程
中南林业科技大学化工原理
萃取剂多的一相 萃取相，用E表 混合物中易溶于萃 取剂的组分A叫溶 质
化学化应等。
分离的混合物浓度很低，若采用精馏的方法须将 大量稀释剂汽化，热能消耗大，精馏法不经济。中南林业科技大学化工原理
4.1.4 萃取剂要求
对被萃取组分A有较大溶解度而对稀释剂溶解度较 小. 利于萃取相和萃余相较快分层。 萃取剂不易燃、易爆、毒性小、便于操作、运输、 贮存。 粘度低、凝固点低、易回收、价廉，易得。
4.1.5 应用
萃取有效成分，如提取金属离子的分离。 环境治理，防止污染等。
中南林业科技大学化工原理
4.1.6 萃取操作的特点 外界加入萃取剂建立两相体系,萃取剂与原料液只
能部分互溶,完全不互溶为理想选择,萃取操作选择适 宜的溶剂是关键; 液萃取是一过渡性操作,E相和R相脱除后才能得到 富集A或B组分; 常温操作,适合于热敏性物系分离,并且显示出节能 优势； 选用的溶剂应易于回收并价格低廉; 三元甚至多元物系的相平衡关系更复杂,常用三角 形相图表示相平衡关系.
中南林业科技大学化工原理
第四章 液-液萃取
中南林业科技大学化工原理
4.1 概述
萃取:利用溶质在互不相溶或部分互溶的两相之间分 配系数或溶解度的不同而使溶质得到部分或完全分离 操作过程称为萃取。
4.1.1 萃取的分类
待处理物系种类 固体：液固萃取（浸取）和超临界萃取 液体：液液萃取和超临界萃取 萃取剂种类和萃取形式
萃取在化工原理中的应用
萃取在化工原理中的应用1. 什么是萃取？萃取是一种化学分离技术，广泛应用于化工领域。
它通过在两相间转移溶质分子，实现了对混合物中物质的分离和纯化。
2. 萃取的原理萃取的原理基于溶液中不同组分的亲和性差异。
在萃取过程中，通常会选择一个溶剂（称为萃取剂），将其与待分离的混合物接触。
混合物中的物质会根据其亲和性被分配到不同相中。
通过调节操作条件（如温度、pH值等），可以实现目标物质的富集和纯化。
3. 萃取在化工中的应用3.1. 萃取在分离和纯化中的应用萃取在化工领域中被广泛应用于分离和纯化混合物。
通过选择合适的萃取剂和操作条件，可以实现对目标物质的高效分离和纯化。
例如，在石油工业中，萃取技术被用于从原油中提取出有价值的化合物，如石蜡、润滑油等。
在制药工业中，萃取技术被用于从天然植物中提取活性成分，如药物。
3.2. 萃取在废水处理中的应用萃取技术在废水处理中也具有重要的应用价值。
通过选择合适的萃取剂，可以有效地去除废水中的有机物、重金属等污染物，实现废水的净化和资源回收。
此外，萃取技术还可以用于提取特定的化合物，如抗氧化剂、色素等，从废水中进行资源利用。
3.3. 萃取在工业生产中的应用在工业生产过程中，萃取技术也被广泛用于各种领域。
例如，在食品工业中，萃取技术可以用于提取天然香料和色素。
在化学工业中，萃取技术可以用于提取和分离有机化合物。
在冶金工业中，萃取技术可以用于提取金属。
3.4. 萃取在环境保护中的应用萃取技术也可以用于环境保护领域。
例如，在土壤修复中，可以使用萃取技术去除土壤中的有机污染物。
在空气净化中，萃取技术可以用于去除空气中的有害气体。
4. 萃取技术的优势和挑战4.1. 优势•萃取技术可以实现高效的分离和纯化，提高生产效率。
•萃取技术可以选择性地提取目标物质，减少废物产生。
•萃取技术可以应用于不同的体系和领域，具有广泛的应用前景。
4.2. 挑战•萃取技术的操作条件需要精确控制，否则会对产品质量产生影响。
化工原理 萃取
化工原理萃取
化工原理中的一种常用技术是萃取。
萃取是一种通过在两个不相溶的相中转移物质的过程。
该过程常用于分离和提取化合物，以及从溶液或混合物中去除杂质。
在萃取中，通常会使用两种相，即有机相和水相。
有机相通常是有机溶剂，可以与待提取物质发生相互作用。
而水相则是用于分离提取物质的溶剂，通常是水或酸碱溶液。
萃取过程的关键是选择合适的有机相和水相，以及调节温度、酸碱度等条件，使得待提取物质能够在两相间分配达到最大程度。
常用的有机相包括醚类、醇类、酮类等，而常用的水相则是酸碱溶液或水。
萃取操作一般分为简单萃取和多级萃取两种方式。
简单萃取是指一次性使用一种有机溶剂进行提取，适用于提取量较少的情况。
而多级萃取则是指使用多种有机相进行多次提取，以提高提取效率和纯度。
在萃取过程中，要注意控制各种条件，如溶剂的选择、溶解度、温度、pH值等。
此外，还需要注意操作的安全性，如通风、
避免火源等。
萃取操作还需要进行后续的分离、过滤、干燥等步骤，以获得纯净的提取物质。
综上所述，萃取是一种常用的化工原理技术，通过在两个不相溶的相中转移物质，实现分离和提取化合物的目的。
在进行萃
取操作时，需要注意选择合适的溶剂、控制条件，并进行后续的分离和处理步骤。
大学化学《化工原理 萃取》课件
联结线的斜率＜0
kA＜1， yA＜xA
§12.1 萃取的基本概念
11
2）分配曲线
yA f (xA)
§12.1 萃取的基本概念
12
4. 温度对相平衡关系的影响
物系的温度升高，组分间的互溶度加大
温度升高，分层区面积缩小
T1＜T2＜T3
§12.1 萃取的基本概念
13
四、三角形相图在单级萃取中的应用
1
§12.1 萃取的基本概念 一、液液萃取简介 1. 萃取原理 利用液体混合液中各组分在萃取剂中的溶解度差异 实现分离的一种单元操作。 溶质 A ：混合液中欲分离的组分 稀释剂（原溶剂）B：混合液中的溶剂
§12.1 萃取的基本概念
2
萃取剂S： 所选用的溶剂
2. 基本过程描述
原料液 A+B
萃取剂 S
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。
§12.1 萃取的基本概念
16
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。
§12.1 萃取的基本概念
17
3. 萃取剂回收的难易
对应
最大 萃取
Em ax
液浓 E
度
S MF F MS
F●
R R
E RF R EF
E R F
E MR
E
R ME
M
§12.1 萃取的基本概念
14
五、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
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重液向下流
挡板
重液 轻液
填料
筛板
重相液滴 重液
相界面
轻相 轻液
升液管
轻液向上流
重液分散的筛板萃取塔
（四）脉冲塔
（五）离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，提供较多理 论级，结构紧凑，占地面积小，应用广。
缺点：能耗大，结构复杂，设备及维修费 用高。
应用：适用于要求接触时间短，物流滞留 量低，易乳化，难分相的物系。
机械密封
驱动槽轮
重相进
轻相进
轻相出
重相出
转鼓清洗通道栓塞
波式离心萃取器示意图
Thank you!
3.双相水萃取
一、双水相的形成： 两种不同水溶性聚合物浓度达到一定值时，体系会分成互不相容的两相，
构成双水相体系。
原因：分子间作用力 A-A > A-B 相分离 A-A < A-B 混合
二、双水相体系类型 (1)高聚物-高聚物：易于与后续处理
(2)高聚物-盐 ：盐浓度高，蛋白质易盐析，废水处理困难
处于临界点状态的物质可实现液态到气态的连续过 渡，以两超相临相界界流面体消作失流，动汽相化（热萃为取零剂。），直接从固体（粉末）或液体样品中将目标物质（ 有机超物过）临萃界取点出的来物的质一，种无分论离加方多法大。的压力都不会液化 ，而只会引起密度变化。
密度大，溶解度高； 粘度小，扩散快
2. 超临界萃取
3.双相水萃取
五、 工业应用：
主要用于生物物质、药物的分离、提取、纯化等，如： (1)酶的提取与纯化 (2)核酸的分离及纯化 (3)药物和抗生素类的分离和提取 (4)病毒的分离及纯化 (5)从天然植物中提取有效药用成分
4.胶体萃取
1. 基本概念
胶团：双亲物质在水或有机溶剂中自发形成的聚集体。 胶体（胶团）萃取：被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。
液相萃取
固相萃取
2. 超临界萃取
咖啡因超临界萃取流程
萃取
咖 0.7%-3% 啡 因
CO2 +咖啡因
CO2 水
水洗 蒸馏
0.02%
脱气
咖啡因
2. 超临界萃取 b.ROSE脱沥青过程
2. 超临界萃取 c.重烃油加氢转化过程
2. 超临界萃取 超临界流体萃取装置
压缩机
萃取釜
制冷MVC-760L
二氧化碳循环泵
三、 萃取原理： 利用生物物质在双水相体系中的选择性分配。 H键，电荷力，疏水作用，范德华力等
3.双相水萃取
四、 萃取特点： 双水相萃取成为新兴生物技术产业研究的热点， 主要是该技术对于生物物质的分离和纯化表现出特有的优点和独有的技术优势。 易于放大， 各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低 双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收效率高 易于进行连续化操作， 设备简单 相分离条件温和， 因而会保持绝大部分生物分子的活性 操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行
1. 液-液萃取
Light phase
水+ 溶质 溶剂+ 溶质
Hale Waihona Puke 溶质杂质冷凝器
热交换器 萃取器
溶剂/溶质塔
汽提塔
溶分质离器
萃取剂
溶剂 废水
蒸汽
原溶剂
废水 溶剂
Heavy液p-液h萃as取e过程图
2. 超临界萃取
超临界流体：
超临物界质流在体的萃温取度：和压力分别超过其临界温度(Tc)和临界 压力(pc)时形成的流体(SCF)。
2. 溶解模型 水壳模型 吸蛋附白模质型居于“水池”中心， 水壳层则保护蛋白质 溶解模型蛋白质分子吸附在胶 团内部由表面活性剂亲水头 组成的亲蛋水白壁质上被。几个胶团包围而 溶解于表面活性剂胶团，胶团的 非极性尾与蛋白质的亲脂部分作 用。
(a) 正向微胶团；(b) 反向微胶团
3.胶体萃取
3.胶体萃取实例
分类： 按组分数目分：
按有无化学反应分：
多组元体系 三元体系 物理萃取
化学萃取
按萃取原理分
固体萃取
液体萃取
超临界萃取
双水相相萃萃取取 胶体萃取
1. 液-液萃取
优点
• 设备简单，操作方便，能耗低。 • 分离选择性高。 • 应用范围广。 • 处理量大，适合工业规模分离，易于实现连续自动操作。
缺点
• 有机溶剂易挥发，多对人体有害 • 手工操作比较麻烦，费时 • 分离效率不高。
a. 变压萃取分离流程(等温法)
2. 超临界萃取 等压法代表性流程
b. 变温萃取分离流程(等压法)
2. 超临界萃取 吸附法代表性流程
c. 吸附萃取分离流程(吸附法)
2. 超临界萃取 惰性气体法代表性流程
d. 稀释萃取分离流程(惰性气体法)
2. 超临界萃取 超临界流体萃取的工业应用 a.天然产物的萃取
优点
• 萃取剂在常温常压下为气体，萃取后可以方便地与萃取组分分离。 分离选择性高。 • 在较低的温度和不太高的压力下操作，特别适合天然产物的分离。 • 超临界流体的溶解能力可以通过调节温度、压力在很大范围内变化
缺点
• 萃取率较低，选择性不够高。
2. 超临界萃取 超临界流体萃取的原则流程的过程分析
2. 超临界萃取 等温法代表性流程
二. 萃取设备
澄清萃取器
填料萃取塔 转盘萃取塔
脉冲塔
离心萃取器
重液向下流
1、喷（3洒一、萃）筛取澄板塔清萃萃取取塔器
轻轻相液 重相
降液管 挡板
重液
筛板
2、填料萃取塔 轻液
重液
轻液 相界面 液－液相 界面
分散相 聚集界 面
轻液向上流
筛板
轻液分散的筛板萃取塔
溢流管
重液
重相
轻液分 散在重 液内的 混合液
萃取
打完肥皂、揉搓后，如何将肥皂沫去除呢？用清水多次漂洗
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经验表明：每盆水揉搓的时间越长（即萃取越接近平 衡），拧得越干（即萃取与萃余相相分离越彻底），所用漂 洗次数越少（即错流级数越少）。
四氯化碳萃取碘的饱和水 溶液中的碘
一. 萃取相关概念
分离液体（固体）混合物的一种单元操作