20xx年初中化學(xué)結(jié)晶教案(五篇)(編輯修改稿)
2025-08-01 21:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生命力的單元操作之一。蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作，對(duì)于一種具體的混合物，要會(huì)經(jīng)濟(jì)合理化的選擇適宜的分離方法。一般工業(yè)萃取過程分為如下三個(gè)基本階段： 將一定量的溶劑加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)由原料向溶劑的轉(zhuǎn)移的過程； 分離出萃取相與萃余相。 獲得萃取液與萃余液，回收的萃取劑循環(huán)使用。萃取過程可在逐級(jí)接觸式或微分接觸式設(shè)備中進(jìn)行，可連續(xù)操作也可分批進(jìn)行。 液液相平衡 根據(jù)組分間的互溶度，三元混合體系可分為兩類：（1）ⅰ類物系組分a、b及a、s分別完全互溶，組分b、s部分互溶或完全不互溶；（2）ⅱ類物系 組分a、s及組成b、s形成兩對(duì)部分互溶體系 本章重點(diǎn)討論ⅰ類物系連續(xù)操作的逐級(jí)接觸萃取過程。 三元體系的相平衡關(guān)系萃取過程以相平衡為極限。相平衡關(guān)系是進(jìn)行萃取過程計(jì)算和分析過程影響因素的基本依據(jù)之一。對(duì)于組分b、s部分互溶物系，相的組成、相平衡關(guān)系和萃取過程的計(jì)算，采用等腰三角形相圖最為方便。常用質(zhì)量百分率或質(zhì)量分率表示相組成。1 相組成在三角形相圖上的表示三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別表示純組分a、b、s。三角形的邊ab、as和sb依次表示組分a與b、a與s以及s與 b的二元混合液。三角形內(nèi)任意一點(diǎn)代表三元混合液的組成。2 相平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示⑴溶解度曲線、聯(lián)結(jié)線、輔助曲線和臨界混熔點(diǎn)要能夠根據(jù)一定條件下測(cè)得的溶解度數(shù)據(jù)和共軛相的對(duì)應(yīng)組成在三角形相圖上準(zhǔn)確作出溶解度曲線、聯(lián)結(jié)線、輔助曲線（又稱共軛曲線），并確定臨界混溶點(diǎn)。會(huì)利用輔助曲線由一已知相組成點(diǎn)確定與之平衡的另一相組成點(diǎn)的坐標(biāo)位置。溶解度曲線將三角形分成單相區(qū)（均相區(qū)）與兩相區(qū)，萃取操作只能在兩相區(qū)中進(jìn)行。① 不同物系在相同溫度下具有不同形狀的溶解度曲線。② 同一物系，當(dāng)溫度變化時(shí)．可引起溶解度曲線和兩相區(qū)面積的變化，甚至發(fā)生物系的轉(zhuǎn)化。一般溫度升高，組分間互溶度加大，兩相區(qū)面積縮小，不利于萃取分離。一定溫度下，同一物系的聯(lián)結(jié)線傾斜方向隨溶質(zhì)組成而變，即各聯(lián)結(jié)線一般互不平行，少數(shù)物系聯(lián)結(jié)線的傾斜方向也會(huì)發(fā)生改變（等溶度體系）。⑴分配系數(shù)和分配曲線① 分配系數(shù) 在一定溫度下，溶質(zhì)a在平衡的萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數(shù)，即同樣，對(duì)干組分b也可寫出相應(yīng)表達(dá)式：在操作條件下，若組分b、s互不相溶，則以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)可改寫成如下式，即② 分配曲線 若主要關(guān)心溶質(zhì)a在平衡的兩液相中的組成關(guān)系，則可在直角坐標(biāo)圖上表示相組成，即在直角坐標(biāo)圖畫出x－y關(guān)系曲線，此即分配曲線。在操作條件下，若組分b、s不互溶，則可仿照吸收中平衡曲線的方法作出以質(zhì)量比表示相組成的xy相圖。再若在操作范圍內(nèi)，以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)k為常數(shù)，平衡關(guān)系可表示為直線方程，即分配曲線為通過原點(diǎn)的直線。3 萃取過程在三角形相圖上的表示（1）萃取過程的三個(gè)基本階段萃取過程的三個(gè)基本階段可在三角形相圖上清晰地表達(dá)出來。① 混合將skg的萃取劑加到 f kg的料液中并混勻，即得到總量為 m kg 的混合液，其組成由點(diǎn)m的坐標(biāo)位置讀取。式中，f為料液量，kg或kg／s；s為萃取劑的量，kg或 kg／s；m為混合液的總量，kg或kg／s；xf為原料液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率； ys為溶劑中溶質(zhì)的質(zhì)量分率，對(duì)于純?nèi)軇?，ys=0 xm為混合液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率。② 沉降分層混合液沉降分層后，得到平衡的兩液相e、r，其組成由圖上讀得，各相的量由杠桿規(guī)則及總物料衡算求得，即式中 e為萃取相的量，kg或kg/s；r為萃余相的量，kg 或kg/s、分別代表線段的長(zhǎng)度。圖中的m點(diǎn)稱為和點(diǎn)，r、e或f、s稱為差點(diǎn)。③ 脫除溶劑和萃余液，若將得到的萃取相及萃余相完全脫除溶劑，則得到萃取液其組成由圖上讀得，其量利用杠桿規(guī)則確定，即或f=+杠桿規(guī)則是物料衡算過程的圖解表示，萃取過程在三角形相圖上的表示和計(jì)算，關(guān)鍵在干熟練地運(yùn)用杠桿規(guī)則。（2）萃取劑的選擇萃取劑的選擇是萃取操作分離效果和是否經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。選擇萃取劑時(shí)時(shí)主要考慮如下因素。① 萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)選擇性是指萃取劑s對(duì)原料液中兩個(gè)組分溶解能力的差異，可用選擇性系數(shù)來表示，其對(duì)應(yīng)于蒸餾中的相對(duì)揮發(fā)度，統(tǒng)稱為分離因子。萃取操作中值均應(yīng)大于1。值越大，越有利于組分的分離；若=1，萃取相和萃余相脫除溶劑s后將具有相同的組成，且均等于原料液的組成，無分離能力，說明所選擇的萃取劑是不適宜的。當(dāng)在操作條件下組分b、s可視作不互溶時(shí)，② 組分b、s間的互溶度組分b、s間的互溶度愈小愈有利萃取分離，完全不互溶為理想情況。③ 萃取劑回收的難易 易于回收可降低能量消耗。④ 其它兩相密度差要大，界面張力適中，粘度與凝固點(diǎn)要低，化學(xué)及熱穩(wěn)定，無毒不易燃，來源充，價(jià)格低廉等。=0，選擇性系數(shù)趨于無窮大。 萃取過程的計(jì)算重點(diǎn)討論級(jí)式接觸萃取過程的計(jì)算，且假設(shè)各級(jí)均為理論級(jí)。1．單級(jí)接觸萃取單級(jí)萃取操作中，通常有兩種類型計(jì)算：（1）已知原料液組成及其處理量，規(guī)定萃余相組成，要求計(jì)算萃取劑用。量、萃余相的量及、萃取相的組成萃取劑的用量可利用杠桿規(guī)則確定：或萃取相的組成由其坐標(biāo)位置從圖上讀得，e相和r相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計(jì)算。（2）已知原料液的組成及其處理量、要求計(jì)算萃取相、萃余相的量及兩相的組成。此類計(jì)算需利用輔助曲線通過和點(diǎn)m試差法作聯(lián)結(jié)鮮．兩相組成由聯(lián)結(jié)線兩端的坐標(biāo)位置讀得，兩相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計(jì)算。當(dāng)組分b、s可視作完全不互溶時(shí)，則以質(zhì)量比表示相組成的物料衡算式為一般可由點(diǎn)s作溶解度曲線的經(jīng)過單級(jí)萃取后所能獲得的最高萃取液組成切線而確定。2．多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取操作的特點(diǎn)是：每級(jí)都加入新鮮溶劑，前級(jí)的萃取相為后級(jí)的原料，傳質(zhì)推動(dòng)力大。只要級(jí)數(shù)足夠多，最終可獲得所希望的萃取率，其缺點(diǎn)是溶劑用量較多。多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取設(shè)計(jì)型計(jì)算中，通常已知f、xf。及各級(jí)溶劑用量si，規(guī)定最終萃余相組成，要求計(jì)算所需理論級(jí)數(shù)。根據(jù)組分b、s的互溶度，萃取理論級(jí)數(shù)的計(jì)算有如下三種方法： ①② 組分b、s不互溶時(shí)的直角坐標(biāo)圖解法設(shè)各級(jí)溶劑用量相等，則各級(jí)萃取相中的溶劑和萃余相中的稀釋劑b均可視作常量，在xy
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