【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 RX,BEY,SFX,BSY,S將操作線和平衡線 (分配曲線 )標(biāo)繪在 Y~X圖上，如圖示。 操作線與分配曲線的交點(diǎn)坐標(biāo) (XR,YE)即為萃取相 E和萃余相 R的組成。 若分配系數(shù)為常數(shù)，則平衡關(guān)系為：Y=KX， 此時(shí)可聯(lián)立操作線方程和平衡方程求解 XR， YE。 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 41/100 A B S 例 1采用純?nèi)軇┻M(jìn)行單級(jí)萃取 。 已知料液組成 xF= (質(zhì)量分率 ， 下同 )， 選擇性系數(shù)為 6， 在萃余相中 ，kA 1 ， 溶解度曲線如圖所示 。 試求： （ 1） 萃取液量與萃余液量的比值； （ 2） 溶劑比 S/F是最小溶劑比 （ S/F） min多少倍 ？ （ 用線段 表示 ） ?BA xx S F ， xF R ， xR R ?， x ?R E ?， y ?E S ， yS E ， yE S2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 42/100 A B S202501 . 39。A39。A39。ABA ?????606250111.y.yyx)y(xyxyxy39。A39。A39。AB39。AA39。ABBAA??????????解：（ 1） 萃取液量與萃余液量的比值?BA xx純?nèi)軇?xF= ， 選擇性系數(shù)為 6， kA 1 圖解法： 找到點(diǎn) F、 E?、 R? ， 然后應(yīng) 用杠桿原理求 E?、 R?的大小。 S F ， x F R ， x R R ?， x ’ R E ?， y ’ E S ， y S E ， y E S FE? R? EF FRRE ????? 313060 2030 ??????? .. ..xy xx F39。A39。AF2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 43/100 ???????????F39。A39。A FxyExRFER3130602030 ?????????....xyxxREF39。A39。AF解析法： 解：（ 1） 萃取液量與萃余液量的比值 單級(jí)萃取計(jì)算舉例 S F ， x F R ， x R R ?， x ’ R E ?， y ’ E S ， y S E ， y E S 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 44/100 A B SEE’ R’ FR? ?MSGSGFMFGSGFMSMFFSFSm i n???M?G ?解： （ 2） 溶劑比 S/F是最小溶劑比（ S/F） min多少倍？（用線段表示） 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 45/100 多級(jí)錯(cuò)流萃取 Multistage crosscurrent extraction的計(jì)算 若將幾個(gè)單級(jí)接觸萃取設(shè)備串聯(lián)使用 ， 而在每一級(jí)中均加入新鮮溶劑 ， 使萃余相與溶劑的流動(dòng)呈錯(cuò)流方式的萃取過(guò)程 ， 稱為多級(jí)錯(cuò)流萃取 ， 如圖所示 。 原料液 F從第 1級(jí)進(jìn)入 ， 與新鮮溶劑 S1接觸達(dá)平衡后 ， 將萃余相 R1引入第 2級(jí)萃取器與溶劑 S2接觸達(dá)平衡后 ， 萃余相 R2引入第 3級(jí)與 S3繼續(xù)接觸萃取 ， …… ， 直到第 n級(jí) ， 當(dāng)萃余相 Rn中所含溶質(zhì)組成達(dá)到規(guī)定時(shí)為止 。 經(jīng)單級(jí)萃取得到的萃余相中往往含溶質(zhì)較多 ， 要想得到低組成的萃余相 ， 需要大量的溶劑 。 為了用較少的溶劑萃取出較多的溶質(zhì)，可采用多級(jí)萃取過(guò)程，按加料方式分為多級(jí)錯(cuò)流萃取和多級(jí)逆流萃取過(guò)程 。 萃取 錯(cuò)流 . sw f2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 46/100 多級(jí)錯(cuò)流萃取的計(jì)算 多級(jí)錯(cuò)流萃取過(guò)程的特點(diǎn)是： ?萃余相順序通過(guò)各級(jí) ， 并與新鮮溶劑接觸進(jìn)行萃取 ， 傳質(zhì)推動(dòng)力大 ， 萃取效果好； ?最終得到的萃余相 Rn脫除溶劑 SR得萃余液 R’； 而各級(jí)所得萃取相 E E2， … ， En分別排出 ， 然后匯集在一起脫除溶劑 SE， 得萃取液 E’， 溶劑回收循環(huán)使用 ， 溶劑回收設(shè)備簡(jiǎn)單； ?因每級(jí)均加入新鮮溶劑 ， 故溶劑耗用量大 ， 回收費(fèi)用高 ，而且萃余液 A組分濃度低 。 操作在混合澄清槽中進(jìn)行 。 計(jì)算內(nèi)容：規(guī)定了各級(jí)溶劑用量及其組成，確定達(dá)到一定分離程度所需的理論級(jí)數(shù)。 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 47/100 B、 S部分互溶時(shí)理論級(jí)數(shù)（ I類）－ 三角形坐標(biāo)圖解法 原料液： A、 B二元溶液 萃取劑：純?nèi)軇? 步驟： ?繪制溶解度曲線和輔助曲線； ?據(jù) F,xF,S1確定第一級(jí)混和液組成點(diǎn)M1的量及組成； ?用試差作圖法作聯(lián)結(jié)線 R1E1， 確定R1,E1組成及 R1量； ?據(jù) R1,x1,S2確定第二級(jí)混和液組成點(diǎn)M2的量及組成； ?用試差作圖法作聯(lián)結(jié)線 R2E2， 確定R2,E2組成及 R2量； ?重復(fù)上述步驟至第 n級(jí)，使 xn≤x時(shí)為止。 M1 A B S F M2 R1 E1 E2 R2 En Rn xn 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 48/100 〖說(shuō)明〗 ?每使用一次平衡關(guān)系，即每繪制一條聯(lián)結(jié)線，說(shuō)明經(jīng)歷一個(gè)理論級(jí)，故所作聯(lián)結(jié)線的數(shù)目 n即為所需的理論級(jí)數(shù)； ?溶劑總用量為各級(jí)溶劑用量之和。各級(jí)溶劑用量可以相等，也可以不等，但據(jù)計(jì)算知，只有在各級(jí)溶劑用量相等時(shí)，達(dá)到一定的分離程度，溶劑的總用量為最少； ?若溶劑中含有 A、 B組分，則其組成點(diǎn)位于靠近頂點(diǎn) S的三角形內(nèi)均相區(qū)； ?若溶劑中只含有 A組分，則其組成點(diǎn)位于靠近頂點(diǎn) S 的 AS邊上； ?若溶劑中只含有 B組分，則其組成點(diǎn)位于靠近頂點(diǎn) S 的 BS邊上。 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 49/100 B、 S不互溶或互溶度極小時(shí)的理論級(jí)數(shù)－ 直角坐標(biāo)圖解法 ： 對(duì)第 i級(jí)作溶質(zhì) A的物料衡算： 上式為操作線方程，表示離開(kāi)任一級(jí)萃取相組成 Yi與萃余相組成 Xi間關(guān)系。此線為斜率為 B/S， 過(guò)點(diǎn)(Xi1,YS)的直線。 據(jù)理論級(jí)的假定，離開(kāi)任一級(jí)的Yi,Xi處于平衡狀態(tài)，則操作線與分配曲線的交點(diǎn)為 (Xi,Yi)。 因此，從第一級(jí)開(kāi)始，連續(xù)繪制操作線，至第 n級(jí)止。 i S,YS S,Yi B,Xi1 B,Xi ?????? ??????????SiiiiiSiYXSBXSBYSYBXSYBX11Xi Xi1 X Y YS Yi 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 50/100 B、 S不互溶或互溶度極小時(shí)的理論級(jí)數(shù)（續(xù)） 圖解步驟： ?在 Y～ X直角坐標(biāo)中繪制分配曲線； ?作第一級(jí)操作線。過(guò)點(diǎn) (XF,YS)，斜率為 B/S的直線，交分配曲線與點(diǎn) E1； ?作第二級(jí)操作線。過(guò)點(diǎn) E1作垂線，交 Y=YS于點(diǎn) V(X1,YS)， 過(guò)點(diǎn) V(X1,YS) ， 斜率為 B/S的直線，交分配曲線與點(diǎn) E2； ?重復(fù)上述步驟至 Xn≤X為止。 ?操作線數(shù)目即為理論級(jí)數(shù)。 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 51/100 多級(jí)逆流萃取 Continuous countercurrent multistage extraction的計(jì)算 原料液 F以相反方向從第一級(jí)加入，逐次通過(guò)各級(jí)后，溶質(zhì)組成逐級(jí)下降，萃余相由最后一級(jí)排出。萃取劑 S在最后一級(jí)加入，逐次通過(guò)各級(jí)，溶質(zhì)組成逐級(jí)提高，萃取相最終由第一級(jí)排出；萃取相 E1及萃余相 Rn經(jīng)脫除溶劑后得到 E′ 和 R′ ， 溶劑則返回循環(huán)使用。 萃取 逆流 . sw f2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 52/100 多級(jí)逆流萃取的特點(diǎn)： ?第一級(jí)中 ， 萃取相與含溶質(zhì) A最高的原料液接觸 ， 使 最終萃取相 E1中的 A組分含量達(dá)到最高； ?最后一級(jí)中 ， 萃余相 Rn1與含溶質(zhì) A最少的新鮮溶劑相接觸 ， 因而使 最終萃余相 Rn中的 A組分降到最低 。 因此該流程 可用較少的萃取劑達(dá)到較高的萃取率 ， 應(yīng)用較廣 。 多級(jí)逆流萃取為連續(xù)操作過(guò)程 ， 可 在多級(jí)混合 —澄清槽中進(jìn)行 ， 亦可在 塔式設(shè)備中進(jìn)行 。 計(jì)算內(nèi)容： 已知 原料液量 F(kg/h)及其組成 xF， 選定溶劑用量 S及其組成 ys的條件下， 計(jì)算 最終萃余相組成降至規(guī)定值 xn時(shí)所需的 理論級(jí)數(shù) 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 53/100 SR S yS En yn E3 y3 E2 y2 E1 y1 SE xF F x1 R1 x2 R2 xn1 Rn1 xn Rn 1 2 n B、 S部分互溶物系 (I類 ) 原理： 總物料衡算： F+S=E1+Rn 即 FE1=RnS 第一級(jí)物料衡算： F+E2=R1+E1 即 FE1=R1E2 第二級(jí)物料衡算： R1+E3=R2+E2 即 R1E2=R2E3 第 n級(jí)物料衡算： Rn1+S=Rn+En 即 Rn1En=RnS 可得： FE1=R1E2=R2E3=……=RiEi+1=……=Rn1En=RnS=Δ 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 54/100 FE1=R1E2=R2E3=……=RiEi+1=……=Rn1En=RnS=Δ 表明：離開(kāi)任一級(jí)的萃余相流量 Ri與進(jìn)入該級(jí)的萃取相流量 Ei+1之差恒為常數(shù)△。 Δ 可視為通過(guò)每一級(jí)的 “ 凈流量 ” ，為一虛擬量。 因 FE1=Δ ， 故 F、 E Δ 三點(diǎn)據(jù)杠桿規(guī)則知必在一條直線上，這條直線即為第 1級(jí)操作線。 同理， Δ 點(diǎn)也位于其它各操作線上，即 Δ 點(diǎn)為各條操作線上的共有點(diǎn)，稱為操作點(diǎn)。即對(duì)任意一級(jí)，均存在共同的操作點(diǎn)△。 A B S F E1 En Rn R1 Δ E2 2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 55/100 圖解步驟： ?繪制溶解度曲線及輔助曲線； ?據(jù) F,xF,S,yS， 確定點(diǎn)F,S,M位置； ?由規(guī)定的最終萃余相組成 xn確定 Rn點(diǎn)，連 Rn、 M延長(zhǎng)，交溶解度曲線于E1(離開(kāi)第一級(jí)的萃取相 )； ?由 FE SRn的延長(zhǎng)線交點(diǎn)確定 Δ的位置； )(x)(xERREnn2111規(guī)定讀圖重復(fù)至延長(zhǎng)線交溶解度曲線于由 輔助曲線?????? ?? ?2021年 12月 1日 第五章 液－液萃取 56/100 〖說(shuō)明〗 ?每使用一次平衡關(guān)系，表明需要一個(gè)理論級(jí)數(shù)，即理論級(jí)數(shù)＝聯(lián)結(jié)線數(shù) ?Δ的位置與 F、 xF、 S、 yS、 xn、 聯(lián)結(jié)線斜率等因素有關(guān)，可能在三角形左側(cè)，也可能在三角形右側(cè)。 當(dāng) S/F較小 時(shí)，F(xiàn)E1=Δ0， 即 F點(diǎn)為 E Δ的和點(diǎn)，此時(shí) Δ