萃取习题及解答 l、出下表中序号1、4、7的选择性系数。 丙酮(A)一水(B)一三氯乙烷(S)在25℃下的平衡数据(质量%) 氯乙烷相 序号 %B %s %6B %s 8.75 0.32 80.16 1.33 27.63 71.33 2.40 35.73 62.67 48.21 4.26 47.53 7 50.20 57.40 8.90 70 解:①B=(y/x)/(yB/x)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06 ④B=(yM/x)/(y/x)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51 ⑦B=(yM/x)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.0 2、现有含15%(质量)醋酸的水溶液30kg,用60kg纯乙醚在25℃下作单级 萃取,试求 (1)萃取相、萃余相的量及组成; (2)平衡两相中醋酸的分配系数,溶剂的选择性系数。 在25℃下,水(B)-醋酸(A)-乙醚(S)系统的平衡数据如下表(均以质量%表示) 水 醋酸 乙醚 水 醋酸 乙醚 88.0 3.6 3.8 92.6 84.0 7.2 78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3 10.4 l1.9 55.7 16.4 47.7 解:
萃取习题及解答 1、出下表中序号 1、4、7 的选择性系数。 丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）在 25℃下的平衡数据（质量％） 序号 水 相 三 氯 乙 烷 相 ％A ％B ％S ％A ％B ％S 1 5.96 93.52 0.52 8.75 0.32 90.93 2 10.00 89.40 0.60 15.00 0.60 84.40 3 13.97 85.35 0.68 20.78 0.90 78.32 4 19.05 80.16 0.79 27.66 1.33 71.01 5 27.63 71.33 1.04 39.39 2.40 58.21 6 35.73 62.67 1.60 48.21 4.26 47.53 7 46.05 50.20 3.75 57.40 8.90 33.70 解： ①β=(yA/xA)/(yB/xB)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06 ④β=(yA/xA)/(yB/xB)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51 ⑦β=(yA/xA)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.03 2、现有含 15％（质量）醋酸的水溶液 30kg，用 60 kg 纯乙醚在 25℃下作单级 萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量及组成； （2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。 在 25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示） 水 层 乙 醚 层 水 醋酸 乙醚 水 醋酸 乙醚 93.2 0 6.7 2.3 0 97.7 88.0 5.1 6.9 3.6 3.8 92.6 84.0 8.8 7.2 5.0 7.3 87.7 78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3 72.1 18.4 9.5 10.4 18.1 71.5 65.0 23.1 11.9 15.1 23.6 61.3 55.7 27.9 16.4 23.6 28.7 47.7 解：
A() X入 (1)①作溶解平衡曲线,并作几条连结线 ②作F点,连结FS,测量其长度 ③求作M点,F+S=M,MF/MS=S/F=60/30=2,故M三等分FS,且靠 近S ④过M点作平衡连结线,得萃取相E和萃余相R的组成点 ⑤量出线段RE、ME长度 R/E= ME/ MR R=M* ME/RE=26 4kg E=M-R=63. 6kg ⑥从图上读出 萃取相Ey=0048y=0.040ys=0.912 萃余相RxA=0.063x8=0.860xs=0077 (2)k=y/xA=0.0480.063=0762 B=(y/x)/(yB/x)=(0.048/0.063)/(0.040/0.860)=16.381 3、醋酸水溶液100kg,在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取,原料液含醋酸x =0.20,欲使萃余相中中醋酸ⅹk=0.1(均为质量分率)。试求: (1)萃余相及萃取相的量和组成 (2)溶剂用量S 已知25℃下物系的平衡关系为yA=1.356×A20 s=1.618-0.6399ey xs=0.067+1.43xA223 式中y—一与萃余相醋酸浓度ⅹk成平衡的萃取相醋酸浓度 ys一一萃取相中溶剂的浓度 xs—一萃余相中溶剂的浓度 yA,ys,xs均为质量分数
（1）①作溶解平衡曲线，并作几条连结线 ②作 F 点，连结 FS，测量其长度 ③求作 M 点，F+S=M，MF / MS =S/F =60/30=2，故 M 三等分 FS，且靠 近 S ④过 M 点作平衡连结线，得萃取相 E 和萃余相 R 的组成点 ⑤量出线段 RE、ME 长度 R/E= ME / MR R=M* ME /RE=26.4kg E=M-R=63.6kg ⑥从图上读出： 萃取相 E yA =0.048 yB=0.040 ys =0.912 萃余相 R xA =0.063 xB =0.860 xS =0.077 （2）kA= yA/xA =0.048/0.063=0.762 β=(yA/xA)/(yB/xB)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.381 3、醋酸水溶液 100 kg，在 25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取，原料液含醋酸χ ƒ =0.20，欲使萃余相中中醋酸χA =0.1（均为质量分率）。试求： （1）萃余相及萃取相的量和组成； （2）溶剂用量 S。 已知 25℃下物系的平衡关系为УA =1.356χA 1.201 УS =1.618-0.6399e 1.96УA χS =0.067+1.43χA 2.273 式中 УA ——与萃余相醋酸浓度χA 成平衡的萃取相醋酸浓度； УS ——萃取相中溶剂的浓度； χS ——萃余相中溶剂的浓度； УA ，УS ，χS 均为质量分数。 解：
A(秘 B a.xA=0.1 yA=1.356xA1201=0.085 ys=1.618-0.6399ey=0.862Xs=0.067+1.43x2=0.075 b.作溶解度平衡曲线,找出萃余相萃取相的组成点R、E C.连结RE,与FS交于点M,测量M,MR,MS,M的长度。 d.解方程组①RE=ME/MR②R+E=F+S③F/S=M/MF 代入即①R=0.6266E②R+E=100+S③100/S=0.7930 解得R=87kgE=139kg e.故萃余相的量是R=87kg,其组成为xk=0.1,xB=0.825,x=0.075 萃取相的量是E=139kg,其组成为yA=0.085,y=0.053,ys==0.0862 溶剂用量S=126kg。 4、将例2中的萃取剂分为两等分,即每次0.75kg水/kg原料液,进行两级错流 萃取,将所得结果与例2对比。 解:
a. χA=0.1 УA =1.356χA 1.201 =0.085 УS =1.618-0.6399e 1.96УA =0.862 χS =0.067+1.43χA 2.273=0.075 b.作溶解度平衡曲线，找出萃余相萃取相的组成点 R、E。 c.连结 RE，与 FS 交于点 M，测量 ME，MR，MS，MF 的长度。 d.解方程组①R/E= ME / MR ②R+E=F+S ③F/S= MS / MF 代入即①R=0.6266E ②R+E=100+S ③100/S=0.7930 解得 R=87kg E=139kg S=126kg e.故 萃余相的量是 R=87kg ，其组成为χA =0.1，χB=0.825, χS=0.075 萃取相的量是 E=139kg, 其组成为УA =0.085，УB=0.053，УS ==0.0862 溶剂用量 S=126kg。 4、将例 2 中的萃取剂分为两等分，即每次 0.75kg 水/kg 原料液，进行两级错流 萃取，将所得结果与例 2 对比。 解：
①作F点,连接FS测量其长度。 ②作M点 S/F=MF/MS=0.75MF=(0.75/1.75)*FS=0.429FS ③过M点作平衡连结线,得离开第一级萃取器的萃余相组成R1和萃取相组 成E,并测量ME1,MR1。 ④萃余相R=M*(M1E1/R1E1)=0.81F。 ⑤进入第二级萃取器总物料流量M=R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F ⑥连结RS,测量其长度。 ⑦作M2SM=R/M*RS=(0.81F)/(1.56F)*RS=0.519R1S ⑧过M作平衡连结线,得第二级萃余相组成R2和萃取相组成E2。 ⑨连结SR2并延长交AB于R,连结SE2并延长交AB于E ⑩由图可知,y’=0.63,x’=0.13 E/R=FR/FE=(xx)/(y-xr)=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5 E+R=F 所以E'/F=1/3, R'/F=2/3。 5、若例2中改用两级逆流萃取,萃取剂的用量不变,求所得结果,并与上题比 解:
①作 F 点，连接 FS 测量其长度。 ②作 M1点 S1/F=M1F/M1S=0.75 M1F=(0.75/1.75)* FS =0.429 FS 。 ③过 M1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成 R1和萃取相组 成 E1，并测量 M1E1 ，M1R1。 ④萃余相 R1=M1*（ M 1E1 / R1E1 ）=0.81F。 ⑤进入第二级萃取器总物料流量 M2= R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F。 ⑥连结 R1S，测量其长度。 ⑦作 M2 SM2= R1/M2* R1S =（0.81F）/（1.56F）* R1S =0.519 R1S 。 ⑧过 M2作平衡连结线，得第二级萃余相组成 R2和萃取相组成 E2。 ⑨连结 SR2并延长交 AB 于 R´，连结 SE2并延长交 AB 于 E´。 ⑩由图可知，y’=0.63， x’=0.13 E´/R´= FR' / FE' =（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5 E´+R´=F 所以 E´/F=1/3， R´/F=2/3 。 5、若例 2 中改用两级逆流萃取，萃取剂的用量不变，求所得结果，并与上题比 较。 解:
tO s ①求作M点,MF/MS=S/F=1 ②两级逆流萃取,萃取剂用量不变,可知R时的ⅹA与例2中一致即ⅹk=0.15, 得平衡连结线RE1 ③连结EM并延长交溶解度平衡曲线于点R2 ④过R作平衡连结线RE2 ⑤连结SR2,SE2并延长交AB于R′,E'。 ⑥由图可知,x’=0.08 y=0.64 E'/R'=FR/FE=(xx)/(y-xr)=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647 E +R=F 所以E′=0.39F,R=0.61F 6、以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30%降到5%(重 量%),萃取剂可以认为是纯态,其流量为原料液的两倍,应用三角形图解法求 出所需的理论级数。操作温度为20℃,此温度下的平衡数据如下表所示。 醋酸(A)-水(B)-二异丙醚(S)在20℃下的平衡数据(质量 异丙醚相 序号 %A %s %B 0.69 2.7 98.4 91.7 1.9 13.30 93.3 3.4 l1.40 37.00 58.6 4.4 21.60 44.30 46.40 15.1 48.7
①求作 M 点， MF / MS =S/F=1.5 ②两级逆流萃取，萃取剂用量不变，可知 R1时的χA 与例 2 中一致即χA=0.15， 得平衡连结线 R1E1 ③连结 E1M 并延长交溶解度平衡曲线于点 R2 ④过 R2作平衡连结线 R2E2 ⑤连结 SR2，SE2并延长交 AB 于 R´，E´。 ⑥由图可知，x’=0.08, y’=0.64 E´/R´= FR' / FE' =（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647 E´+R´=F 所以 E´=0.39F , R´=0.61F 。 6、以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由 30％降到 5％（重 量％），萃取剂可以认为是纯态，其流量为原料液的两倍，应用三角形图解法求 出所需的理论级数。操作温度为 20℃，此温度下的平衡数据如下表所示。 醋酸（A）-水（B）-二异丙醚（S）在 20℃下的平衡数据（质量％） 序号 水 相 异 丙 醚 相 ％A ％B ％S ％A ％B ％S 1 0.69 98.1 1.2 0.18 0.5 99.3 2 1.4 97.1 1.5 0.37 0.7 98.9 3 2.7 95.7 1.6 0.79 0.8 98.4 4 6.4 91.7 1.9 1.9 1.0 97.1 5 13.30 84.4 2.3 4.8 1.9 93.3 6 25.50 71.1 3.4 11.40 3.9 84.7 7 37.00 58.6 4.4 21.60 6.9 71.5 8 44.30 45.1 10.6 31.10 10.8 58.1 9 46.40 37.1 16.5 36.20 15.1 48.7
解: A5贴) 入 x=0.30在相图上定出F点,连结FS,测其长度 ②求作M点,MF/MS=S/F=2,故M三等分FS,且靠近S ③按末级ⅹ=0.05,在溶解度曲线上找出R点,连结RM并延长与溶解度 曲线相交,得离开第一级的萃取相浓度点E ④连结FE1并延长,连结RS并延长,交于点D ⑤过E点作平衡连结线,得R1,此为第一级 ⑥连结RD,与溶解度曲线交于点E2,过E2作平衡连结线RE2,此为第 二级 ⑦按照⑥继续作图直至R时,萃余相的溶质浓度x=0.05 ⑧故所需要理论级数为7级
解： ① xf=0.30 在相图上定出 F 点，连结 FS，测其长度 ②求作 M 点， MF / MS =S/F=2，故 M 三等分 FS，且靠近 S ③按末级 xN=0.05,在溶解度曲线上找出 RN点，连结 RNM 并延长与溶解度 曲线相交，得离开第一级的萃取相浓度点 E1 ④连结 FE1并延长，连结 RNS 并延长，交于点 D ⑤过 E1点作平衡连结线，得 R1，此为第一级 ⑥连结 R1D，与溶解度曲线交于点 E2，过 E2作平衡连结线 R2E2，此为第 二级 ⑦按照⑥继续作图直至 R7时，萃余相的溶质浓度 x7=0.05 ⑧故所需要理论级数为 7 级