萃取第四章4.3部分互溶物系的萃取计算
1 第四章 萃 取 4.3 部分互溶物系的萃取计算
回顾1、萃取的依据：利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。2、三角坐标表示方法：0.2各顶点表示纯组分：0.80.4每条边上的点为两组分混合物0.60.6三角形内的各点代表不同组成的0.490.8三元混合物。0.2BS0.60.40.20.87
2 回 顾 1、萃取的依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。 2、三角坐标表示方法： ▲ 各顶点表示纯组分； ▲ 每条边上的点为两组分混合物； ▲ 三角形内的各点代表不同组成的 三元混合物。 A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8
杠杆定律3、描述两个混合物C和D形成一个新的混合物M时，可或者一个混合物M分离为C和D两个混合物时，其质量之间的关系。分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即：CMDMDMD/M=C/D=C/M =CDCMCDACMMBB3
3 3、 杠杆定律 描述两个混合物C和D形成一个新的混合物M时，或者一个 混合物M分离为C和D两个混合物时，其质量之间的关系。 分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即： CM DM C / D = CD DM C / M = CD CM D / M = A B S D C M A B S F M
4、液-液平衡关系A组成落在单相区的三元混合物形单相区0.20.8成一个均匀的液相：0.40.6组成落在双相区的三元混合物所0.6两相区0.4形成的两互成平衡的液相，被称为共0.8轭相，其组成分别由R和E点表示0.2OEMR联结线：联结E、R两点的直线。BS0.80.60.40.2对任何B、S的两相混合物，当加入A的量使混合液恰好变为均相的点称为混溶点。两个共轭相组成相同时的混溶点被称为临界混溶点。联结线混溶点溶解度曲线2)310临界混溶点(褶点)萃取相和萃余相544
4 4、 液-液平衡关系 A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 R E M 单相区 两相区 组成落在单相区的三元混合物形 成一个均匀的液相； 组成落在双相区的三元混合物所 形成的两互成平衡的液相，被称为共 轭相 ，其组成分别由 R 和 E 点表示； 联结线 ：联结E、R两点的直线。 对任何B、S的两相混合物，当加入A的量使混合液恰好变 为均相的点称为混溶点。 两个共轭相组成相同时的混溶点被称为临界混溶点 。 ① 溶解度曲线 ② 联结线 ③ 混溶点 ④ 临界混溶点(褶点) ⑤ 萃取相和萃余相
5、辅助曲线A.PEE-EARRRRRRRRBBS可利用已知共轭相中任一相的组成，辅助线得出另一相的组成。5
5 5、辅助曲线 A B S R1 E1 P R2 E2 E3 E4 R3 R4 A B S R1 E1 P R2 E2 E3 E4 R3 R4 已知共轭相中任一相的组成，可利用 辅助线得出另一相的组成
6.温度对相平衡的影响相图上两相区的大小，不仅取决于物系本身的性质，而且与操作温度有关。一般情况下，温度上升，互溶度增加，两相区减小，不利于萃取操作。温度特别高时，两相区会完全消失，致使萃取分离不能进行。7、分配曲线：取A组分在萃取相中的浓度为y，在萃余相中的浓度为x绘制曲线，即分配曲线，斜率等于分配系数。6
6 6.温度对相平衡的影响 相图上两相区的大小，不仅取决于物系本身的性质，而 且与操作温度有关。一般情况下，温度上升，互溶度增加，两 相区减小，不利于萃取操作。温度特别高时，两相区会完全消 失，致使萃取分离不能进行。 取A组分在萃取相中的浓度为y，在萃余相中的浓度为x ， 绘制曲线，即分配曲线，斜率等于分配系数。 7、分配曲线：
8、分配系数(Distribution coefficient)一定温度下，A组分在互成平衡的两液相中的浓度比A组分在萃取相中的浓度YAkg =YBka=组分在萃余相中的浓度XBXA一般k不为常数，而随温度、溶质A的浓度变化。在A浓度变化不大和恒温条件下，k可视为常数（平衡常数m），其值由实验测得
7 8、分配系数（Distribution coefficient） A A A x y k = = 组分在萃余相中的浓度 组分在萃取相中的浓度 Ａ Ａ B B B x y k = 一般 kA不为常数，而随温度、溶质 A 的浓度变化。 在 A 浓度变化不大和恒温条件下，kA 可视为常数（平衡常 数 m），其值由实验测得。 一定温度下，A 组分在互成平衡的两液相中的浓度比
4.2.3萃取剂的选择1.萃取剂的选择性与选择性系数β（Selectivitycoefficient）两相平衡时，萃取相E中A、B组成之比与萃余相R中A、B组成之比的比值。YAk.XATYPB-B1XBXAKDYBkBXB> ka↑,kp,β↑。>β表示S对A、B组分溶解能力差别，即A、B的分离程度。> kB一定: ka个, β个。> ka一定: kp,β个。可增加分离效果。选择与稀释剂互溶度小的溶剂，8
8 4.2.3 萃取剂的选择 1.萃取剂的选择性与选择性系数 β （Selectivity coefficient） kA↑，kB ↓ ，β ↑。 β 表示 S 对 A、B 组分溶解能力差别，即 A、B 的分离程度。 kB一定：kA ↑，β ↑。 kA一定：kB ↓，β ↑。 两相平衡时，萃取相 E 中 A、B 组成之比与萃余相 R 中 A、 B 组成之比的比值。 A B A B / / x x y y β = A A A x y k = B A k k β = B B B x y k = 选择与稀释剂互溶度小的溶剂，可增加分离效果
2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度AYmaxmaxBBSB、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。9
9 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。 2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度 ymax ’ ymax ’
3、萃取剂的选择化学稳定性萃取剂应不易水解和热解，耐酸、碱、盐、氧化剂或还原剂，腐蚀性小。在原子能工业中，还应具有较高的抗辐射能力。物理性质(1)溶解度：萃取剂在料液相中的溶解度要小。(2)密度：！密度差大，有利于分层，不易产生第三相和乳化现象，两液相可采用较高的相对速度逆流。(3)界面张力：界面张力大，有利于液滴的聚结和两相的分离；另一方面，两相难以分散混合，需要更多外加能量。由于液滴的聚结更重要，故一般选用使界面张力较大的萃取剂。(4)粘度：低粘度有利于两相的混合与分层，流动与传质，对萃取有利。对大粘度萃取剂，可加入其它溶剂进行调节。10
10 3、萃取剂的选择 化学稳定性 (1) 溶解度：萃取剂在料液相中的溶解度要小。 (2) 密度：密度差大，有利于分层，不易产生第三相和乳化现 象，两液相可采用较高的相对速度逆流。 (3) 界面张力：界面张力大，有利于液滴的聚结和两相的分离； 另一方面，两相难以分散混合，需要更多外加能量。由于液 滴的聚结更重要，故一般选用使界面张力较大的萃取剂。 (4) 粘度：低粘度有利于两相的混合与分层，流动与传质，对 萃取有利。对大粘度萃取剂，可加入其它溶剂进行调节。 萃取剂应不易水解和热解，耐酸、碱、盐、氧化剂或还原 剂，腐蚀性小。在原子能工业中，还应具有较高的抗辐射能力。 物理性质