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液液萃取的基本原理

一、基本概念

液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异,而达到混合物分离的目的。萃取属于传质过程。本章主要讨论双组分均相液体混合物(A+B)的萃取过程。

所选用溶剂称为萃取剂S,混合液中被分离出的组分称为溶质A,原混合液中与萃取剂不互溶或仅部分互溶的组分称为原溶剂B。操作完成后所获得的以萃取剂为主的溶液称为萃取相E,而以原溶剂为主的溶液称为萃余相R。除去萃取相中的萃取剂后得到的液体称为萃取液E’,同样,除去萃余相中的萃取剂后得到的液体称为萃余液R’。

可见,萃取操作包括下列步骤:(1)原料液(A+B)与萃取剂的混合接触;(2)萃取相E与萃余相R的分离;

(3)从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。

二、萃取在工业生产中的应用

1.溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸物,采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很大的回流比,操作费用高,设备过于庞大或根本不能分离。

2.组分的热敏性大,采用蒸馏方法易导致热分解、聚合等化学变化。

3.溶液沸点高,需要在高真空下进行蒸馏。

4.溶液中溶质的浓度很低,用蒸馏方法能耗太大,经济上不合理。

液-液萃取技术的应用不限于以上几个方面,而是有着广泛的前景。萃取与蒸馏两种分离方法可以互相补充。实践证明,适当选用蒸馏或萃取,几乎所有液体混合物都能有效而经济的实现组分间的完全分离。

三、液-液平衡关系

液-液萃取至少涉及三种物质,即原料液中的溶质A和原溶剂B,以及萃取剂S。加入的萃取剂与原料液(A+B)形成的三组分物系有三种类型。(1)溶质A完全溶于原溶剂B及萃取剂S中,但萃取剂S与原溶剂B完全不互溶,形成一对完全不互溶的混合液;(2)萃取剂S与原溶剂B部分互溶,与溶质A完全互溶,形成一对部分互溶的混合液;(3)萃取剂S不仅与原溶剂B部分互溶而且与溶质A也部分互溶,形成两对部分互溶的混合液。

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