11 液液萃取(溶剂萃取)Liquid-liquidextraction(Solventextraction)、液液萃取过程:1、液液萃取原理:根据液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异,而对液体混合物实施分离的方法,也是重要的单元操作之一。溶质A+ 萃取剂S——————〉 S+A(B) 萃取相Extract分层稀释剂B B+A(S…少量) 萃余相Raffinate(残液)一般伴随搅拌过程=形成两相系统,并造成溶质在两相间的不平衡则萃取的本质:液液两相间的传质过程,即萃取过程是溶质在两个液相之间重新分配的过程,即通过相际传质来达到分离和提纯。溶剂extractant(solvent)S的基本条件:a、S不能与被分离混合物完全互溶,只能部分互溶;b、溶剂具有选择性,即溶剂对A、B两组分具有不同溶解能力。即(萃取相内)(萃余相内)最理想情况:B与S完全不互溶=如同吸收过程:B为惰性组分相同:数学描述和计算实际情况:三组分分别出现于两液相内,情况变复杂2、工业萃取过程:萃取不能完全分离液体混合物,往往须精馏或反萃取对萃取相和萃余相进行分离,而溶剂可循环使用。实质:将一个难于分离的混合物转变为两个易于分离的混合物举例:稀醋酸水溶液的分离:萃取剂:醋酸乙酯3、萃取过程的经济性:取决于后继的两个分离过程是否较原液体混合物的直接分离更容易实现(1)萃取过程的优势:(与精馏的关系)a、可分离相对挥发度小或形成恒沸物的液体混合物;b、无相变:液体混合物的浓度很低时,精馏过于耗能(须将大量B汽化);c、常温操作:当液体混合物中含有热敏性物质时,萃取可避免受热;d、两相流体:与吸附离子交换相比,操作方便。(2)萃取剂的选择——萃取过程的经济性a、分子中至少有一个功能基,可以与被萃取物质结合成萃合物;b、分子中必须有相当长的烃链或芳香环,可使萃取剂和萃合物容易溶解于有机相,一般认为萃取剂的分子量在350-500之间 较为合适。c、对A溶解能力(萃取容量)强=S用量少,要求萃取剂功能基多、适宜的分子量;d、S对A、B选择性高;e、S与A的相对挥发性大=后继精馏分离的R小;f、S在被分离混合物中溶解度小,易分层,不产生第三相以及不发生乳化现象=萃余相中S回收费用少;g、化学稳定性强——不易水解、加热分解、耐酸碱盐氧化剂还原剂等;腐蚀性小,甚至抗辐射能力,无毒性,无刺激性,不易燃,难挥发,操作安全,经济易得但有机萃取剂使得工业废水中的化学耗氧量COD和生物耗氧量BOD明显增加,随着环保的高要求,它的选取应综合考虑。(3)常用萃取剂:可分为:a、中性含磷萃取剂:磷酸三丁酯(TBP)、三辛基氧膦(TOPO)和三烷基氧膦等;b、中性含氧萃取剂:仲辛醇、***异丁基***(MIBK)、乙酸丁酯等分别属于醚类、醇类、醛类、***类、酯类、醇醚类的有机溶剂;c、中性含硫萃取剂:亚砜类和硫膦类有机溶剂,常见的有二辛基亚砜(DOSO)和石油亚砜(PSO);d、酸性有机磷类萃取剂:二(2-7,基己基)磷酸(D2EHPA)和2—乙基己基磷酸单(2—乙基己基)酯(HEHEHP)等。e、***类萃取剂f、螯合萃取剂g、有机羧酸h、有机磺酸萃取剂二、两相接触方式:设备分类:1、微分接触式differentialcontacting:如喷洒萃取塔:逆流接触传质过程2、分级接触式stagewise:如混和沉降槽mixer-settler混合器:搅拌沉降槽:分层a、单级萃取single-stage:即一个理论级,只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合;b、多级接触:错流: 溶剂:并联;溶液:串联优点:操作简单,萃取率较高,但溶剂用量大;逆流:优点:由传质推动力最大T=设备容积小或S用量小三、液液萃取的特点:同精馏和吸收过程相比1、萃取过程中相互接触的两相均为液相;2、影响因素有:两液相的密度差、表面张力、粘度,水相和有机相对设备材质的亲和性;故气液传质设备用于液液接触时,效率并不高;如:Pall环和Intalox填料并不适合;因液液过程的传质是在分散相液滴群和连续相之间进行的,要求填料能很好地分散液滴群,且表面不被分散相浸润,以防止液滴群的聚集。而气液传质是在填料表面完成的,要求液相能很好地浸润填料表面,并且填料提高很大的有效传质面积。3、轴向混合(纵向混合)的影响很重要,尤其是在微分逆流萃取过程。轴向混合:即导致两相流动的非理想性并使两相在萃取设备内的停留时间分布偏离活塞流的现象,包括返混和前混等各种现象。返混:下降连续相局部速度过大,会夹带分散相液滴,引起分散相返混;分散相液滴上升速度较大,会引起其周围连续相的返混;前混:若分散相液滴大小不均,若在萃取塔中作为轻相上升,液滴的上升速