《分离工程》5.液液萃取-05.pptVIP

第五章 液液萃取 简介 液液萃取也称溶剂萃取,是一个重要的传质分离过程.在液液萃取过程中,含有待分离组分(溶质A)的液相(料液F,为溶质A溶解于载体C的溶液,萃取后成为萃余相),与另一个与之不相溶或部分互溶的液相(溶剂S)接解后,由于溶剂S也能溶解溶质A,但不能或极少溶解C,溶质A通过相间传质进入S,成为萃取相E,从而实现对溶质A的提取,即溶质A与C的分离.该过程是一个包含A,C和S的三元体系的萃取过程. 如果料液中含有多种溶质,由于S对他们的溶解度是不同的,也可实现对他们的分离. F(C+A)FeedC-Carrier 由于溶质A在两个液相中受分配平衡的限制，通常通过一次液-液平衡接触后不能完全达到分离或提取率的要求，在这种情况下需要通过多级逆流接触才能达到。 最早的液-液萃取实践产生于古罗马时代，当时采用熔融的铅为溶剂，从熔融的铜中分离金和银，然后在采用硫酸选择性的溶解银，分别得到金和银。 1903年，L.Edeleanu用液态的二氧化硫作为萃取剂，从煤油中萃取芳烃，以生产清洁的液体燃料，这是萃取的第一次工业应用。 对于萃取的大规模研究和开发始于二次世界大战时期，当时由于原子能应用和研究的需要，对于铀、钍等放射性元素进行了萃取提取和分离的进行了开发研究，开发研究了具有良好分离性能的萃取剂（溶剂），并发展了相的萃取设务如脉动塔和混合澄清槽等，使萃取技术迅速走向了大规模化的工业生产。 现在萃取技术已在各方面获得广泛的应用 炼油和石化工业中石油馏分的分离和精制，如烷烃和芳烃的分离、润滑油的精制等； 湿法冶金中铀、钍及钚等放射性元素、稀士、铜等有色金属、金等贵金属的分离和提取； 磷和硼等无机资源的提取和净化； 医药工业中多种抗生素和生物碱的分离； 食品工业中有机酸的分离和精制； 环保处理有有害物质的脱除等。 5.1 萃取过程与萃取剂 液液萃取： 利用溶液中溶质组分在两个相间的不同分配关系，通过相间传质使组分从一个液相转移到另一液相，达到分离的目的。 根据萃取机理,萃取分四种类型: 简单分子萃取:是简单的物理分配过程,被萃取组分以一种简单分子的形式在两相间分配.被萃取组分在两相中均以中性分子形式存在,溶剂与被萃取组分之间不发生化学反应. 中性溶剂络合萃取:被萃取物是中性分子,萃取剂也是中性分子,萃取剂与被萃取物结合成为中性溶剂络合物而进入有机相. 酸性阳离子交换萃取:萃取剂为一弱酸性有机酸或酸性螯合剂。被萃取物一般为金属离子，金属离子在水相中以阳离子或能解离为阳离子的络合离子形式存在，金属离子与萃取剂反应生成中性螯合物。 离子络合萃取：被萃取物是金属以络合阴离子形式进入有机相，萃取剂与氢离子结合成阳离子，然后两者构成离子缔合体系进入有机相。 5.1.2 萃取流程 5.1.3 萃取剂 萃取剂必备两个条件： （1）萃取剂分子至少有一个萃取功能基，通过它与被萃取物形成萃合物。常见的功能基有O、N、P、S等。 （2）萃取剂分子必须有相当长的链烃或芳烃，其目的是使萃取剂及萃合物易溶于有机溶剂，而难溶于水。 萃取剂分类： 中性络合萃取剂，如醇、酮、醚、酯、醛及烃类。 酸性萃取剂，如羧酸、磺酸、酸性磷酸酯等 螯合萃取剂，如羟肟类化合物 离子对萃取剂，主要是叔胺和季胺盐 5.1.4 萃取过程的特点： 溶液中各组分的熔点或沸点非常接近或某此组分形成共沸物； 被分离物的浓度很低，如油脂中的色素和激素； 高沸点低含量物质的分离； 热敏性物质的分离 有机或水溶液中无机物质的分离。 例5-1: 萃取剂:二甲基酰胺(DMF)+水 料 液:苯(B)+正庚烷(H) 平衡级:5;平均分配系数 5.3 其它萃取技术 5.3.1 超临界流体萃取 5.3.2 反胶团萃取 5.3.3 双水相萃取 5.3.1 超临界流体萃取 什么是超临界流体? 超临界液体(SCF)是指物质的压力和温度同时超过其临界压力(Pc)和临界温度(Tc)的流体.即T﹥Tc, P﹥Pc 超临界流体萃取（SFE）： 是指以超临界液体为萃取剂，从液体或固体中 提取出某种高沸点的成分，以达到分离和提纯的新型分离技术。 特点：萃取效率高、能耗低、产物易分离。 超临界萃取的发展 1879年Hanney和Hogarth研究了非挥发性无机盐，如氯化钴、碘化钾、溴化钾等在超临界乙醇中的溶解现象。 1905年Buchner首先研究了萘在超临界CO2中的溶解。接着人们研究了蒽、菲、樟脑苯甲酸等挥发性挥发性有机物在超临界CO2、甲烷、乙烷、乙烯、三氟甲烷中的溶解现象。 1955年，Todd和Eling提出了超临界流体用于分离的理论，同时出现了相