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第十一章 液液萃取 第一节 概 述 11-1-1 液液萃取过程 液液萃取原理 液液萃取是分离液体混合物的一种方法，利用液体混合物各组分在某溶剂中溶 解度的差异而实现分离。 设有一溶液内含A 、B 两组分，为将其分离可加入某溶剂S。该溶剂S 与原溶液不互溶或只是 部分互溶，于是混合体系构成两个液相，如图11-1 所示。为加快溶质A 由原混合液向溶剂的传递， 将物系搅拌，使一液相以小液滴形式分散于另一液相中，造成很大的相际接触表面。然后停止搅拌， 两液相因密度差沉降分层。这样，溶剂S 中出现了A 和少量B ，称为萃取相；被分离混合液中出现 了少量溶剂S，称为萃余相。 今以A 表示原混合物中的易溶组分，称 为溶质；以B 表示难溶组分，习称稀释剂。 由此可知，所使用的溶剂S 必须满足两个基本 要求：① 溶剂不能与被分离混合物完全互溶， 只能部分互溶；② 溶剂对A、B 两组分有不同 的溶解能力，或者说，溶剂具有选择性： y A y B x A xB 图11-1 液液萃取 即萃取相内A 、B 两组分浓度之比y /y 大于萃余相内A 、B 两组分浓度之比x /x 。 A B A B 选择性的最理想情况是组分B 与溶剂S 完全不互溶。此时如果溶剂也几乎完全不溶于被分离混 合物，那么，此萃取过程与吸收过程十分类似。唯一的重要差别是吸收中处理的是气液两相，萃取 中则是液液两相，这一区别将使萃取设备的构型不同于吸收。但就过程的数学描述和计算而言，两 者并无区别，完全可按吸收章中所述的方法处理。 在工业生产中经常遇到的液液两相系统中，稀释剂B 都或多或少地溶解于溶剂S，溶剂也少量 地溶解于被分离混合物。这样，三个组分都将在两相之中出现，从而使过程的数学描述和计算较为 复杂。本章将着重讨论这样的情况，但仅限于两组分A 、B 混合液的萃取分离。 工业萃取过程 由于萃取相和萃余相中均存 在三个组分，上述萃取操作并未最后完成分离任 务，萃取相必须进一步分离成溶剂和增浓了的A 、 B 混合物，萃余相中所含的少量溶剂也必须通过 分离加以回收。在工业生产中，这两个后继的分 离通常是通过精馏实现的。 现以稀醋酸水溶液的分离为例说明工业萃取 过程。 由石油馏分氧化所得的稀醋酸水溶液需提浓 以制取无水醋酸，此过程可采用图11-2 所示的流 程通过萃取及恒沸精馏的方法完成。 图11-2 萃取及恒沸精馏 稀醋酸连续加入萃取塔顶，作为萃取溶剂的醋酸乙酯自塔底加入进行逆流萃取，离开塔顶的萃 取相为醋酸乙酯与醋酸的混合物，其中也含有少量溶于溶剂的水。为取出萃取相中的醋酸，可采用 184 恒沸精馏。利用萃取相中的醋酸乙酯与水形成非均相恒沸物这一特点，在恒沸精馏塔中水被醋酸乙 酯带至塔顶，塔底可获得无水醋酸。塔顶蒸出的恒沸物经冷凝后分层，上层酯相一部分作为回流， 另一部分可作为萃取溶剂循环使用。离开萃取塔底的萃余相主要是水，其中溶有少量溶剂，恒沸精 馏塔顶分层器放出的水层中也溶有少量溶剂，可将两者汇合一并加入一提馏塔，以回收其中所含的 溶剂。在提馏塔内，溶剂与水的恒沸物从塔顶蒸出，废水则从塔底排出。 萃取过程的经济性 由上可知，萃取过程本身并未直接完成分离任务，而只是将一个难于分离 的混合物转变为两个易于分离的混合物。因此，萃取过程在经济上是否优越取决于后继的两个分离 过程是否较原溶液的直接分离更容易实现。一般说来，在下列情况下采用萃取过程较为有利： （1）混合液的相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济； （2 ）混合液浓度很稀，采用精馏方法须将大量稀释剂B 汽化，能耗过大； （3 ）混合液含热敏性物质（如药物等），采用萃取方法精制可避免物料受热破坏。 萃取过程的经济性在很大程度上取决于萃取剂的性质，萃取溶剂的优劣可由以下条件判断： （1）溶剂应对溶质有较强的溶解能力，这样，单位产品的溶剂用量可以减少，后继的精馏分 离的能耗可以降低。 （2 ）溶剂对组分A