[生物学]第七章 萃取.pptVIP

第七章 液 液 萃 取 第一节 概述 第二节 三元体系的液-液相平衡 与萃取操作原理 第一节 概述 萃取：利用混合物中各组份在某一溶剂中的溶解度的差异, 分离液-液混合物的单元操作。如图所示.萃取操作包括下面三个过程： (2) 澄清过程: 分散的液滴凝聚合并，形成的两相萃取相和萃余相，由于密度差而分层。 （3）脱除溶剂操作： 液－液萃取的基本流程 单级萃取：只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大且溶质萃取要求不高的场合。 多级错流萃取：能获得比较高的萃取率，但所需的萃取剂用量较大。优点是操作比较简单。 第二节 三元体系的液-液相平衡与萃取操作原理 一、组成在三角形相图上的表示方法 三元体系的相平衡关系用三角坐标图来表示。在三角形坐标图中常用质量百分率或质量分率表示混合物的组成 。也有采用体积分率或摩尔分率表示的, 本教程中均采用质量百分率或质量分率。 三角形坐标可用来描述三元混合物的组成，三角形坐标可以是等边三角形、任意三角形、直角三角形等等，如下(a), (b) ,(c)图所示。等腰直角三角形更为常用。 (1) 各顶点分别表示纯组份A，B，S。 (2) 每条边上的点为两组份混合物。 (3) 三角形内的各点代表不同组成的三元混合物。 (4)M点组成为40%A(BE)，30%B (SG)，30%S (AK) 若加入A的量恰好使混合液由两个液相变成一个液相时, 相 应组成坐标如图 C’所示, 点C’称为混溶点或分层点。 再于总组成为D,F,G,H等二元混合液按上述方法作实验, 分别得到混溶点D‘,F’,G‘及H’, 联L,C‘,D’, F‘, G’, H及J诸点的曲线为在实验温度下的三元混合物的溶解度曲线。 达到平衡时的两个液层称为共轭相, 联结共轭相组成坐标的直线为联接线。 如RE线。萃取操作只能在两相区内进行。 部分互溶物系，即B、S部分互溶。 完全不互溶物系，即B 与S 完全不互溶, 则点L与J 分别与三角形的顶点B与S相重合。 三、辅助曲线和临界混溶点 若已知若干对平衡液的组成，可以绘出辅助曲线，辅助曲线可作在三角形相图之内，亦可作在三角形相图之外。借助辅助曲线，由已知的某一相（R或E相），可求取其共轭相的组成。 四、分配系数和分配曲线 1. 分配系数(以kA表示) 对于溶剂S和原溶剂B完全不互溶物系，浓度常用质量分率X、Y表示,其分配系数表示如下： 溶质A的分配系数： 若随溶质A浓度的变化, 联结线发生倾斜方向改变,则分配曲线将与对角线出现交点.这种物系称为等溶度体系。 由于分配曲线表达了萃取操作中互成平衡的两个液层E相与R相中溶质A 的分配关系,故也可利用分配曲线求得三角形相图中的任一联接线ER。 五. 温度对相平衡关系的影响 通常,物系的温度升高,溶质在溶剂中的溶解度加大,反之减小.因而,温度明显地影响溶解度曲线的形状,联结线的斜率和两相区面积,从而也影响分配曲线的形状.图 4-9表示了有一对组分部分互溶物系,在T1,T2及T3(T1T2T3) 三个温度下的溶解度曲线和联结线.显而易见,温度升高,分层区面积缩小。 六、 杠杆定律 如图4-11所示，将Rkg的R相与Ekg的E相相混合,即得到总组成为Mkg的混合液。反之，在分层区内,任一点M所代表混合液可分为两个液层R、E。M点称为和点，R点和E 点称为差点。混合物M与两液相E、R之间的关系可用杠杆规则描述，即: 应注意，图中点R和点E代表相应液相组成的坐标,而式中的R及 E代表相应液相的质量或质量流量,以后的内容均此规定进行。 若在A,B二元料液F中加入纯溶剂S，则混合液总组成的坐标M点沿SF线变化, 具体位置由杠杆规则确定，即: 七.萃取过程在三角相图上的表示 萃取时，若溶剂为纯组分Ｓ，则组成坐标位置为三角形顶点Ｓ、若溶剂循环使用，可能含少量组分Ａ和Ｂ，这时溶剂的组成坐标位置在三角形均相区内(图中没有标出)。 当F、S 经充分混合后， 混合液沉降分层得到两个平衡的E相和R相。 利用辅助曲线用试差作图法作过M点的连结线ER ，得E点和R 点的数量关系可用杠杆规则求算。 若从E 相和R 相中脱除全部溶剂， 所得到的液体分别称为萃取液E`和萃余液R`。延长SE和SR线，分别与AB边交于点E`和R` ，即为该两液体组成的坐标位置。E’和R’的数量关系仍可用杠杆规则确定，即： 单级萃取效果取决于R `及E`的位置。若从顶点S 作溶解度曲线的切线SEmax，延长与AB边交于E`max，该点代表在一定条件下可能得到的最高浓度y’max的萃取液。y’max 与组分B、S 八. 溶剂(萃取剂)的选择 萃取剂的选取是萃取操作分离效果和经济性的关键。 萃取剂的性能由以下几方面衡量： (1) 萃取剂的选择性