液-液萃取过程n基本概念 利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为液液萃取（Liquid-liquid extraction），也叫溶剂萃取（Solvent Extraction），简称萃取待分离的一相称为被萃相，用做分离剂的相称为萃取相萃取相中起萃取作用的组分称为萃取剂，起溶剂作用的组分称为稀释剂或溶剂分离完成后的被萃相又称为萃余相 萃取过程主要用于分离和提取已经存在于液相中的某种物质，在石油化工、湿法冶金、核工业、生化、食品、医药、轻工等领域被广泛使用2、基本过程描述混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A)萃余相(B+A)搅拌加料混合分相 反萃（纯化和回收）混合液多为水相, 加入电解质 (盐析效应), 可降低溶质和有机相在水相中溶解度. ExtractantExtract phaseRaffinate phase影响萃取操作的因素：a. 温度b. pH值c. 相比d. 盐分e. 乳化程度温度互溶性增大；温度产物稳定性提高，粘度增加，扩散性能减小影响分配系数，影响物质解离情况溶媒比溶媒体积/萃取体积溶媒比萃取效果溶媒回收费用盐分影响分配系数尽量破坏乳浊液，如轻度乳化，要加热过滤离心（热敏物质不用加热）；重度乳化，加SDS、溴化十五烷基吡啶等去乳化剂。
萃取过程中的特点1.萃取过程为液液传质，比汽液传质要难在萃取过程中，两相应先进行紧密接触，完成传质，然后又需靠两相之间的密度差或外界输入能量进行两相的分离2.两相间的密度差、界面张力和两相的粘度等物质性质非常重要对填料和设备的亲和性也是一重要因素 填料塔：现在常用的鲍尔环等是根据气液传质开发的，用于液液传质往往效率不高 气液传质中，液体沿填料流下，气液在填料表面完成 液液传质，是分散相分成液滴，传质是液滴群 萃取过程中的特点萃取过程塔中，尤其是连续逆流萃取，轴向混合非常严重返混和前混造成萃取塔的效率一般很低 萃取过程中的常用术语1. 分配比 (partition coefficient) 达到萃取平衡时，被萃物在两相中的浓度比成为被萃物的分配比，也称为分配系数其中， 为被萃物A在萃取相中的浓度； 为被萃物A在被萃相中的浓度注意：被萃物可能以多种形式存在，这儿的浓度为各种形式的总和 4.1.3 萃取过程中的常用名词2. 相比 萃取体系中萃取相 与 被萃相的体积比称为相比 在连续萃取过程中，通常用两相的流比取代相比 为萃取相流量， 为被萃相流量4.1.3 萃取过程中的常用名词3. 分离系数 分离系数表示被萃相中两种物质可被某种萃取剂所分离的那易程度，它等于这两种物质在相同萃取条件下的分配比之比。
与相对挥发度一样，分离系数值越远离1，两种物质越容易分离；反之则不容易萃取过程中的常用名词4. 萃取剂，稀释剂，助溶剂，助萃剂 萃取相可以是一种纯的有机溶剂，但大部分是一种期萃取作用的物质溶解在一种溶剂中起萃取作用的是萃取剂，溶剂为稀释剂 此外，如果在一种溶剂中加入少量大的另一种溶剂以促进萃取剂在溶剂中的溶解，此种溶剂就成为助溶剂 如在体系中加入另一种萃取剂，起辅助萃取作用，该萃取剂称为助萃剂液液萃取的分类和萃取剂n简单分子萃取 中性物质水相和有机相之间的物理分配被萃物在两相中以中性分子形式存在溶剂与被萃物没有化学结合 OsO4-H2O-CCl4 CCl4从水溶液萃取的是OsO4n中性络合萃取1. 被萃物是中性分子2. 萃取剂也是中性分子3. 萃取剂与被萃物生成中性络合物Re(NO3): Re 稀土元素 , 铼TBP (磷酸三丁酯). 液液萃取的分类和萃取剂吡啶萃取Cu(NO3)2, Cu(NO3)2 (Py)2. 液液萃取的分类和萃取剂n酸性络合体系1. 萃取剂（螯合剂）是一弱酸(HL, HL2)，即溶于水相也溶于有机相有机相溶解度大，但分配与pH有关）2. 水相中金属离子以阳离子Mn+存在(MLx)。
3.水相中金属离子与酸形成螯合物MLx 4. 螯合物MLx难溶于水而易溶于有机相5.螯合反应为Mn+ +nL= Mn+Ln +nH+LIX64 萃取铜离子酸性络合体系n1. 螯合萃取剂nLIX64 含有酸性集团-OH和配位集团 C=N，金属离子除将萃取剂中氢离子置换出来，还与萃取剂形成配位键，形成一种具有环状结构的金属疏水性金属螯合物 萃取剂贵，但选择性高酸性络合体系n2. 烷基磷酸络螯合萃取剂含有酸性集团-OH，金属离子除将萃取剂中氢离子置换出来，类似阳离子交换树脂与金属离子的交换 萃取剂较便宜，但选择性不高萃取络合物在有机相中有较大的溶解度萃取剂和萃合物在有机相中以氢键聚合P204，P507液液萃取的分类和萃取剂n 离子缔和萃取 被萃物与萃取剂在有机相形成离子缔和体例子：N235 萃取植酸萃取剂的选择和常用萃取剂 (1) 萃取剂应具备的特点 萃取剂中至少要有一个能与被萃物形成萃合物的官能团常见的萃取官能团通常是一些包含N、O、P、S的基团 萃取剂中还应包含具有较强亲油能力结构或基团，如长链烃、芳烃等，以利于萃取剂在稀释剂中的溶解，并防止被萃相对它的溶解夹带损失4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂(2)萃取剂选择要点 选择性好 表现为分离系数大。
萃取容量大 表现为单位体积溶解萃合物多 化学稳定性强 耐酸碱、抗氧化还原、耐热、无腐蚀 易与被萃相分层, 不乳化、不产生第三相 (界面张力) 易于反萃或分离 便于萃取剂的重复利用 安全性好 无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保 经济性好 成本低、损耗小4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂2. 常用萃取剂 中性萃取剂 包括含磷类、含氧类和含硫类重型萃取剂，如磷酸三丁酯(TBP)、甲基异丁基酮(MIBK)、二辛基亚砜(DOSO)等 有机酸萃取剂 包括有机磷酸、有机磺酸、羧酸等 胺类萃取剂 各种有机胺和胺盐 螯合萃取剂 各种有机螯合物、冠醚等例子 1：青霉素的萃取分离 青霉素是一组抗菌素，在pH=2 时，以青霉素酸形式存在，溶于有机溶剂中在pH=7时，形成青霉素盐，能溶于水中利用其这种性质，经反复在溶剂相和水相间转移，达到提纯和浓缩的目的 典型三步法： 将经过过滤的发酵液，经稀硫酸酸化（ pH=2-2.2），把青霉素提到醋酸丁酯中二步，用磷酸缓冲液酸形式或碳酸氢钠水溶液， pH= 6.8-7.2，将青霉素从有机相转到水相三步，调 pH=2-2.2，把青霉素再提到有机相，去结晶工序例子 2：从矿石中提取铀Dapex工艺1. 用酸（或碱）将铀从矿石中浸出，铀在硫酸浸出液中存在下列平衡 用P204萃取，稀释剂为煤油， P204在煤油中以(RH)2存在。
要对pH,阴离子浓度，等都对萃取有影响，因此要做条件优化.PH2对其它金属杂质离子萃取系数都很小例子 2：从矿石中提取铀2. 反萃 稀释剂为0.1mol/L P204, 0.1mol/L TBP.TBP：1. 协萃作用2. 提高NaR2H+在有机相中溶解例子 2：从矿石中提取铀（Amex工艺）1. 用酸（或碱）将铀从矿石中浸出，铀在硫酸浸出液中存在下列平衡 用三脂肪胺，三辛胺，N235（混合烷基叔胺）+异癸醇+煤油例子 2：从矿石中提取铀2. 反萃 1. 用氯化物，如pH = 2 的NaCl溶液 2. 用硫酸氨-氢氧化胺为反萃剂反萃取，如pH = 3.54.5液液萃取在工业上的应用 1、液液萃取在石油化工中的应用分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物 用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡以HF-BF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体2、在生物化工和精细化工中的应用 以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素 食品工业中TBP(磷酸三丁酯)从发酵液中萃取柠檬酸 3、湿法冶金中的应用用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜液液萃取的优点:1. 两相可变的物理和化学因子多. 2. 可分离挥发度相近的物质.3. 便于连续操作.4. 能量消耗低.5. 操作条件温和.4.2 液液相平衡等边三角形法.C: A与B的二元组分.D: 三元组分.杠杆原则确定百分含量.三元组成在直角三角形相图中的表示法 ABSHMDEGFKM点的组成为：4.2 双结点曲线一定温度下, 形成一对部分互溶液相的三元体系的双结点曲线.R1E1 为结线.P为临界混溶点(褶点).温度升高, 两相区减小.4.2 互溶度测定方法1. 化学分析法.4.2 互溶度测定方法1. 浊度法.结线的获取结线的获取 289 萃取过程计算萃取过程分析 常用的工业萃取过程根据使用的设备通常分为逐级萃取过程和微分萃取过程。
1. 逐级萃取过程 (平衡萃取) 以多级混合澄清槽为萃取设备的连续萃取过程特点是每一个萃取级构成一个平衡级， 易实现过程分解、组合与控制 2. 微分萃取过程 以各种塔为萃取设备的连续萃取过程特点是设备紧凑，操作简单，结构形式选择多；但易出现轴向返混，影响萃取效率n n由总物料衡算得由总物料衡算得 n nW WF FW WS SW WE EW WR RW WM Mn n由杠杆规则得由杠杆规则得原料液原料液F F萃取剂萃取剂S S萃余相萃余相R R萃取相萃取相E Ex xFAFAzAyAx xA AABSREFMER单级萃取计算单级萃取计算 1.1.物料衡算物料衡算 300n n n n下面一律以物系所处的状态点字母代表物流的量下面一律以物系所处的状态点字母代表物流的量, , x xFAFA, ,z zA A分别表示原料液和萃取剂的溶质浓度分别表示原料液和萃取剂的溶质浓度 301RMExR zM yE(11-(11-20)20)(11-(11-21)21)(11-(11-22)22)ERFn n若规定萃余相浓度若规定萃余相浓度, ,则可则可定出定出R R点点, ,然后由内插法定出然后由内插法定出E E点点( (需知联结线规律需知联结线规律),),连结连结FSFS与与RERE交于交于M M。
溶剂用量和溶剂用量和萃取相流量可由杠杆规则求萃取相流量可由杠杆规则求得：得：ABSREFMER单级萃取的图解计算单级萃取的图解计算从而从而 302逐级萃取过程1. 逐级萃取过程分析 (1)逆流萃取 (2)错流萃取n nB B与与S S完全不互溶时，在萃取相中只有完全不互溶时，在萃取相中只有A A和和S S，在萃余，在萃余相中只有相中只有A A和和B B ，计算过程可简化计算过程可简化n nS S在萃取相中，在萃取相中，B B在萃余相中都不变，可视为惰性组在萃余相中都不变，可视为惰性组分，以质量比表示浓度分，以质量比表示浓度n n Y Y = A/S(kg/kg) = A/S(kg/kg) X X=A/B(kg/kg)=A/B(kg/kg)n n S(YS(Y Z Z）= =B B（X XF F X X） n n Y Y= =KX KX n n可直接解出萃取相和萃余相浓度可直接解出萃取相和萃余相浓度完全不互溶物系萃取过程的计算完全不互溶物系萃取过程的计算单级萃取单级萃取 311 化工原理（下）-液液萃取-萃取过程计算n n在操作条件下，若萃取剂在操作条件下，若萃取剂S S与稀与稀释剂释剂B B互不相溶，采用直角坐标图互不相溶，采用直角坐标图解较方便。
设每一级溶剂加入量解较方便设每一级溶剂加入量相等，对第一级作溶质相等，对第一级作溶质A A的衡算的衡算 BXBXF FSZSZBXBX1 1SYSY1 1 n n操作线为直线操作线为直线n n同样对同样对N N级作物料衡算得级作物料衡算得XnX5X4 X3 X2 X1 XF分配曲线斜率-B/SY1Y2Y3Y4YnZYL多级错流萃取多级错流萃取 312 化工原理（下）-液液萃取-萃取过程计算于是可利用图所示方式作图求解于是可利用图所示方式作图求解THANK YOUSUCCESS*39可编辑n n若在操作条件下分配系数可看成常数，即分配。