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萃取指利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,,使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中,。經(jīng)過反復(fù)多次萃取,,將絕大部分的化合物提取出來的方法,。
基本簡介
萃?。‥xtraction)指利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,,使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中,。經(jīng)過反復(fù)多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來的方法,。萃取又稱溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^(qū)別于固液萃取,,即浸取),,亦稱抽提(通用于石油煉制工業(yè)),,是一種用液態(tài)的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液,實現(xiàn)組分分離的傳質(zhì)分離過程,,是一種廣泛應(yīng)用的單元操作,。
基本原理
利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中,。經(jīng)過反復(fù)多次萃取,,將絕大部分的化合物提取出來。
分配定律是萃取方法理論的主要依據(jù),,物質(zhì)對不同的溶劑有著不同的溶解度,。同時,在兩種互不相溶的溶劑中,,加入某種可溶性的物質(zhì)時,,它能分別溶解于兩種溶劑中,實驗證明,,在一定溫度下,,該化合物與此兩種溶劑不發(fā)生分解、電解,、締合和溶劑化等作用時,,此化合物在兩液層中之比是一個定值。不論所加物質(zhì)的量是多少,,都是如此,。屬于物理變化。用公式表示,。
CA/CB=K
CA.CB分別表示一種化合物在兩種互不相溶地溶劑中的量濃度,。K是一個常數(shù),稱為“分配系數(shù)”,。
有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解度大,。用有機溶劑提取溶解于水的化合物是萃取的典型實例。在萃取時,,若在水溶液中加入一定量的電解質(zhì)(如氯化鈉),,利用“鹽析效應(yīng)”以降低有機物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度,??商岣咻腿⌒Ч?。
要把所需要的化合物從溶液中*萃取出來,通常萃取一次是不夠的,,必須重復(fù)萃取數(shù)次,。利用分配定律的關(guān)系,,可以算出經(jīng)過萃取后化合物的剩余量。
設(shè):V為原溶液的體積
w0為萃取前化合物的總量
w1為萃取一次后化合物的剩余量
w2為萃取二次后化合物的剩余量
wn為萃取n次后化合物的剩余量
S為萃取溶液的體積
經(jīng)一次萃取,,原溶液中該化合物的濃度為w1/V,;而萃取溶劑中該化合物的濃度為(w0-w1)/S;兩者之比等于K,,即:
w1/V =K w1=w0 KV
(w0-w1)/S KV+S
同理,,經(jīng)二次萃取后,則有
w2/V =K 即
(w1-w2)/S
w2=w1 KV =w0 KV
KV+S KV+S
因此,,經(jīng)n次提取后:
wn=w0 ( KV )
KV+S
當用一定量溶劑時,,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)總是小于1,,所以n越大,wn就越小,。也就是說把溶劑分成數(shù)次作多次萃取比用全部量的溶劑作一次萃取為好,。但應(yīng)該注意,上面的公式適用于幾乎和水不相溶的溶劑,,例如苯,,四氯化碳等。而與水有少量互溶地溶劑等,,上面公式只是近似的,。但還是可以定性地指出預(yù)期的結(jié)果。
儀器:分液漏斗
常見萃取劑:水,, 苯 ,,四氯化碳,汽油,,直餾汽油,。
要求: 萃取劑和原溶劑互不混溶 。
萃取劑和溶質(zhì)互不發(fā)生反應(yīng) ,。
溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度 ,。
相關(guān)規(guī)律:有機溶劑易溶于有機溶劑,極性溶劑易溶于極性溶劑,,反之亦然,。
方法介紹
向待分離溶液(料液)中加入與之不相互溶解(至多是部分互溶)的萃取劑,形成共存的兩個液相,。利用原溶劑與萃取劑對各組分的溶解度(包括經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后的溶解)的差別,,使它們不等同地分配在兩液相中,然后通過兩液相的分離,,實現(xiàn)組分間的分離,。如碘的水溶液用四氯化碳萃取,,幾乎所有的碘都移到四氯化碳中,碘得以與大量的水分開,。
基本的操作是單級萃取,。它是使料液與萃取劑在混合過程中密切接觸,讓被萃組分通過相際界面進入萃取劑中,,直到組分在兩相間的分配基本達到平衡,。然后靜置沉降,分離成為兩層液體,,即由萃取劑轉(zhuǎn)變成的萃取液和由料液轉(zhuǎn)變成的萃余液,。單級萃取達到相平衡時,被萃組分B的相平衡比
單級萃取對給定組分所能達到的萃取率(被萃組分在萃取液中的量與原料液中的初始量的比值)較低,,往往不能滿足工藝要求,,為了提高萃取率,可以采用多種方法:①多級錯流萃取,。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸,,可達較高萃取率。但萃取劑用量大,,萃取液平均濃度低,。②多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯(lián)(或板式塔)的兩端加入,,在級間作逆向流動,,后成為萃余液和萃取液,各自從另一端離去,。料液和萃取劑各自經(jīng)過多次萃取,,因而萃取率較高,萃取液中被萃組分的濃度也較高,,這是工業(yè)萃取常用的流程,。③連續(xù)逆流萃取。在微分接觸式萃取塔(見萃取設(shè)備)中,,料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質(zhì),,也是常用的工業(yè)萃取方法。料液與萃取劑之中,,密度大的稱為重相,,密度小的稱為輕相。輕相自塔底進入,,從塔頂溢出,;重相自塔頂加入,從塔底導(dǎo)出,。萃取塔操作時,,一種充滿全塔的液相,,稱連續(xù)相;另一液相通常以液滴形式分散于其中,,稱分散相,。分散相液體進塔時即行分散,在離塔前凝聚分層后導(dǎo)出,。料液和萃取劑兩者之中以何者為分散相,,須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此外,,還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取反萃取
反萃取(stripping)是用反萃取劑使被萃取物從負載有機相返回水相的過程,。為萃取的逆過程。
特點及作用
反萃取是萃取的逆過程,,工業(yè)上用來重復(fù)使用萃取劑可提取被萃取物質(zhì),,
反萃取過程具有簡單、便于操作和周期短的特點,,是溶劑萃取分離工藝流程中的一個重要環(huán)節(jié),。反萃取可將有機相中各個被萃組分逐個反萃到水相,使被分離組分得到分離,;也可一次將有機相中被萃組分反萃到水相。經(jīng)過反萃取及所得反萃液經(jīng)過進一步處理后,,便得到被分離物的成品,。反萃后經(jīng)洗滌不含或少含萃合物的有機相稱再生有機相,繼續(xù)循環(huán)使用,。濕法冶金常用的反萃取劑主要有無機酸如H2S04,、HN03、HCl及無機堿如Na0H,、NH40H,、Na2C03等。反萃取劑主要起破壞有機相中被萃組分結(jié)構(gòu)的作用,,使被萃組分生成易溶于水的化合物,,或生成既不溶于水也不溶于有機相的沉淀。
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