萃取
[拼音]:cuiqu
[外文]:extraction
又稱溶劑萃取或液液萃取(以區(qū)別于固液萃取,即浸?。?,亦稱抽提(通用于石油煉制工業(yè)),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(shí)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。
沿革
1842年E.-M.佩利若研究了用乙醚從硝酸溶液中萃取硝酸鈾酰。1903年L.埃迪蘭努用液態(tài)二氧化硫從煤油中萃取芳烴,這是萃取的第一次工業(yè)應(yīng)用。20世紀(jì)40年代后期,生產(chǎn)核燃料的需要促進(jìn)了萃取的研究開發(fā)?,F(xiàn)今萃取已應(yīng)用于石油餾分的分離和精制,鈾、釷、钚的提取和純化,有色金屬、稀有金屬、貴重金屬的提取和分離,抗菌素、有機(jī)酸、生物堿的提取,以及廢水處理等。
原理
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(gè)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(shí)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。
最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(jìn)入萃取劑中,直到組分在兩相間的分配基本達(dá)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(dá)到相平衡時(shí),被萃組分B的相平衡比,稱為分配系數(shù)K,即:
K=yB/xB
式中yB和xB分別為B組分在萃取液中和萃余液中的濃度。濃度的表示方法需考慮組分的各種存在形式,按同一化學(xué)式計(jì)算。
若料液中另一組分D也被萃取,則組分B的分配系數(shù)對組分D的分配系數(shù)的比值,即B對D的分離因子,稱為選擇性系數(shù)α,即:
α=KB?KD=yB?xD/(xB?yD)
時(shí),組分B被優(yōu)先萃取;α=1表明兩組分在兩相中的分配相同,不能用此萃取劑實(shí)現(xiàn)此兩組分的分離。
方法
單級萃取對給定組分所能達(dá)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(cuò)流萃取。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸(圖1),可達(dá)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(dòng),最后成為萃余液和萃取液,各自從另一端離去(圖2)。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(dòng)的過程中進(jìn)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(jìn)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(shí),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(jìn)塔時(shí)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(dá)到更高分離程度的回流萃取和分部萃取。
后續(xù)操作
在萃取過程中被萃取組分從料液轉(zhuǎn)移到萃取液中。除直接應(yīng)用或棄去萃取液,均須分離萃取液以取得萃取產(chǎn)品和再生萃取劑,有的萃取液可用蒸餾或蒸發(fā)分離;有的萃取液需用反萃取分離。反萃取是萃取的逆過程,將被萃組分從萃取液轉(zhuǎn)移到反萃劑中,成為反萃液,同時(shí)得到再生的萃取劑供循環(huán)使用。組成反萃液的溶劑,一般和料液相同,便于下一步加工。當(dāng)萃取劑在萃余液中有較大溶解度時(shí),還需考慮從萃余液中回收萃取劑。
應(yīng)用
萃取與其他分離溶液組分的方法相比,優(yōu)點(diǎn)在于常溫操作,節(jié)省能源,不涉及固體、氣體,操作方便。萃取在如下幾種情況下應(yīng)用,通常是有利的:
(1)料液各組分的沸點(diǎn)相近,甚至形成共沸物,為精餾所不易奏效的場合,如石油餾分中烷烴與芳烴的分離,煤焦油的脫酚(見彩圖);
(2)低濃度高沸組分的分離,用精餾能耗很大,如稀醋酸的脫水;
(3)多種離子的分離,如礦物浸取液的分離和凈制,若加入化學(xué)品作分部沉淀,不但分離質(zhì)量差,又有過濾操作,損耗也大;
(4)不穩(wěn)定物質(zhì)(如熱敏性物質(zhì))的分離,如從發(fā)酵液制取青霉素。萃取的應(yīng)用,目前仍在發(fā)展中。元素周期表中絕大多數(shù)的元素,都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制,工藝和操作條件的確定,以及流程和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算,都是開發(fā)萃取操作的課題。
- 參考書目
-
- R.E.Treybal, Liquid Extraction,2nd ed.,McGraw-Hill,New York,1963.
參考文章
- PEG600 TritonX 100組合表面活性劑雙水相體系萃取測定類黃酮廢水治理
- 組合表面活性劑 鹽 水雙水相體系萃取水楊酸和洛美沙星廢水治理
- 廢水中鎘如何萃取廢水治理
- 多級萃取膜處理-電積與單級萃取-電積以及離子膜電積工藝的對比分析廢水治理
- 萃取法回收電鍍廢水中的Cr(Ⅵ)廢水治理
- DMF回收新技術(shù):萃取-精餾及吸附-熱解析方法廢水治理
- 萃取玉米胚芽油技術(shù)有望取代傳統(tǒng)工藝糧食作物
- 溶劑萃取法處理含酚廢水廢水治理
- 影響煤氣化廢水中酚類物質(zhì)萃取的因素分析廢水治理
- 液液萃取-液相色譜法測廢水中的氯酚廢水治理
建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線:13198516101
標(biāo)簽:萃取
版權(quán)聲明:本文采用知識共享 署名4.0國際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進(jìn)行授權(quán)
文章名稱:《萃取》
文章鏈接:http://m.fjemb.com/14253.html
該作品系作者結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識整合。如若侵權(quán)請通過投訴通道提交信息,我們將按照規(guī)定及時(shí)處理。