總結(jié)不僅僅是總結(jié)成績,,更重要的是為了研究經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)做好工作的規(guī)律,,也可以找出工作失誤的教訓(xùn),。這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是非常寶貴的,對工作有很好的借鑒與指導(dǎo)作用,,在今后工作中可以改進(jìn)提高,,趨利避害,避免失誤,。大家想知道怎么樣才能寫一篇比較優(yōu)質(zhì)的總結(jié)嗎,?那么下面我就給大家講一講總結(jié)怎么寫才比較好,我們一起來看一看吧,。
化工原理萃取知識點(diǎn)總結(jié) 萃取和分液教案篇一
分液和萃取
教學(xué)設(shè)計(jì)
馮雪媃 一.教材分析
萃取是高中化學(xué)必修1第一章《從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)》的基本實(shí)驗(yàn)操作方法,。萃取是一種新方法。學(xué)習(xí)這種方法,,主要是讓學(xué)生對物質(zhì)分離和提純的有更進(jìn)一步的認(rèn)識,。
二、教學(xué)目標(biāo)(1),、知識與技能
⒈ 知道什么是分液,,初步學(xué)會分液的基本操作,理解其適用范圍,。⒉ 了解分液漏斗的種類和適用范圍,,學(xué)會使用分液漏斗。⒊ 知道什么是萃取,、萃取劑,,初步學(xué)會萃取的基本操作。⒋ 學(xué)會應(yīng)用萃取和分液操作從碘水中提取碘,。(2),、過程與方法
在化學(xué)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過程中,逐漸養(yǎng)成問題意識,,能夠發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的化學(xué)問題,,學(xué)會評價(jià)和反思,逐步形成獨(dú)立思考的能力,,提高自主學(xué)習(xí)能力,,善于與他人合作。(3).情感,、態(tài)度和價(jià)值觀
建立提出問題,、分析問題以及通過實(shí)驗(yàn)解決問題的科學(xué)思維。
三,、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn):分液,、萃取 教學(xué)難點(diǎn):萃取
四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
在學(xué)習(xí)每個(gè)知識點(diǎn)時(shí),,先讓學(xué)生預(yù)習(xí),,找出問題,再做探究性實(shí)驗(yàn),,在實(shí)驗(yàn)中分析問題,,思考問題,再由實(shí)驗(yàn)上升到知識點(diǎn)的學(xué)習(xí),。這樣就更加便于學(xué)生學(xué)習(xí),,學(xué)生也因此更加容易理解每個(gè)知識點(diǎn)。在教學(xué)中突出以下特點(diǎn):
1,、以實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)
通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,,通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)驗(yàn)證推論,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力,。
2,、以思維為核心
通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析,引導(dǎo)學(xué)生開展積極的思維活動,,培養(yǎng)學(xué)生的辨析能力,。
3、以學(xué)生為主體
通過組織討論,,發(fā)揮群體的智慧,,完成知識的構(gòu)建
五、儀器,、藥品
鐵架臺,、燒杯、鐵圈,、分液漏斗(球形,、錐形)、試管,、試管架,、膠頭滴管;四氯化碳,、苯,、碘水、油水混合物,。
六,、教學(xué)過程
【ppt投影】引導(dǎo)學(xué)生指出蒸餾裝置中的錯(cuò)誤之處。【學(xué)生活動】觀看,、思考,、回答。
【設(shè)計(jì)意圖】檢查學(xué)生對蒸餾知識的掌握情況,。有利于知識的鞏固,。【問題引入】同學(xué)們,,在前面我們共同學(xué)習(xí)了過濾,、蒸發(fā)和蒸餾等混合物的分離和提純方法,今天我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)剩下的兩種分離和提純方法,,即分液和萃取,。首先請大家根據(jù)所預(yù)習(xí)的知識回答以下問題? 【ppt投影】
1,、分離油和水的混合物用什么分離方法,?
2、四氯化碳,、苯,、酒精、汽油等是有機(jī)溶劑,,溶于水,,不溶于水。
3,、從碘水里如何提取碘,?
【學(xué)生活動】結(jié)合預(yù)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)生積極思考,,討論,、自由回答?!驹O(shè)計(jì)意圖】了解學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,,營造了民主寬松的氣氛。檢查預(yù)習(xí)成果,,潛意識強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)的作用,。培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力?!具^渡】我們來學(xué)習(xí)分離油水混合物的方法——分液,。
【演示實(shí)驗(yàn)】介紹分液漏斗,演示分液操作(分離油水混合物),。⑴ 分液漏斗
球形分液漏斗——滴加反應(yīng)液 錐形分液漏斗——分液 ⑵ 分液操作
① 檢查分液漏斗是否漏水,;
② 混合液體倒入分液漏斗,,將分液漏斗置于鐵圈上靜置(如教材p9 圖1-8)
③ 打開分液漏斗活塞,再打開旋塞,,使下層液體(水)從分液漏斗下端放出,,待油水界面與旋塞上口相切即可關(guān)閉旋塞; ④ 把上層液體(油)從分液漏斗上口倒出,?!緦W(xué)生活動】傾聽,、觀察,、思考?!驹O(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生掌握分液漏斗的使用方法,。
【歸納小結(jié)】我們已經(jīng)知道什么是分液漏斗,也初步學(xué)會了分液操作,。那么你能否總結(jié)出分液的適用分離什么樣的混合物,?
【學(xué)生活動】思考、交流,,個(gè)別回答:分液適用于分離互不相溶的液體混合物,。
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生學(xué)會歸納。
【問題引入】四氯化碳,、苯不溶于水,,故四氯化碳與水的混合物、苯與水的混合物用分液的方法分離,。哪四氯化碳,、苯它們的密度比水大還是小,?
【學(xué)生活動】積極討論,,各抒己見。
【實(shí)驗(yàn)探究1】取一支試管,,先加適量的水,,再加少量的四氯化碳,最后加少量的苯,,觀察現(xiàn)象,。
【學(xué)生活動】認(rèn)真觀察,從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象容易得出結(jié)論:四氯化碳不溶于水,,密度比水大,,在水的下一層。苯不溶于水,,密度比水小,,在水的上一層。
【實(shí)驗(yàn)探究2】取2支試管,分別注入少量水和四氯化碳,,然后均投入小粒碘,,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
【提問】從實(shí)驗(yàn)中你能得出什么結(jié)論,?
【學(xué)生活動】認(rèn)真觀察,,從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中容易的出結(jié)論:碘不易溶于水但易溶于四氯化碳?!驹O(shè)疑】
若在盛有四氯化碳和水的混合物中投入小粒碘,,并不斷振蕩試管,現(xiàn)象會如何呢,?請說出你的猜想和運(yùn)用的依據(jù),。【學(xué)生分組討論,、師生交流】
組織學(xué)生對以上分組問題展開討論,,經(jīng)過一段時(shí)間的討論后,給機(jī)會學(xué)生發(fā)表見解,,然后收集各組意見整理,,大致有以下幾種猜想:
猜想一:認(rèn)為碘溶于四氯化碳而不溶于水,依據(jù)是碘最后落在四氯化碳層,;
猜想二:認(rèn)為碘溶于水而不溶于四氯化碳,,依據(jù)是碘下落時(shí)先經(jīng)過水層;
猜想三:認(rèn)為碘溶于四氯化碳而不溶于水,,依據(jù)是碘易溶于四氯化碳,,而不易溶于水;
【實(shí)驗(yàn)探究3】在盛有四氯化碳和水的混合物的試管中投入小粒碘,,并不斷振蕩試管,,靜置后觀察現(xiàn)象。
【學(xué)生活動】認(rèn)真觀察,,從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中得出結(jié)論:水層基本無色,。實(shí)驗(yàn)證明猜想三是正確的?!緦?shí)驗(yàn)探究4】
[學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)]把四氯化碳加入碘水中,、振蕩,注意觀察,、比較振蕩前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,,從這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)隳苡惺裁磫l(fā)?
【學(xué)生活動】實(shí)驗(yàn),、觀察現(xiàn)象,、相互交流,。個(gè)別回答:振蕩前上層棕黃色,下層無色,,振蕩后上層無色,,下層紫紅色;碘會從溶解度較小的(水)溶劑中轉(zhuǎn)移到溶解度較大的(四氯化碳)溶劑中,。
【設(shè)計(jì)意圖】通過問題引入,,實(shí)驗(yàn)探究,讓學(xué)生了解新知,,培養(yǎng)學(xué)生觀察和思考能力,。【探索新知】其實(shí)剛才所做的實(shí)驗(yàn)就是從碘水中用四氯化碳萃取碘,。那么你能否歸納出萃取的定義呢,?
【學(xué)生活動】傾聽、思考,、交流。個(gè)別回答:利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度的差別,,用溶解度叫大的溶劑把溶質(zhì)從溶解度較小的溶劑中提取出來的操作叫萃取,。【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生學(xué)會歸納,。
【講解】在萃取中,,溶解度較大的溶劑我們把它稱做萃取劑,那么可以用作萃取劑的物質(zhì)有那些特殊的要求,?請從剛才的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行思考,。【學(xué)生活動】思考,、交流,。個(gè)別回答:①與原溶劑互不溶;②與溶質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),;③溶質(zhì)在其中的溶解度遠(yuǎn)大于溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度,。
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生學(xué)會分析問題,學(xué)會由特殊到一般的規(guī)律,?!舅伎寂c交流】大家知道碘酒嗎?我們能否利用酒精萃取碘水中的碘,?為什么,?我們還可以選擇哪些物質(zhì)來萃取碘水中的碘?已知碘在有機(jī)溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度,。
【學(xué)生活動】思考,、交流,。個(gè)別回答:①不能用酒精萃取,因?yàn)榫凭c水互溶,;②還可以利用汽油,、煤油、苯等,?!驹O(shè)計(jì)意圖】鞏固新知,拓展新知,。
【歸納小結(jié)】這節(jié)課我們通過實(shí)驗(yàn)探究,,學(xué)習(xí)了分離互不相溶的液體混合物的方法——分液,也學(xué)會了利用萃取劑把溶質(zhì)從原溶劑中提取出來的方法——萃取,。通過學(xué)習(xí)你知道萃取和分液的關(guān)系嗎,? 【學(xué)生活動】傾聽、思考,、交流,。個(gè)別回答:萃取之后經(jīng)常會利用分液作進(jìn)一步的分離、提純,?!菊n堂檢測】見導(dǎo)學(xué)案
【設(shè)計(jì)意圖】檢測學(xué)生對本節(jié)課的課堂效果是否達(dá)到高效?!菊n后作業(yè)】復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容
七,、板書設(shè)計(jì)
§1—1化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法
二、混合物的分離和提純
4,、分液
⑴ 適用范圍:分離互不相溶的液體混合物,。如油水混合物。⑵ 儀器:分液漏斗 ⑶ 操作要點(diǎn):
① 檢查分液漏斗是否漏水,;
② 混合液體倒入分液漏斗,,將分液漏斗置于鐵圈上靜置; ③ 打開分液漏斗活塞,,再打開旋塞,,使下層液體從分液漏斗下端放出,待油水界面與旋塞上口相切即可關(guān)閉旋塞,; ④ 把上層液體從分液漏斗上口倒出,。
5、萃取 ⑴ 定義:
利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度的差別,,用溶解度叫大的溶劑把溶質(zhì)從溶解度較小的溶劑中提取出來的操作叫萃取,。⑵ 萃取劑的要求 ① 與原溶劑互不溶; ② 與溶質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),;
③ 溶質(zhì)在其中的溶解度遠(yuǎn)大于溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度,。常用萃取劑:四氯化碳,、苯、汽油,、煤油
八,、教學(xué)反思
、
化工原理萃取知識點(diǎn)總結(jié) 萃取和分液教案篇二
結(jié)晶,、萃取
1.結(jié)晶器
用于結(jié)晶操作的設(shè)備,。結(jié)晶器的類型很多,按溶液獲得過飽和狀態(tài)的方法可分蒸發(fā)結(jié)晶器和冷卻結(jié)晶器,;按流動方式可分母液循環(huán)結(jié)晶器和晶漿(即母液和晶體的混合物)循環(huán)結(jié)晶器,;按操作方式可分連續(xù)結(jié)晶器和間歇結(jié)晶器。一種槽形容器,,器壁設(shè)有夾套或器內(nèi)裝有蛇管,,用以加熱或冷卻槽內(nèi)溶液。結(jié)晶槽可用作蒸發(fā)結(jié)晶器或冷卻結(jié)晶器,。為提高晶體生產(chǎn)強(qiáng)度,,可在槽內(nèi)增設(shè)攪拌器。結(jié)晶槽可用于連續(xù)操作或間歇操作,。間歇操作得到的晶體較大,,但晶體易連成晶簇,夾帶母液,,影響產(chǎn)品純度。這種結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單,,生產(chǎn)強(qiáng)度較低,,適用于小批量產(chǎn)品(如化學(xué)試劑和生化試劑等)的生產(chǎn)。
1.1強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器
一種晶漿循環(huán)式連續(xù)結(jié)晶器(圖1),。操作時(shí),料液自循環(huán)管下部加入,,與離開結(jié)晶室底部的晶漿混合后,由泵送往加熱室,。
1.2dtb型蒸發(fā)結(jié)晶器
即導(dǎo)流筒-擋板蒸發(fā)結(jié)晶器,,也是一種晶漿循環(huán)式結(jié)晶器。1.3奧斯陸型蒸發(fā)結(jié)晶器
又稱為克里斯塔爾結(jié)晶器,,一種母液循環(huán)式連續(xù)結(jié)晶器,。2.萃取
液-液萃取又稱溶劑萃取,是向液體混合物中加入適當(dāng)溶劑(萃取劑),,利用原混合物中各組分在溶劑中溶解度的差異,,使溶質(zhì)組分a從原料液轉(zhuǎn)換到溶劑s的過程,它是三十年代用于工業(yè)生產(chǎn)的新的液體混合物分離技術(shù),。隨著萃取應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,,回流萃取,,雙溶劑萃取,反應(yīng)萃取,,超臨界萃取以及液膜分離技術(shù)相繼問世,,使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的單元操作之一。蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作,,對于一種具體的混合物,,要會經(jīng)濟(jì)合理化的選擇適宜的分離方法。一般工業(yè)萃取過程分為如下三個(gè)基本階段:
1.1混合過程 將一定量的溶劑加入到原料液中,,采取措施使之充分混合,,以實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)由原料向溶劑的轉(zhuǎn)移的過程;
1.2沉降分層 分離出萃取相與萃余相,。1.3脫出溶劑 獲得萃取液與萃余液,,回收的萃取劑循環(huán)使用。翠取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設(shè)備中進(jìn)行,,可連續(xù)操作也可分批進(jìn)行,。
3.1 液-液萃取設(shè)備
和氣-液傳質(zhì)過程類似, 在液-液萃取過程中, 要求在萃取設(shè)備內(nèi)能使兩相密切接觸并伴有較高程度的湍動,以實(shí)現(xiàn)兩相之間的質(zhì)量傳遞;而后,又能較快地分離.但是, 由于液液萃取中兩相間的密度差較小,實(shí)現(xiàn)兩相的密切接觸和快速分離.要比氣液系統(tǒng)困難的多.為了適應(yīng)這種特點(diǎn),出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)型式的萃取設(shè)備。目前,為了工業(yè)所采用的各種類型設(shè)備已超過30種,而且還不斷開發(fā)出新型萃取設(shè)備,。根據(jù)兩相的接觸方式,萃取設(shè)備可分為逐級接觸式和微分接觸式兩大類;根據(jù)有無外功輸入,又可分為有外能量和無外能量兩種,。工業(yè)上常用萃取設(shè)備的分類情況如下表: 本接簡要介紹一些典型的萃取設(shè)備及其操作特性。
3.2混合-澄清槽
混合-澄清槽是最早使用,而且目前仍廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的一種典型逐級接觸式萃取設(shè)備,。它可單級操作,也可多級組合操作.每個(gè)萃取級均包括混合槽和澄清槽兩個(gè)主要部分,。為了使不互溶液體中的一相被分散成液滴而均勻分散到另一相中,以加大相際接觸面積并提高傳質(zhì)速率,混合槽中通常安裝攪拌裝置.也可用脈沖或噴射器來實(shí)現(xiàn)兩相的充分混合。澄清器的作用是將已接近于平衡狀態(tài)的兩液相進(jìn)行有效的分離.4.塔式萃取設(shè)備
習(xí)慣上,將高徑比很大的萃取裝置統(tǒng)稱為塔式萃取設(shè)備.為了獲得滿意的萃取效果, 塔設(shè)備應(yīng)具有分散裝置,以提供兩相混合和分離所采用的措施不同,出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)型式的萃取塔,。
4.1填料萃取塔
用于萃取的填料塔與用于氣-液傳質(zhì)過程的填料塔結(jié)構(gòu)上基本相同,,即在塔體內(nèi)支承板上充填一定高度的填料層。萃取操作時(shí),,連續(xù)相充滿整個(gè)塔中,,分散相以液滴狀通過連續(xù)相。5.萃取設(shè)備的選擇
各種不同類型的萃取設(shè)備具有不同的特性,萃取過程中物系性質(zhì)對操作的影響錯(cuò)綜復(fù)雜.對于具體的萃取過程選擇適宜設(shè)備的原則是:首先滿足工藝條件和要求,,然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算,使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)總和趨于最低.萃取設(shè)備的選擇, 應(yīng)考慮如下的因素: 5.1所需的理論級數(shù)
當(dāng)所需的理論級數(shù)不大于2-3級時(shí),各種萃取設(shè)備均可滿足要求;當(dāng)所需的理論級數(shù)較多(如大于4-5級)時(shí),可選用篩板塔;當(dāng)所需的理論級數(shù)再多(如10-20級)時(shí), 可選用有能量輸入的設(shè)備, 5.2生產(chǎn)能力
當(dāng)處理量較小時(shí),可選用填料塔,脈沖塔.對于較大的生產(chǎn)能力,可選用篩板塔, 轉(zhuǎn)盤塔及混合-澄清槽.離心萃取器的處理能力也相當(dāng)大.5.5其它
在選用設(shè)備時(shí),還需考慮其它一些因素,如:能源供應(yīng)狀況,在缺電的地區(qū)應(yīng)盡可能選用依重力流動的設(shè)備;當(dāng)廠房地面受到限制時(shí),宜選用塔式設(shè)備, 而當(dāng)廠房高度受到限制時(shí),應(yīng)選用混合澄清槽,。
四、課堂小結(jié)
本節(jié)課所學(xué)知識點(diǎn)比較多,,但應(yīng)分清主次,,應(yīng)重點(diǎn)復(fù)習(xí)需掌握結(jié)晶和萃取的定義,了解相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理,。
五,、布置作業(yè)
課后習(xí)題3(34-46)。
化工原理萃取知識點(diǎn)總結(jié) 萃取和分液教案篇三
12萃取
本章學(xué)習(xí)要求
1.熟練掌握萃取過程的原理,;部分互溶物系的液-液相平衡關(guān)系,;萃取過程(包括單級萃取,、多級錯(cuò)流萃取和多級逆流萃取)的計(jì)算,;對于組分b,、s部分互溶體系,要會熟練地利用杠桿規(guī)則在三角形相圖上迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行萃取過程計(jì)算,;對于組分b,、s不互溶體系,則可仿照吸收的計(jì)算方法,。
2.理解溶劑選擇的原則,;影響萃取操作的因素;萃取劑和操作條件的合理選擇,;萃取過程的強(qiáng)化措施,。
3.了解萃取操作的經(jīng)濟(jì)性;萃取操作的工業(yè)應(yīng)用,;液-液萃取設(shè)備及選用,。
12.1 概述
液-液萃取又稱溶劑萃取,是向液體混合物中加入適當(dāng)溶劑(萃取劑),,利用原混合物中各組分在溶劑中溶解度的差異,,使溶質(zhì)組分a從原料液轉(zhuǎn)換到溶劑s的過程,它是三十年代用于工業(yè)生產(chǎn)的新的液體混合物分離技術(shù),。隨著萃取應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,,回流萃取,雙溶劑萃取,,反應(yīng)萃取,,超臨界萃取以及液膜分離技術(shù)相繼問世,使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的單元操作之一,。
蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作,對于一種具體的混合物,,要會經(jīng)濟(jì)合理化的選擇適宜的分離方法,。
一般工業(yè)萃取過程分為如下三個(gè)基本階段:
1.混合過程 將一定量的溶劑加入到原料液中,采取措施使之充分混合,,以實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)由原料向溶劑的轉(zhuǎn)移的過程,;
2.沉降分層 分離出萃取相與萃余相。
3.脫出溶劑 獲得萃取液與萃余液,,回收的萃取劑循環(huán)使用,。
萃取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設(shè)備中進(jìn)行,可連續(xù)操作也可分批進(jìn)行,。
12.2 液液相平衡 12.2.1三角形相圖
根據(jù)組分間的互溶度,,三元混合體系可分為兩類:
(1)ⅰ類物系組分a,、b及a、s分別完全互溶,,組分b,、s部分互溶或完全不互溶;(2)ⅱ類物系 組分a,、s及組成b,、s形成兩對部分互溶體系 本章重點(diǎn)討論ⅰ類物系連續(xù)操作的逐級接觸萃取過程。
12.2.1 三元體系的相平衡關(guān)系
萃取過程以相平衡為極限,。相平衡關(guān)系是進(jìn)行萃取過程計(jì)算和分析過程影響因素的基本依據(jù)之一,。
對于組分b、s部分互溶物系,,相的組成,、相平衡關(guān)系和萃取過程的計(jì)算,采用等腰三角形相圖最為方便,。常用質(zhì)量百分率或質(zhì)量分率表示相組成,。1 相組成在三角形相圖上的表示
三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別表示純組分a、b,、s,。
三角形的邊ab、as和sb依次表示組分a與b,、a與s以及s與 b的二元混合液,。
三角形內(nèi)任意一點(diǎn)代表三元混合液的組成。2 相平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示
⑴溶解度曲線,、聯(lián)結(jié)線,、輔助曲線和臨界混熔點(diǎn)
要能夠根據(jù)一定條件下測得的溶解度數(shù)據(jù)和共軛相的對應(yīng)組成在三角形相圖上準(zhǔn)確作出溶解度曲線、聯(lián)結(jié)線,、輔助曲線(又稱共軛曲線),,并確定臨界混溶點(diǎn)。會利用輔助曲線由一已知相組成點(diǎn)確定與之平衡的另一相組成點(diǎn)的坐標(biāo)位置,。
溶解度曲線將三角形分成單相區(qū)(均相區(qū))與兩相區(qū),,萃取操作只能在兩相區(qū)中進(jìn)行。
① 不同物系在相同溫度下具有不同形狀的溶解度曲線,。
② 同一物系,,當(dāng)溫度變化時(shí).可引起溶解度曲線和兩相區(qū)面積的變化,甚至發(fā)生物系的轉(zhuǎn)化,。一般溫度升高,,組分間互溶度加大,兩相區(qū)面積縮小,不利于萃取分離,。
一定溫度下,,同一物系的聯(lián)結(jié)線傾斜方向隨溶質(zhì)組成而變,即各聯(lián)結(jié)線一般互不平行,,少數(shù)物系聯(lián)結(jié)線的傾斜方向也會發(fā)生改變(等溶度體系),。⑴分配系數(shù)和分配曲線
① 分配系數(shù) 在一定溫度下,溶質(zhì)a在平衡的萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數(shù),,即
同樣,,對干組分b也可寫出相應(yīng)表達(dá)式:
在操作條件下,若組分b,、s互不相溶,,則以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)可改寫成如下式,即
② 分配曲線 若主要關(guān)心溶質(zhì)a在平衡的兩液相中的組成關(guān)系,,則可在直角坐標(biāo)圖上表示相組成,,即在直角坐標(biāo)圖畫出x-y關(guān)系曲線,此即分配曲線,。在操作條件下,,若組分b、s不互溶,,則可仿照吸收中平衡曲線的方法作出以質(zhì)量比表示相組成的xy相圖,。再若在操作范圍內(nèi),以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)k為常數(shù),,平衡關(guān)系可表示為直線方程,,即
分配曲線為通過原點(diǎn)的直線。3 萃取過程在三角形相圖上的表示(1)萃取過程的三個(gè)基本階段
萃取過程的三個(gè)基本階段可在三角形相圖上清晰地表達(dá)出來,。① 混合
將skg的萃取劑加到 f kg的料液中并混勻,,即得到總量為 m kg 的混合液,其組成由點(diǎn)m的坐標(biāo)位置讀取,。
式中,,f為料液量,kg或kg/s,;s為萃取劑的量,,kg或 kg/s;m為混合液的總量,,kg或kg/s;xf為原料液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率,; ys為溶劑中溶質(zhì)的質(zhì)量分率,,對于純?nèi)軇瑈s=0 xm為混合液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率。② 沉降分層
混合液沉降分層后,,得到平衡的兩液相e,、r,其組成由圖上讀得,,各相的量由杠桿規(guī)則及總物料衡算求得,,即
式中 e為萃取相的量,kg或kg/s,;
r為萃余相的量,,kg 或kg/s、分別代表線段的長度,。
圖中的m點(diǎn)稱為和點(diǎn),,r、e或f,、s稱為差點(diǎn),。③ 脫除溶劑
和萃余液,若將得到的萃取相及萃余相完全脫除溶劑,,則得到萃取液其組成由圖上讀得,,其量利用杠桿規(guī)則確定,即
或
f=+
杠桿規(guī)則是物料衡算過程的圖解表示,,萃取過程在三角形相圖上的表示和計(jì)算,,關(guān)鍵在干熟練地運(yùn)用杠桿規(guī)則。(2)萃取劑的選擇
萃取劑的選擇是萃取操作分離效果和是否經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵,。選擇萃取劑時(shí)時(shí)主要考慮如下因素,。
① 萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)
選擇性是指萃取劑s對原料液中兩個(gè)組分溶解能力的差異,可用選擇性系數(shù)來表示,,其對應(yīng)于蒸餾中的相對揮發(fā)度,,統(tǒng)稱為分離因子。萃取操作中值均應(yīng)大于1,。值越大,,越有利于組分的分離;若=1,,萃取相和萃余相脫除溶劑s后將具有相同的組成,,且均等于原料液的組成,無分離能力,,說明所選擇的萃取劑是不適宜的,。
當(dāng)在操作條件下組分b、s可視作不互溶時(shí),,② 組分b,、s間的互溶度
組分b,、s間的互溶度愈小愈有利萃取分離,完全不互溶為理想情況,。③ 萃取劑回收的難易 易于回收可降低能量消耗,。④ 其它
兩相密度差要大,界面張力適中,,粘度與凝固點(diǎn)要低,,化學(xué)及熱穩(wěn)定,無毒不易燃,,來源充,,價(jià)格低廉等。
=0,,選擇性系數(shù)趨于無窮大,。
12.2 萃取過程的計(jì)算
重點(diǎn)討論級式接觸萃取過程的計(jì)算,且假設(shè)各級均為理論級,。1.單級接觸萃取
單級萃取操作中,,通常有兩種類型計(jì)算:(1)已知原料液組成及其處理量,規(guī)定萃余相組成,,要求計(jì)算萃取劑用
,。量、萃余相的量及,、萃取相的組成萃取劑的用量可利用杠桿規(guī)則確定:
或
萃取相的組成由其坐標(biāo)位置從圖上讀得,,e相和r相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計(jì)算。(2)已知原料液的組成及其處理量,、要求計(jì)算萃取相,、萃余相的量及兩相的組成。此類計(jì)算需利用輔助曲線通過和點(diǎn)m試差法作聯(lián)結(jié)鮮.兩相組成由聯(lián)結(jié)線兩端的坐標(biāo)位置讀得,,兩相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計(jì)算,。當(dāng)組分b、s可視作完全不互溶時(shí),,則以質(zhì)量比表示相組成的物料衡算式為
一般可由點(diǎn)s作溶解度曲線的經(jīng)過單級萃取后所能獲得的最高萃取液組成切線而確定,。
2.多級錯(cuò)流接觸萃取
多級錯(cuò)流接觸萃取操作的特點(diǎn)是:每級都加入新鮮溶劑,前級的萃取相為后級的原料,,傳質(zhì)推動力大,。只要級數(shù)足夠多,最終可獲得所希望的萃取率,,其缺點(diǎn)是溶劑用量較多,。
多級錯(cuò)流接觸萃取設(shè)計(jì)型計(jì)算中,通常已知f,、xf,。及各級溶劑用量si,,規(guī)定最終萃余相組成,要求計(jì)算所需理論級數(shù),。
根據(jù)組分b、s的互溶度,,萃取理論級數(shù)的計(jì)算有如下三種方法: ①
② 組分b,、s不互溶時(shí)的直角坐標(biāo)圖解法
設(shè)各級溶劑用量相等,則各級萃取相中的溶劑和萃余相中的稀釋劑b均可視作常量,,在x