宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 溶解度曲线:本质上是A、B、S三元 物系刚出现平衡时,两平衡液相 均相区 萃取相和萃余相)中,各组分点的 联结线。参看P215列4-1 溶解度曲线 角形相图上的溶解度曲线和联结线 因B与S互溶度与温度有关,上述实验须在恒定温度下进行。(也可在另一烧瓶中称取一定量的 纯溶剂S,逐步加组分B再交替加A也可得若干分层点。) 、平衡联结线 溶解度曲线将三角形分为两个区域,曲线以内的区域为两相区,以外的为均相区(不分层的 种均相混合物)。两相区内的混合液分为两个液相(萃取相E、萃余相R),当达到平衡时,两个液 层称为共轭相,联结共轭液相组成坐标的直线称为联结线,如图中RE线,萃取操作只能在两相区 内进行,既在溶解度曲线以内 一定温度下,同一物系的联结线倾斜方向一般是一致的,但随溶质组成而边,既各联结线互不 平行 三、临界混溶点 溶质A可完全溶解于B与S中,而B、S为一对部分互溶的组分,在该类物系中,溶质A的加 入使B与S的互溶度加大。当加入的溶质A至某一浓度(图中P点)两共轭相的组成无限趋进而变 为一相,表示这一组成的点P称为临界混溶点。 临界混溶点的图解求法 临界混溶点由实验测得。 当已知的联结线很短(即很接近于临界混熔点)时,才可用外延辅助曲线的方法就、求出临界 混熔点。 四、平衡联结线的内插 用实验方法获得平衡联结线,其数目毕竟有限。若须确定与点E成平衡的共轭相R(产见下图) 而点E又不在已知的平衡联结线上,则必须寻找某种内插的方法。常用的图解内插方法有多种,下 图为最简便的两种内插方法 (a)从已知的点R1、R2……作三角形AS边的平行线,从相应的共轭相E1、E2……作AB边 的平行线,由此获得交点F1、F2…联结这些交点得一条辅助线。此后,只需从指定点E作AB边 的平行线与辅助线相交,再从交点F作AS边的平行线与溶解度曲线相交,交点R即为点E的共轭
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 6/25 B R 联结线 R1 R H R2 R3 P 均相区 A 溶解度曲线 E S 两相区 E 溶解度曲线：本质上是A、B、S三元 物系刚出现平衡时，两平衡液相（ 萃取相和萃余相）中，各组分点的 联结线。参看P215列4-1 三角形相图上的溶解度曲线和联结线 因 B 与 S 互溶度与温度有关，上述实验须在恒定温度下进行。（也可在另一烧瓶中称取一定量的 纯溶剂 S ，逐步加组分 B 再交替加 A 也可得若干分层点。） 二、平衡联结线 溶解度曲线将三角形分为两个区域，曲线以内的区域为两相区，以外的为均相区（不分层的一 种均相混合物）。两相区内的混合液分为两个液相（萃取相 E 、萃余相 R ），当达到平衡时，两个液 层称为共轭相，联结共轭液相组成坐标的直线称为联结线，如图中 RE 线，萃取操作只能在两相区 内进行，既在溶解度曲线以内。 一定温度下，同一物系的联结线倾斜方向一般是一致的，但随溶质组成而边，既各联结线互不 平行。 三、临界混溶点 溶质 A 可完全溶解于 B 与 S 中，而 B 、S 为一对部分互溶的组分，在该类物系中，溶质 A 的加 入使 B 与 S 的互溶度加大。当加入的溶质 A 至某一浓度（图中 P 点）两共轭相的组成无限趋进而变 为一相，表示这一组成的点 P 称为临界混溶点。 临界混溶点的图解求法 临界混溶点由实验测得。 当已知的联结线很短（即很接近于临界混熔点）时，才可用外延辅助曲线的方法就、求出临界 混熔点。 四、平衡联结线的内插 用实验方法获得平衡联结线，其数目毕竟有限。若须确定与点 E 成平衡的共轭相 R （产见下图）， 而点 E 又不在已知的平衡联结线上，则必须寻找某种内插的方法。常用的图解内插方法有多种，下 图为最简便的两种内插方法。 （a）从已知的点 R1、R2 ……作三角形 AS 边的平行线，从相应的共轭相 E1、E2 ……作 AB 边 的平行线，由此获得交点 F1、F2 ……联结这些交点得一条辅助线。此后，只需从指定点 E 作 AB 边 的平行线与辅助线相交，再从交点 F 作 AS 边的平行线与溶解度曲线相交，交点 R 即为点 E 的共轭
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 相 平衡联结线(a) (b)通过已知点R1、R2…等分别作就、底边BS的平行线,再通过相应联结线另一端点E1 E2…等分别作与侧直角边AB的平行线,将所有交点相联便可得另一辅助曲线 辅助线 辅助线 平衡联结线(b) 将两种方法作出的辅助曲线延长,其交点应位于溶解度曲线的P点,该点即为作图法所获得的 临界混溶点。(也称褶点) 注:辅助线中任一线与溶解度曲线的交点P都称为褶点,因为通过P点联结线为无限短(线段
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 7/25 相。 R1 B R2 R R3 A E1 F2 F F3 S E2 E E3 平衡联结线（a) F1 (b)通过已知点 R1、 R2 ……等分别作就、底边 BS 的平行线，再通过相应联结线另一端点 E1、 E2 ……等分别作与侧直角边 AB 的平行线，将所有交点相联便可得另一辅助曲线。 E1 辅助线 E3 R1 B R2 R3 辅助线 E2 A P S 平衡联结线(b) 将两种方法作出的辅助曲线延长，其交点应位于溶解度曲线的 P 点，该点即为作图法所获得的 临界混溶点。（也称褶点） 注：辅助线中任一线与溶解度曲线的交点 P 都称为褶点，因为通过 P 点联结线为无限短（线段
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 无限短意味着变成一个点即P点(褶点),而称点P为临界混溶点或褶点。 在一定温度下,三元物系的溶解度曲线、联结线、辅助线及临界混溶点的数据都是由实验测得 也可从手册或相关专著中查及。 五、分配系数与分配曲线 三组分溶液其组成包含两个自由度,因此,互成平衡的两共轭相的组成在三角形相图上只能用 联结线的两个端点表示。但是,任何联结线的两个端点皆位于溶解度曲线上,故互成平衡的两相组 成必额外地受到该曲线的约束,其组成实际上只有一个自由度。因此,当处于平衡状态的某一相中 任一组分的质量分率已知,根据溶解度曲线及平衡联结线可唯一地确定液相及与其共轭的另一相组 分配曲线:互成平衡的两相的组成关系可以同吸收、精馏一样在Y4~X4图上用一条曲线 来表示、此曲线称为分配曲线。(参图P20) 2、分配系数k:组分A在两相中的平衡浓度也可表示成下式: 萃取相中A的质量分数_y4 萃余相中的质量分数x,同样kn=ya 综上所述,液液相平衡给出了以下两种关系: (1)若将溶解度曲线拟合成数学表达式,则用此表达式可根据处于平衡状态液体中溶质组分的 浓度唯一地确定其溶剂组分的浓度: 对萃取相ys=o(y4) 对萃余相xs=0(xA) 临界混溶点右方的溶解度曲线临界混溶点左方的溶解度曲线 (2)若将分配曲线拟合成数学表达式,则用此表达式可根据处于平衡状态某一相的溶质浓度确 定与其共轭的另一相溶质浓度,即y4=k 六、温度对相平衡关系的影响 温度升高,溶质在溶剂中的溶解度加大、两相区面积减小均相区面积増大,联结线的斜率:也 随之而边 523萃取剂的选择 、萃取剂的选择性及选择性系数 双组分溶液萃取分离时涉及的是两个部分互溶的液相,其组分数为3。根据相率,系统的自由 度为3(F=C-φ+2)。当两相处于平衡状态时,组成只占用一个自由度。因此操作压强和操作 温度又可以人为选择
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 8/25 无限短意味着变成一个点即 P 点（褶点），而称点 P 为临界混溶点或褶点。 在一定温度下，三元物系的溶解度曲线、联结线、辅助线及临界混溶点的数据都是由实验测得， 也可从手册或相关专著中查及。 五、分配系数与分配曲线 三组分溶液其组成包含两个自由度，因此，互成平衡的两共轭相的组成在三角形相图上只能用 联结线的两个端点表示。但是，任何联结线的两个端点皆位于溶解度曲线上，故互成平衡的两相组 成必额外地受到该曲线的约束，其组成实际上只有一个自由度。因此，当处于平衡状态的某一相中 任一组分的质量分率已知，根据溶解度曲线及平衡联结线可唯一地确定液相及与其共轭的另一相组 成。 1、分配曲线：互成平衡的两相的组成关系可以同吸收、精馏一样在 YA ~ X A 图上用一条曲线 来表示、，此曲线称为分配曲线。（参图 P209 ） 2、 分配系数 k ：组分 A 在两相中的平衡浓度也可表示成下式： A A A x y A A k = = 萃余相中 的质量分数 萃取相中 的质量分数 同样 B B B x y k = 综上所述，液液相平衡给出了以下两种关系： （1）若将溶解度曲线拟合成数学表达式，则用此表达式可根据处于平衡状态液体中溶质组分的 浓度唯一地确定其溶剂组分的浓度： 对萃取相 ( ) S A y = y 对萃余相 ( ) S A x = x 临界混溶点右方的溶解度曲线 临界混溶点左方的溶解度曲线 （2）若将分配曲线拟合成数学表达式，则用此表达式可根据处于平衡状态某一相的溶质浓度确 定与其共轭的另一相溶质浓度，即 A A A y = k x 六、温度对相平衡关系的影响 温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大、两相区面积减小均相区面积增大，联结线的斜率；也 随之而边。 5.2.3 萃取剂的选择 一、萃取剂的选择性及选择性系数 双组分溶液萃取分离时涉及的是两个部分互溶的液相，其组分数为 3。根据相率，系统的自由 度为 3（ F = C − + 2 ）。当两相处于平衡状态时，组成只占用一个自由度。因此操作压强和操作 温度又可以人为选择
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 1、单极萃取过程 萃取液E 原溶液F=A+B 回收溶剂S 1-萃取剂:2、3-溶剂回收装置 萃余液R (a) 单级萃取 设某A、B双组分溶液,其组成用上图(b)中F点表示,现加入适量纯溶剂S,其量应是以 使混合液的总组进入两相区的某点M。经充分接触两相达到平衡后,静置分层获得萃取相为E,萃 余相为R。现将萃取相与萃余相分别取出,在溶剂回收装置中脱除溶剂。在溶剂被完全脱除的理想 情况下,萃取相E将成为萃取液E,萃余相R则成为萃余液R,于是,整个过程是将组成为F点 的混合物分离成为含A较多的萃取液E与含A较少的萃余液R。(E为E与S的和点从E中将 S全部除去则只含A、B及E;R为R与S的和点从R中将S全部除去则只含A、B及R。) 实际萃取过程可由多个萃取级构成,最终所得萃取液与萃余液中溶质的浓度差异可以更大。 2、溶剂的选择性系数 选择性是指萃取剂S对原料中两个组分溶解能力的差异。萃取剂的选择性可用选择性系数表示 即:B YAsko k B=k 式中y、x分别为萃取相、萃余相中组分A(或B)的质量分率,故萃取相中A、B浓度之比 )与萃取液中A、B的浓度比(y)相等,萃余相中(x)与萃余液中( 相等,故有βx在萃取液及萃余液中y=1-,x=-x代入上式可得 Bxd 1+(B-1)x 燕馏y1+(a-1)x 吸收y 1+(1-m)
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 9/25 1、 单极萃取过程 设某 A 、 B 双组分溶液，其组成用上图（b）中 F 点表示，现加入适量纯溶剂 S ，其量应是以 使混合液的总组进入两相区的某点 M 。经充分接触两相达到平衡后，静置分层获得萃取相为 E ，萃 余相为 R 。现将萃取相与萃余相分别取出，在溶剂回收装置中脱除溶剂。在溶剂被完全脱除的理想 情况下，萃取相 E 将成为萃取液 ' E ，萃余相 R 则成为萃余液 ' R ，于是，整个过程是将组成为 F 点 的混合物分离成为含 A 较多的萃取液 ' E 与含 A 较少的萃余液 ' R 。（ E 为 ' E 与 S 的和点 从 E 中将 S 全部除去则只含 A 、B 及 ' E ； R 为 ' R 与 S 的和点 从 R 中将 S 全部除去则只含 A 、B 及 ' R 。） 实际萃取过程可由多个萃取级构成，最终所得萃取液与萃余液中溶质的浓度差异可以更大。 2、溶剂的选择性系数 选择性是指萃取剂 S 对原料中两个组分溶解能力的差异。萃取剂的选择性可用选择性系数表示， 即： B A B B A A B A B A k k x y x y x x y y = = = B B A y x = k 式中 y 、x 分别为萃取相、萃余相中组分 A （或 B ）的质量分率，故萃取相中 A 、B 浓度之比 （ B A y y ）与萃取液中 A 、B 的浓度比（ B A y y ）相等，萃余相中（ B A x x ）与萃余液中（ B A x x ） 相等，故有 B A B A x x y y = 在萃取液及萃余液中 B A y =1− y ， B A x =1− x 代入上式可得 A A A x x y + − = 1 ( 1) (蒸馏 x x y 1+ ( −1) = 吸收 m z mz y 1 (1 ) * + − = ) 1-萃取剂；2、3-溶剂回收装置 萃余相R (a) 3 萃余液R' B R' R （b) M E 萃取相E 溶剂S 原溶液F=A+B 1 回收溶剂S 2 萃取液E' E' A s 单级萃取 F R、E是平衡状态二相称共 存相或共轭相。RE（联结 线、平衡线、共轭线）