液液萃取的工作基本原理

     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的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來的方法。

　　基本簡介

　　萃取（Extraction）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的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，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取（以區別于固液萃取，即浸取），亦稱抽提（通用于石油煉制工業），是一種用液態的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液，實現組分分離的傳質分離過程，是一種廣泛應用的單元操作。

　　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的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，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，物質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，稱為“分配系數”。

　　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（如氯化鈉），利用“鹽析效應”以降低有機物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。

　　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，必須重復萃取數次。利用分配定律的關系，可以算出經過萃取后化合物的剩余量。

　　設：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次作多次萃取比用全部量的溶劑作一次萃取為好。但應該注意，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期的結果。

　　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 。

　　萃取劑和溶質互不發生反應 。

　　溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度 。

　　相關規律：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（包括經化學反應后的溶解）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，即由萃取劑轉變成的萃取液和由料液轉變成的萃余液。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（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，這是工業萃取常用的流程。③連續逆流萃取。在微分接觸式萃取塔（見萃取設備）中，料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質，也是常用的工業萃取方法。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，從塔底導出。萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱連續相；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，工業上用來重復使用萃取劑可提取被萃取物質，

　　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節。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。經過反萃取及所得反萃液經過進一步處理后，便得到被分離物的成品。反萃后經洗滌不含或少含萃合物的有機相稱再生有機相，繼續循環使用。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構的作用，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。