液液萃取化工基礎

液液萃取化工基礎

所屬類別

科技 >> 化工 >> 化工綜合

作者：戴猷元 編著

出版日期：2015年9月 書號：978-7-122-23906-8

開本：B5 710×1000　1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：319頁

液液萃取是重要的化工分離單元操作。它具有分離效率高、能耗低、生產能力大、設備投資少、便於快速連續和安全操作等優點。本書包括物質的溶解特性及常用萃取劑、金屬萃取的基本原理、有機物萃取的基本原理、液液萃取相平衡、擴散及相間傳質過程、逐級接觸液液萃取過程的計算、微分接觸連續逆流萃取過程的計算、液液萃取設備的分類及特點

目錄

第1章概述001

1.1液液萃取過程001

1.2液液萃取技術的發展和套用002

1.3液液萃取中的基本概念004

1.3.1分配定律和分配常數004

1.3.2分配係數006

1.3.3萃取率006

1.3.4相比和萃取因子007

1.3.5萃取分離因數007

1.3.6物理萃取與化學萃取008

1.4液液萃取技術的研究內容及方法009

參考文獻010

第2章物質的溶解特性及常用萃取劑011

2.1物質溶解過程的一般描述011

2.2物質在溶劑中的溶解特性012

2.2.1物質在水中的溶解特性012

2.2.2物質在有機溶劑中的溶解特性014

2.3物質萃取的各種影響因素015

2.3.1空腔作用能和空腔效應015

2.3.2被萃溶質親水基團的影響017

2.3.3溶質與有機溶劑相互作用的影響021

2.4常用的萃取劑022

2.4.1萃取劑選擇的一般原則022

2.4.2中性絡合萃取劑023

2.4.3酸性絡合萃取劑026

2.4.4胺類萃取劑028

2.4.5螯合萃取劑030

參考文獻033

第3章金屬萃取的基本原理034

3.1金屬離子配合物034

3.1.1金屬離子的水合034

3.1.2金屬離子配合物的形成及穩定性035

3.2中性絡合萃取過程036

3.2.1中性金屬配合物的萃取036

3.2.2金屬配陰離子加合陽離子的萃取過程037

3.3酸性絡合萃取過程及螯合萃取過程038

3.3.1酸性絡合萃取過程038

3.3.2螯合萃取過程039

3.4離子締合萃取過程040

3.4.1陰離子萃取過程041

3.4.2陰離子交換過程041

3.4.3陽離子萃取過程041

3.5金屬萃取過程的影響因素042

3.5.1萃取劑特性的影響042

3.5.2金屬離子成鍵特性的影響045

3.5.3萃合物特性及其形成條件和存在環境的影響046

3.6協同萃取過程049

3.6.1酸性萃取劑和中性萃取劑的協同萃取050

3.6.2肟與酸性萃取劑的協同萃取051

3.6.3螯合萃取劑和中性萃取劑的協同萃取051

3.6.4其他協同萃取體系051

參考文獻051

第4章有機物萃取的基本原理052

4.1簡單分子萃取052

4.2有機物絡合萃取過程052

4.2.1有機物絡合萃取的過程描述052

4.2.2有機物絡合萃取體系的基本特徵053

4.2.2.1分離對象的特性053

4.2.2.2絡合劑的特性053

4.2.2.3稀釋劑的選擇055

4.2.3有機物絡合萃取的高效性和高選擇性055

4.3有機物絡合萃取過程的機理分析056

4.3.1絡合萃取的作用機制056

4.3.2絡合萃取的萃合物結構057

4.3.3絡合萃取的歷程058

4.3.3.1中性磷氧類絡合劑絡合萃取有機羧酸的歷程058

4.3.3.2胺類絡合劑絡合萃取有機羧酸的兩種歷程058

4.3.3.3胺類絡合劑絡合萃取苯酚的兩種歷程060

4.3.3.4酸性磷氧類萃取劑絡合萃取有機胺類的兩種歷程060

4.4有機物絡合萃取的特徵性參數061

4.4.1分離溶質的疏水性參數lgP061

4.4.2分離溶質的電性參數pKa062

4.4.3絡合劑的表觀鹼(酸)度063

4.4.3.1絡合萃取劑表觀鹼(酸)度的定義064

4.4.3.2絡合萃取劑表觀鹼(酸)度的測定方法065

4.4.3.3絡合萃取劑表觀鹼(酸)度的影響因素066

4.4.4絡合劑相對鹼(酸)度067

4.4.4.1以被萃溶質為對象的絡合萃取劑相對鹼(酸)度的定義068

4.4.4.2絡合萃取劑相對鹼(酸)度的測定方法069

參考文獻069

第5章液液萃取相平衡071

5.1物理萃取相平衡071

5.1.1物理萃取相平衡的一般性描述071

5.1.2弱酸或弱鹼的萃取相平衡072

5.1.3萃取相溶質自締合的萃取相平衡074

5.1.4混合溶劑物理萃取的相平衡076

5.2化學萃取的相平衡076

5.2.1化學萃取相平衡的一般性描述076

5.2.2萃合物化學組成的確定078

5.2.3絡合萃取相平衡的質量作用定律分析方法080

5.3萃取相平衡的圖示方法081

5.3.1完全不互溶體系直角坐標圖082

5.3.2三角形相圖082

5.3.2.1三角形相圖中的組成表示法083

5.3.2.2槓桿法則083

5.3.2.3液液平衡關係在三角形相圖上的表示法084

5.3.2.4液液相平衡在直角坐標上的表示法087

5.4萃取相平衡的模型預測方法088

參考文獻090

第6章擴散及相間傳質過程092

6.1分子擴散及渦流擴散092

6.1.1分子擴散092

6.1.2擴散係數094

6.1.3單相中的穩態分子擴散096

6.1.3.1等摩爾反向擴散097

6.1.3.2單向擴散098

6.1.4渦流擴散099

6.2相間傳質099

6.2.1對流傳質100

6.2.2相間傳質模型101

6.2.3分傳質係數103

6.2.4總傳質係數103

6.3界面現象及其影響104

6.3.1Marangoni效應105

6.3.2Taylor不穩定性106

6.3.3表面活性劑的影響106

6.4液滴傳質特性107

6.4.1液滴和液滴群的運動107

6.4.2液滴和液滴群的傳質109

6.4.2.1液滴生成階段的傳質109

6.4.2.2液滴自由運動階段的傳質110

6.4.2.3液滴凝並階段的傳質112

6.4.2.4考慮液滴內外傳質的總傳質係數112

參考文獻114

第7章逐級接觸液液萃取過程的計算116

7.1單級萃取過程及其計算117

7.1.1溶劑部分互溶體系117

7.1.2溶劑不互溶體系119

7.2多級錯流萃取過程及其計算120

7.2.1溶劑部分互溶體系120

7.2.2溶劑不互溶體系123

7.3多級逆流萃取過程及計算124

7.3.1溶劑部分互溶體系125

7.3.1.1三角形坐標圖求理論級數125

7.3.1.2直角坐標圖求理論級數127

7.3.2溶劑不互溶體系128

7.3.3多級逆流萃取過程的最小萃取劑用量129

7.3.3.1溶劑部分互溶體系129

7.3.3.2溶劑不互溶體系131

7.3.4兩相完全不互溶體系的多級逆流萃取過程計算132

7.4複合萃取133

7.4.1完全不互溶體系的萃取率和去污係數134

7.4.2完全不互溶體系的物料衡算和操作線134

7.4.3雙溶質組分分離的操作條件選擇原則135

7.4.4多級逆流複合萃取過程的圖解法136

7.4.5多級逆流複合萃取過程的公式解法136

參考文獻138

第8章微分接觸連續逆流萃取過程的計算139

8.1柱塞流模型139

8.2萃取柱內流動的非理想性142

8.2.1非理想流動和停留時間分布142

8.2.2萃取柱內的軸向混合及其影響145

8.3考慮萃取柱內軸向混合的計算模型146

8.3.1級模型146

8.3.2返流模型及其求解方法147

8.3.2.1返流模型的建立147

8.3.2.2線性平衡關係時返流模型的求解方法148

8.3.2.3非線性平衡關係時返流模型的求解方法151

8.3.3擴散模型及其求解方法151

8.3.3.1擴散模型的建立152

8.3.3.2線性平衡關係時擴散模型方程的解析解及其簡化153

8.3.3.3分散單元高度及其近似計算156

8.3.4前混現象158

8.4萃取柱軸向混合參數的實驗測定159

8.4.1擾動回響技術及其數據處理方法159

8.4.1.1擾動回響法及模型方程159

8.4.1.2擴散模型方程160

8.4.1.3幾種主要的模型參數求取方法161

8.4.1.4幾種數據處理方法的比較165

8.4.2穩態濃度剖面法166

8.4.2.1基於擴散模型的單變數估值法167

8.4.2.2基於返流模型的多變數估值法168

8.4.3動態回響曲線法169

參考文獻171

第9章液液萃取設備的分類及特點173

9.1液液萃取設備的基本條件和主要類型173

9.2液液萃取設備的性能特點174

9.2.1液液萃取設備的特點174

9.2.2液液萃取設備的液泛流速和比負荷175

9.2.3萃取設備的傳質速率和總傳質係數177

9.3液液萃取設備的選擇179

參考文獻180

第10章混合澄清器181

10.1混合澄清器及其類型181

10.2箱式混合澄清器的特點185

10.3混合澄清器的設計186

10.3.1混合室的設計187

10.3.2澄清室的設計188

10.4混合澄清器的操作189

參考文獻190

第11章柱式萃取設備192

11.1柱式萃取設備的類型和特點192

11.1.1噴淋萃取柱192

11.1.2填料萃取柱192

11.1.3篩板萃取柱193

11.1.4脈衝篩板萃取柱和脈衝填料萃取柱194

11.1.5振動篩板萃取柱195

11.1.6轉盤萃取柱（RDC）196

11.1.7混合澄清型萃取柱197

11.2填料萃取柱的設計計算198

11.2.1液滴平均直徑dP的計算199

11.2.2特性速度和液泛流速計算200

11.2.3總傳質係數的計算201

11.2.4柱高的計算201

11.3篩板萃取柱的設計計算201

11.3.1液滴平均直徑的計算201

11.3.2特性速度和液泛流速計算202

11.3.3篩板萃取柱傳質性能計算204

11.4脈衝篩板萃取柱的設計計算205

11.4.1液滴平均直徑的計算205

11.4.2特性速度和液泛流速計算206

11.4.3脈衝篩板萃取柱的操作特性207

11.4.4脈衝篩板萃取柱的傳質特性計算209

11.4.5脈衝篩板萃取柱的設計計算舉例210

11.5轉盤萃取柱的設計計算211

11.5.1液滴平均直徑的計算211

11.5.2特性速度和液泛流速計算212

11.5.3轉盤萃取柱的操作特性214

11.5.4轉盤萃取柱的傳質特性計算215

11.5.5轉盤萃取柱的設計計算步驟215

11.6柱式萃取設備的性能比較216

參考文獻220

第12章離心萃取設備223

12.1離心萃取器及其類型223

12.1.1離心萃取器的分類223

12.1.2連續接觸離心萃取器224

12.1.3逐級接觸離心萃取器225

12.2離心萃取器的關鍵參數228

12.2.1離心分離因數

12.2.2離心萃取器的壓力平衡和界面控制229

12.2.2.1離心力場條件下的流體靜力學方程229

12.2.2.2轉筒式離心萃取器的界面控制229

12.2.3離心萃取器的分離容量231

12.2.4離心萃取器的級效率232

參考文獻233

第13章萃取過程的強化234

13.1單元操作和單元過程234

13.2“場”、“流”分析的一般性概念235

13.2.1“場”、“流”的定義及特徵235

13.2.2“場”、“流”分析的基本內容236

13.2.2.1“流”和“場”的存在是構成分離過程或反應過程的必要條件236

13.2.2.2“流”和“場”按不同方式組合可以構成不同的過程237

13.2.2.3調控“流”和“場”的作用可以實現過程強化238

13.2.2.4多種“流”和多種“場”的組合可以產生新的過程239

13.2.3常用分離過程的“場”、“流”分析241

13.3從基本原理出發強化萃取過程242

13.3.1提高過程的傳質推動力242

13.3.2增大相際總傳質係數251

13.3.3增加相間傳質面積254

13.4耦合技術及過程強化255

13.4.1過程耦合技術255

13.4.1.1同級萃取反萃取耦合過程255

13.4.1.2萃取發酵耦合過程260

13.4.1.3膜技術與過程耦合263

13.4.2化學作用對萃取分離過程的強化264

13.4.3附加外場對萃取分離過程的強化266

參考文獻268

第14章新型萃取分離技術271

14.1概述271

14.2液膜技術272

14.2.1概述272

14.2.2液膜技術的構型和操作方式274

14.2.2.1乳狀液膜過程274

14.2.2.2支撐液膜過程275

14.2.2.3封閉液膜過程276

14.2.3液膜分離過程的傳質機理及促進傳遞277

14.2.3.1液膜分離過程的傳質機理277

14.2.3.2液膜分離過程的促進遷移278

14.2.4乳狀液膜280

14.2.4.1乳狀液膜體系的組成280

14.2.4.2乳狀液膜分離工藝282

14.2.4.3乳狀液膜體系的滲漏及溶脹283

14.2.5支撐液膜體系284

14.2.6封閉液膜體系285

14.3超臨界流體萃取技術287

14.3.1概述287

14.3.2超臨界流體及其性質287

14.3.3超臨界流體萃取工藝291

14.3.3.1超臨界流體固體萃取工藝291

14.3.3.2液體的超臨界流體逆流萃取工藝292

14.3.3.3溶劑循環293

14.3.3.4溶質和溶劑的分離294

14.3.4超臨界流體萃取設備294

14.4雙水相萃取技術295

14.4.1概述295

14.4.2雙水相體系的形成295

14.4.3雙水相體系的主要參數297

14.4.4雙水相萃取的特點及兩相分配298

14.4.4.1雙水相萃取的特點298

14.4.4.2影響雙水相萃取分配的因素298

14.4.5親和雙水相萃取技術300

14.5膜萃取技術300

14.5.1概述300

14.5.2膜萃取的研究方法及數學模型301

14.5.2.1膜萃取的研究方法301

14.5.2.2膜萃取過程的傳質模型301

14.5.3膜萃取的影響因素304

14.5.3.1兩相壓差Δp的影響304

14.5.3.2兩相流量的影響304

14.5.3.3相平衡分配係數與膜材料的浸潤性能的影響304

14.5.3.4體系界面張力和穿透壓305

14.5.4中空纖維膜萃取的過程設計306

14.5.4.1分傳質係數關聯式306

14.5.4.2中空纖維膜器中流動的非理想性306

14.5.4.3中空纖維膜萃取過程強化的途徑307

14.5.4.4中空纖維膜萃取器的串聯和並聯308

14.6膠團萃取技術和反膠團萃取技術308

14.6.1概述308

14.6.2膠團的結構及性質309

14.6.3膠團萃取310

14.6.4聚合物膠團萃取311

14.6.5濁點萃取311

14.6.6反膠團的結構及性質313

14.6.7反膠團體系的增溶及溶質傳遞315

14.6.8蛋白質的反膠團萃取研究316

參考文獻317