第九章萃取习题及解答.doc

第九章 萃取 7 / 8第九章 萃取 习题及解答1、 出下表中序号1、4、7的选择性系数 丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）在25℃下的平衡数据（质量％）序号水 相三 氯 乙 烷 相％A％B％S％A％B％S15.9693.520.528.750.3290.93210.0089.400.6015.000.6084.40313.9785.350.6820.780.9078.32419.0580.160.7927.661.3371.01527.6371.331.0439.392.4058.21635.7362.671.6048.214.2647.53746.0550.203.7557.408.9033.70解： ①β=(yA/xA)/(yB/xB)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06④β=(yA/xA)/(yB/xB)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51⑦β=(yA/xA)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.032、现有含15％（质量）醋酸的水溶液30kg，用60 kg纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。

在25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示） 水 层乙 醚 层水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.206.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.08.87.25.07.387.778.213.88.07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.7解：（1）①作溶解平衡曲线，并作几条连结线②作F点，连结FS，测量其长度③求作M点，F+S=M，/=S/F =60/30=2，故M三等分FS，且靠近S ④过M点作平衡连结线，得萃取相E和萃余相R的组成点 ⑤量出线段RE、ME长度 R/E=/ R=M*/RE=26.4kg E=M-R=63.6kg⑥从图上读出： 萃取相E yA =0.048 yB=0.040 ys =0.912 萃余相R xA =0.063 xB =0.860 xS =0.077 （2）kA= yA/xA =0.048/0.063=0.762 β=(yA/xA)/(yB/xB)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.3813、醋酸水溶液100 kg，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取，原料液含醋酸χƒ =0.20，欲使萃余相中中醋酸χA=0.1（均为质量分率）。

试求：（1）萃余相及萃取相的量和组成；（2）溶剂用量S已知25℃下物系的平衡关系为УA =1.356χA1.201 УS =1.618-0.6399e1.96УA χS =0.067+1.43χA2.273式中 УA ——与萃余相醋酸浓度χA成平衡的萃取相醋酸浓度；УS ——萃取相中溶剂的浓度；χS ——萃余相中溶剂的浓度；УA ，УS ，χS 均为质量分数解：a. χA=0.1 УA =1.356χA1.201 =0.085УS =1.618-0.6399e1.96УA =0.862 χS =0.067+1.43χA2.273=0.075b.作溶解度平衡曲线，找出萃余相萃取相的组成点R、Ec.连结RE，与FS交于点M，测量ME，MR，MS，MF的长度d.解方程组①R/E=/ ②R+E=F+S ③F/S=/ 代入即①R=0.6266E ②R+E=100+S ③100/S=0.7930 解得 R=87kg E=139kg S=126kge.故 萃余相的量是 R=87kg ，其组成为χA=0.1，χB=0.825, χS=0.075 萃取相的量是E=139kg, 其组成为УA =0.085，УB=0.053，УS ==0.0862 溶剂用量S=126kg。

4、将例2中的萃取剂分为两等分，即每次0.75kg水/kg原料液，进行两级错流萃取，将所得结果与例2对比解：①作F点，连接FS 测量其长度②作M1点 S1/F=M1F/M1S=0.75 M1F=(0.75/1.75)*=0.429 ③过M1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成R1和萃取相组 成E1，并测量M1E1 ，M1R1④萃余相R1=M1*（/）=0.81F⑤进入第二级萃取器总物料流量 M2= R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F⑥连结R1S，测量其长度⑦作M2 SM2= R1/M2*=（0.81F）/（1.56F）*=0.519⑧过M2作平衡连结线，得第二级萃余相组成R2和萃取相组成E2⑨连结SR2并延长交AB于R´，连结SE2并延长交AB于E´⑩由图可知，y’=0.63， x’=0.13 E´/R´=/=（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5E´+R´=F所以 E´/F=1/3， R´/F=2/3 5、若例2中改用两级逆流萃取，萃取剂的用量不变，求所得结果，并与上题比较。

解:①求作M点，/=S/F=1.5 ②两级逆流萃取，萃取剂用量不变，可知R1时的χA与例2中一致即χA=0.15，得平衡连结线R1E1③连结E1M并延长交溶解度平衡曲线于点R2④过R2作平衡连结线R2E2⑤连结SR2，SE2并延长交AB于R´，E´⑥由图可知，x’=0.08, y’=0.64 E´/R´=/=（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647E´+R´=F 所以 E´=0.39F , R´=0.61F 6、以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30％降到5％（重量％），萃取剂可以认为是纯态，其流量为原料液的两倍，应用三角形图解法求出所需的理论级数操作温度为20℃，此温度下的平衡数据如下表所示醋酸（A）-水（B）-二异丙醚（S）在20℃下的平衡数据（质量％）序号水 相异 丙 醚 相％A％B％S％A％B％S10.6998.11.20.180.599.321.497.11.50.370.798.932.795.71.60.790.898.446.491.71.91.91.097.1513.3084.42.34.81.993.3625.5071.13.411.403.984.7737.0058.64.421.606.971.5844.3045.110.631.1010.858.1946.4037.116.536.2015.148.7解：①xf=0.30在相图上定出F点，连结FS，测其长度②求作M点，/=S/F=2，故M三等分FS，且靠近S③按末级xN=0.05,在溶解度曲线上找出RN点，连结RNM并延长与溶解度曲线相交，得离开第一级的萃取相浓度点E1④连结FE1并延长，连结RNS并延长，交于点D⑤过E1点作平衡连结线，得R1，此为第一级⑥连结R1D，与溶解度曲线交于点E2，过E2作平衡连结线R2E2，此为第二级⑦按照⑥继续作图直至R7时，萃余相的溶质浓度x7=0.05⑧故所需要理论级数为7级。

7、请将例3、例4分别用正三角形相图表示，解一遍解：例3① 单级萃取： a. 由表中数据在正三角形相图上作出溶解度曲线及若干平衡连结线，如图Ⅰb.xf=0.35,找出F点，连结FSc.求作M点，/=S/F=1，故M平分FSd.过M点作平衡连结线，交溶解度曲线于R、Ee.测量RE，ME长度f.R=M*/RE=（F+S）*/RE=84.2kg/h 则萃取相的流量E=M-R=200-84.2=115.8kg/h 从图上读得萃取相E醋酸浓度y=0.12,萃余相R醋酸浓度x=0.26② 两级错流萃取：如图Ⅱ a.求作M1点，进入第一级萃取器的总物料量为M1=S1+F=50+100=150 kg/hSM1=（F/M1）·=2/3*，故M1点三等分FS，且靠近Fb.过M1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成R1和萃取相组成E1c. 测量M1E1 ，R1E1,则R1=M1*（/）=89.6kg/hd. 进入第二级萃取器总物料流量 M2= R1+S2=89.6+50=139.6kg/he. 连结R1S，测量其长度作M2 SM2= R1/M2*=0.642f. 过M2作平衡连结线，得第二级萃余相组成R2和萃取相组成E2。

测，长度g.由图可知，萃余相R的醋酸浓度为x=0.22,萃余相量 R2=M2·(/)=80.0kg/h③ 两种操作萃余百分数的比较单级萃取φ1=（R·x）/（F·xF）=84.2*0.26/（100*0.35）=0.625两级错流萃取φ2=（R2·x2）/（F·xF）=80.0*0.22/（100*0.35）=0.503例4①xf=0.40,在相图上定出F点，并连结FS，测量其长度②求作M点，/=S/F=2，故M三等分FS，且靠近S③xN=0.11末级，找出RN点，连接RNM并延长与溶解度曲线相交得俩开第一级的萃取相浓度点E1④连结FE1，RNS并延长相交于点D⑤过E1点作平衡连结线，得R1，此为第一级⑥连结R1D，与溶解度曲线交于点E2，过E2作平衡连结线R2E2，此为第二级⑦同法作得R3E3，此为第三级⑧由图可知，第三级萃余相溶质浓度x3=0.11,故所需要的理论级数是三级。