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液-液萃取效率

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液-液萃取, 或 LLE, 是一种技术, 用于分离的液体, 不能与蒸馏分离, 由于温度敏感的成分或类似的溶剂沸点。LLE 的传质是由溶质在不互溶或部分互溶的饲料和溶剂流中的溶解度差所驱动的。含有该溶质的进料流与溶剂流混合, 通常使用搅拌器, 使溶质从饲料转移到溶剂。被称为余的贫化饲料与萃取物分离, 即溶质富溶剂相。本视频将说明从 n-壬中提取异丙醇, 使用纯净水, 研究操作变量如何影响整体柱效率。

LLE 通常在连续的阶段使用共电流或逆流流来执行。逆电流系统通常是首选, 因为它们往往更有效率。通常, 这些阶段被安置在一个单一的单位内。可以通过两种方式设置计数器当前提取列。当溶剂比进料液或稀释剂重时, 在柱顶部引入溶剂, 然后溶质在底部出口。当溶剂比稀释剂轻时, 在柱底部引入溶剂, 溶质会在顶部的柱上退出。在稳态状态下, 过程的进给端和 N 所示的任何阶段之间的溶质的物质平衡是如图所显示的。其中 X 是稀释剂中溶质的摩尔分数, Y 是溶质对溶剂的摩尔分数。F 是饲料稀释剂的摩尔流率, S 是溶剂的摩尔流率。用理论板分析法对分离过程的效率进行了评价。这些板块是假设阶段, 两个阶段是相互平衡的。如果两种液体在一个阶段处于平衡状态, 这意味着在给定较长的混合时间内不会发生任何浓度的变化, 则该阶段被认为是一个理论板块。理论板数越高, 过程越有效。操作变量, 如温度, 压力, 流速和搅拌器速度影响效率, 因此理论板分析。下面的实验将研究一个 LLE 的过程, 以水为溶剂从 n-壬中提取异丙醇。该系统含有三液体, 称为三元体系。通常, 所有三液体组分在某种程度上混溶。这些和其他溶剂的平衡行为可以在文献中找到。现在, LLE 的基础知识和它的操作已经解释了, 让我们来看看一个分离过程。

这项实验将使用约克-Scheibel 柱。这是一个搅拌柱与内部桨轮叶轮, 连接到一个垂直驱动器。每个级别都包含金属丝网包装, 以实现相分离, 并由分区分隔以提供各个阶段。首先使用控制面板上的控制旋钮和数字读数来控制搅拌器的速度。使用流量计在饲料和溶剂入口测量饲料和溶剂的流速。使用分级气缸和手表来测量提取物和余的流速。现在启动搅拌机和保持搅拌器转速恒定在 300 rpm。打开球阀的溶剂, 饲料, 提取和余。开始水流到柱子上, 以每分钟200毫升的速度获得所需的溶剂-给料摩尔比。观察溶剂入口与余出口之间是否存在接口, 如果没有, 则让分散相上升形成上层界面。当上层接口形成时, 启动进料流。仔细调整从塔的底部的提取线上倒置 U 的高度, 以控制两个阶段之间的上层接口的水平。这就保证了余相不会流入提取槽, 如果调整太低, 或提取物没有流入余坦克, 如果接口设置得太高。

收集样品每10分钟在余样品点在四毫升瓶。使用气相色谱, 或 GC, 以量化的组成部分, 并确认已达到稳定状态。接下来, 使用一个干净的毕业气缸, 收集250毫升的提取物在取样点, 然后测量的比重或相对密度的样品, 以水, 使用比重。使用所提供的表在样品中插入异丙醇的重量, 显示萃取液的成分与比重。重复两次较低的饲料价格的过程。确保保持溶剂进给比和搅拌器转速恒定。完成后, 关闭搅拌器和主电源开关, 关闭进料和溶剂球阀, 使余和抽出球阀打开。现在让我们来评估一下结果。

首先, 让我们来看看在不同的饲料流量和不同的搅拌率的异丙醇的百分之回收。随着饲料流量的增加, 百分之回收率增加, 水平也有所提高。这是一个不接近水淹的系统的典型。增加的鼓动率也增加了百分之恢复。通过计算机模拟的理论板分析计算阶段效率, 也受这些参数的影响。正如预期的那样, 阶段效率和百分之回收率都随着流速和搅动率的提高而增加。这是由于改进的混合, 导致小滴和改善分散, 从而改善质量转移, 然而, 两个关系高原以更高的饲料率。效率和百分之恢复水平, 并最终减少, 由于乳化和水淹。乳液的形成会对恢复和效率产生负面影响, 因为这些阶段不能再干净地分开, 以便向上或向下移动到下一阶段。这可能是一个问题的系统, 如约克-Scheibel 单位, 使搅拌机和定居船舶系列的一个诱人的选择。

液-液萃取是一种分离技术, 适用于多种不同的分色, 可用于各种设置。在阶段乳化是一个挑战的情况下, 混合器的定居者坦克串联可以使用。这个简单的设置利用一个坦克的两个阶段是混合的搅拌器。两个阶段然后联合在移居者坦克, 重的阶段最后安定到底部并且通过出口在坦克的底部被去除。轻的阶段落户到顶部, 并通过另一个插座删除。另一种利用溶质溶解度特性的分离技术是固液萃取。在固液萃取中, 固体基质中的溶质通过剧烈的混合提取到液体中。这种技术被广泛用于许多应用, 如清除土壤中的除草剂阿特拉津等毒素。

你刚才看了朱庇特的液体萃取液的介绍。现在, 您应该了解使用约克-Scheibel 列的 LLE 提取的基本知识, 以及流程变量 (如搅拌器和流速) 如何影响柱的溶质回收和效率。谢谢收看

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