第10章其他分离过程060529教学讲义.ppt

第十章
其他分离过程第十章其他分离过程一、离子交换剂概述
二、离子交换基本原理
三、离子交换速度
（二）离子交换树脂的结构
离子交换树脂是具有特殊网状结构的高分子化合物，由空间网状结构骨架（即母体）和附着在骨架上的许多活性基团所构成。
（三）离子交换树脂的物理化学性质第一节离子交换（一）离子交换反应第一节离子交换第一节离子交换第一节离子交换（二）离子交换平衡和选择性系数第一节离子交换第一节离子交换第一节离子交换第一节离子交换第一节离子交换（一）离子交换速度的控制步骤判断离子交换过程是由液膜扩散还是颗粒内扩散控制，可采用Helfferich准数（He）或Vermeulen准数（Ve）进行确定。第一节离子交换（二）离子交换速度的表达式（三）离子交换速度的影响因素(1)离子交换在环境工程领域有哪些应用。
(2)离子交换剂的分类有哪些。
(3)离子交换树脂的结构特点是什么。
(4)影响离子交换树脂选择性的因素有哪些。
(5)离子交换反应有哪些主要类型。(6)离子交换过程有哪些主要步骤，可能的控制步骤是什么。
(7)如何判断离子交换速度的控制步骤。
(8)哪些主要因素影响离子交换速度。第二节萃取一、萃取分离的特点可在常温下操作，无相变；
萃取剂选择适当可以获得较高分离效率；
对于沸点非常相近的物质可以进行有效分离；
利用萃取的方法分离混合液时，混合液中的溶质既可是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，如无机盐类等。萃取法主要用于水处理，通常用于萃取工业废水中有回收价值的溶解性物质；
从染料废水中提取有用染料；
从洗毛废水中提取羊毛脂；
含酚废水的萃取处理等。三角形任何一个边上的任一点均代表一个二元混合物，如E点。
三角形内的任一点代表一个三元混合物，如M点。在萃取操作中，根据组分间互溶度的不同，可分为以下三种情况：
溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但稀释剂B和萃取剂S之间不互溶。
溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但B和S之间部分互溶。
组分A、B完全互溶，但B、S及A、S之间部分互溶。
第I类物系：第(1)和第(2)情况（以下主要讨论）
第II类物系：第(3)情况萃取相E及萃余相R：达到平衡时的共轭液相。
联结线：连线RE，都互不平行
P点：临界混溶点，溶液为均相辅助曲线：
连接F、G、H，得辅助曲线。
利用辅助曲线，可以求任一平衡液相的共轭相，如从R点求E点。（三）杠杆规则若在原料液F中加入纯溶剂S，则表示混合液组成的点M视溶剂加入量的多少沿FS线变化，根据杠杆规则：1.分配曲线
将三角形相图上各组相对应的共扼平衡液层中溶质A的组成转移到xm-ym直角坐标上，所得的曲线称为分配曲线。
分配曲线表达了溶质A在相互平衡R相与E相中的分配关系。2.分配系数
溶质A在两相中的平衡关系可以用相平衡常数k来表示。（一）萃取剂的选择性系数
萃取剂的选择性是指萃取剂对原料混合液中两个组分的溶解能力的大小，可以用选择性系数来表示：1.萃取剂的选择性
2.萃取剂的物理性质：密度、界面张力、黏度
3.萃取剂的化学性质
4.萃取剂回收的难易：
一般常用的回收方法是蒸馏，如果不宜用蒸馏，可以考虑采用其它方法，如反萃取、结晶分离等。
5.废水常用的萃取剂：
苯及焦油类、酯类（醋酸丁酯、三甲酚磷酸酯等）、醇类（一）单级萃取
单级萃取是液-液萃取中最简单、也是最基本的操作方式。单级萃取可以间隙操作，也可以连续操作。
理论级：萃取相和萃余相之间达到平衡。
级效率：单级操作实际的级数和理论级的差距以溶质A为对象建立物料平衡关系式：联立分配曲线方程和物料平衡方程，即可得到萃取剂用量和溶质在萃取相中的组成。2.萃取剂与稀释剂部分互溶的体系，如何计算？（二）多级错流萃取对于第1级，作溶质A的物料衡算：直到萃余相的组成Xmn等于或小于所要求的XmR为止。
重复操作线的次数即为理论级数。（三）多级逆流萃取第1级至i级的物料衡算方程为:图解法求多级逆流萃取所需的理论级数萃取剂用量的确定影响萃取效果和设备费用。
萃取剂用量少，所需理论级数多，设备费用大；反之，萃取剂用量大，所需的理论级数少，萃取设备费用低，但萃取剂回收设备大，相应的回收萃取剂的费用高。
在多级逆流操作中对于一定的萃取要求存在着一个最小萃取剂比和最小萃取剂用量Smin。
当萃取剂用量减少到Smin时，所需的理论级数为无穷大。萃取剂用量S值越小，理论级数越多。
萃取剂的最小用量：连续萃取多用塔式装置，种类很多，包括：填料塔、筛板塔、往复振动筛板塔、离心萃取机等。第二节萃取在连续逆流萃取计算中，主要是要确定塔径和塔高。
塔径取决于两液相的流量与塔中两相适宜的流速。
塔高的计算有两种方法：
1.理论级当量高度法
理论级当量高度He：指相当于一个理论级萃取效果的塔段高度。由实验研究或根据实际装置的数据求得。
理论级数：NT