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文档简介
萃取的原理及过程重难点答疑Q&AonKeyandDifficultQuestionsinthePrincipleandProcessofExtraction一、常见重点问题答疑I.AnswerstoFrequentlyAskedKeyQuestions1.问题:什么是萃取(液液萃取)?请简述其核心原理。1.Question:Whatisextraction(liquid-liquidextraction)?Pleasebrieflydescribeitscoreprinciples.答案:萃取(液液萃取)是指两个完全不互溶或部分互溶的液相接触后,一个液相中的溶质经物理或化学作用转移到另一个液相,或在两相中重新分配的过程。其核心原理是利用溶质在两种互不相溶(或部分互溶)的液相中具有不同的溶解度(或分配比),从而实现溶质的分离或富集。Answer:Extraction(liquid-liquidextraction)referstotheprocessinwhichtwocompletelyimmiscibleorpartiallymiscibleliquidphasescomeintocontact,andthesoluteinoneliquidphaseistransferredtotheotherliquidphasethroughphysicalorchemicalaction,orredistributedinthetwophases.Itscoreprincipleistousesolutestohavedifferentsolubilities(ordistributionratios)intwomutuallyinmiscible(orpartiallymiscible)liquidphases,soastorealizetheseparationorenrichmentofsolutes.2.问题:萃取过程中的核心术语“分配比”“萃取率”分别指什么?2.Question:Whatdothecoreterms"distributionratio"and"extractionrate"intheextractionprocessreferto?答案:Answer:分配比:指平衡时溶质在萃取相总浓度与萃余相总浓度之比,反映了溶质在两相中的分配情况。Distributionratio:Referstotheratioofthetotalconcentrationofsoluteintheextractionphasetothetotalconcentrationofraffinatephaseatequilibrium,whichreflectsthedistributionofsoluteinthetwophases.萃取率:指萃入萃取相的溶质占原始总量的百分比,用于衡量萃取过程对溶质的提取效率。Extractionrate:Referstothepercentageofsoluteextractedintotheextractionphasetotheoriginaltotalamount,whichisusedtomeasuretheextractionefficiencyofsoluteduringtheextractionprocess.3.问题:萃取剂的选取需要满足哪些基本要求?3.Question:Whatbasicrequirementsneedtobemetfortheselectionofextractant?答案:萃取剂的选取要求包括:选择性好(对目标溶质溶解能力强,对其他物质溶解能力弱);萃取容量大(能溶解较多目标溶质);化学稳定性好(不易分解、变质);分相好(与原液相易分离);易于反萃取或精馏分离;操作安全经济且毒性小等。Answer:Theselectionrequirementsofextractantinclude:Goodselectivity(strongsolubilityfortargetsolute,weaksolubilityforothersubstances);largeextractioncapacity(candissolvemoretargetsolutes);goodchemicalstability(noteasytodecomposeanddeteriorate);goodphaseseparation(easytoseparatefromtheoriginalliquidphase);easyreextractionorrectificationseparation;safeandeconomicaltooperateandhavelowtoxicity.二、常见难点问题答疑II.AnswerstoFrequentlyAskedDifficultQuestions1.问题:在某萃取过程中,溶质在萃取相中的总浓度为6g/L,在萃余相中的总浓度为2g/L,相比(萃取相体积与萃余相体积之比)为1:2。请计算该溶质的分配比和萃取率。1.Problem:Inacertainextractionprocess,thetotalconcentrationofsoluteintheextractionphaseis6g/L,andthetotalconcentrationintheraffinatephaseis2g/L.Theratio(theratioofthevolumeoftheextractionphasetothevolumeoftheraffinatephase)is1:2.Pleasecalculatethedistributionratioandextractionrateofthissolute.答案:Answer:分配比(D)=萃取相溶质总浓度/萃余相溶质总浓度=6g/L/2g/L=3。Distributionratio(D)=totalconcentrationofsoluteinextractionphase/totalconcentrationofsoluteinraffinatephase=6g/L/2g/L=3.设萃取相体积为V,则萃余相体积为2V。萃取相中的溶质总量=6g/L×V,原始溶质总量=萃取相溶质总量+萃余相溶质总量=6V+2×2V=10V。萃取率=(萃取相溶质总量/原始溶质总量)×100%=(6V/10V)×100%=60%。AssumingthatthevolumeoftheextractionphaseisV,thevolumeoftheraffinatephaseis2V.Totalsoluteintheextractionphase=6g/L×V,totaloriginalsolute=totalsoluteintheextractionphase+totalsoluteintheraffinatephase=6V+2×2V=10V.Extractionrate=(totalsoluteinextractionphase/totaloriginalsolute)×100%=(6V/10V)×100%=60%.2.问题:如何理解“分离系数”这一术语?若某萃取过程中,溶质A的分配比为5,溶质B的分配比为0.5,该分离系数说明了什么?2.Question:Howdoyouunderstandtheterm"separationcoefficient"?Ifinanextractionprocess,thedistributionratioofsoluteAis5andthedistributionratioofsoluteBis0.5,whatdoesthisseparationcoefficientmean?答案:Answer:分离系数是两种溶质分配比的比值(通常以易萃取溶质的分配比为分子),用于反映两种溶质的分离效率,分离系数越大,说明两种溶质越容易分离。Theseparationcoefficientistheratioofthedistributionratiosofthetwosolutes(usuallythedistributionratiooftheeasilyextractablesoluteisusedasthenumerator),whichisusedtoreflecttheseparationefficiencyofthetwosolutes.Thelargertheseparationcoefficient,theeasieritistoseparatethetwosolutes.该过程中分离系数=溶质A的分配比/溶质B的分配比=5/0.5=10,说明溶质A比溶质B更容易被萃取,两者具有较好的分离效果。Inthisprocess,theseparationcoefficient=distributionratioofsoluteA/distributionratioofsoluteB=5/0.5=10,indicatingthatsoluteAiseasiertoextractthansoluteB,andbothhavebetterseparationeffects.3.问题:在湿法冶炼分离镍离子和钴离子的过程中,已知萃取剂X对镍离子的分配比为8,对钴离子的分配比为1;萃取剂Y对镍离子的分配比为6,对钴离子的分配比为0.5。从分离效果角度考虑,应选择哪种萃取剂?请结合术语说明理由。3.Problem:Intheprocessofseparatingnickelionsandcobaltionsbyhydrometallurgy,itisknownthatthedistributionratioofextractantXtonickelionsandcobaltionsis8and1;thedistributionratiooftheextractantYtonickelionsandcobaltionsis6and0.5respectively.Fromtheperspectiveofseparationeffect,whichextractantshouldbeselected?Pleaseexplainthereasonsinconjunctionwiththeterminology.答案:应选择萃取剂Y。理由:分离系数可反映两种离子的分离效率,分离系数越大,分离效果越好。萃取剂X的分离系数=镍离子分配比/钴离子分配比=8/1=8;萃取剂Y的分离系数=6/0.5=12。由于12>8,萃取剂Y对镍离子和钴离子的分离系数更大,分离效果更优,因此应选择萃取剂Y。Answer:ExtractantYshouldbeselected.Reason:Theseparationcoefficientcanreflecttheseparationefficiencyofthetwoions.Thelargertheseparationcoefficient,thebettertheseparationeffect.SeparationcoefficientofextractantX=distributionratioo
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