《水污染控制技术》课件-4.5 萃取法

水的物理化学处理任务5萃取法1基本原理2萃取剂3萃取设备4萃取工艺过程基本概念（1）液-液萃取概念向废水中投加一种与水不互溶，但能良好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合接触后，利用污染物在水和溶剂中的溶解度或分配比的不同，来达到分离，浓缩污染物和净化废水的目的。基本概念（1）液-液萃取概念萃取剂：萃取过程采用的溶剂。溶质：被萃取的污染物。萃取液：萃取后的萃取剂。萃余液：萃取过程采用的溶液。基本概念（2）液-液萃取分类进行萃取的体系是多相多组分体系，在萃取过程中不发生化学反应。物理萃取：在萃取过程中常伴随有化学反应，包括相内反应与相界面上的反应。化学萃取：在一个多组分两相体系中，溶质自动地从化学位大的一相转移到化学位小的一相，其过程是自发进行的。根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理，大致可分为五类，即络合反应、阳离子交换反应、离子缔合反应、加合反应和带同萃取反应等。基本概念（3）分配系数分配系数(或称分配比)D就是溶质在有机相中的总浓度y与在水相中总浓度x的比值，即D=y/x由此可见，D值越大，即表示被萃取组分在有机相中的浓度越大，也就是它越容易被萃取。

基本概念（4）优化途径萃取的传质速度式与上式类似，过程的推动力是实际浓度和平衡浓度之差。由此可见，要提高萃取速度和设备生产能力，途径如下：增大两相接触面积增大传递系数增大传质推动力基本概念（5）萃取法处理废水适用的情况①能形成共沸点的恒沸混合物，而不能用蒸馏、蒸发的方法分离的废水。②对热敏感的物质，在蒸发和蒸馏的高温条件下，易发生化学变化或易燃易爆的物质。基本概念（5）萃取法处理废水适用的情况④对挥发度差的物质，用蒸发法需消耗大量热能或需用高真空蒸馏的废水，例如含醋酸、苯甲酸和多元酚的废水。③对沸点非常接近的，难以用蒸馏方法分离的废水。⑤对某些成本高，处理复杂的化学方法。例如，对含铀和钒的洗矿水和含铜冶炼废水，可采用有机溶剂萃取、分离和回收。萃取剂（1）萃取剂的选择选择萃取剂主要考虑以下五个方面。容易制备，来源较广，价格便宜。化学稳定性好，难燃不爆，毒性小，腐蚀性小沸点低，凝固点低，蒸汽压小，便于温室下贮存和使用，安全可靠。萃取能力要大，即分配系数越大越好。常用来萃取脱酚的萃取剂及其分配系数分离效果要好，萃取过程中不乳化、不随水流失。容易再生和回收溶质。常用：乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇萃取剂（2）萃取剂的再生选择萃取剂主要考虑以下五个方面。物理法（蒸馏或蒸发）：利用萃取剂与萃取物的沸点差，控制适当的温度，采用蒸馏法分离。蒸馏设备以采用浮阀塔效果较好。化学法：投加某种化学药剂使它与萃取物形成不溶于萃取剂的盐类，从而达到二者分离的目的。化学再生法使用的设备有板式塔和离心萃取机等。萃取设备液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。液-液萃取设备分离设备使料液与萃取剂充分混合形成乳浊液，欲分离的污染物自料液转入萃取剂中溶剂回收设备混合设备将萃取后形成的萃取相和萃余相进行分离把萃取液中的污染物与萃取溶剂分离并加以回收萃取设备（1）混合设备①

管式静态混合器萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流动实现液体混合。强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间10~20s。特点：混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏度的流体。萃取设备（1）混合设备②

喷射式混合器喷射式混合器是一种体积小效率高的混合装置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设备投资小，但需要料液在较高的压力下进入混合器。弯头交错喷嘴混合器同向射流混合器孔板射流混合器萃取设备（2）分离与回收设备填料萃取塔筛板萃取塔萃取工艺过程（1）萃取操作过程混合把萃取剂与水充分接触，使溶质从水中转移出去分离使萃取物的溶剂与经过萃取的水分层分离回收萃取后的萃取相需再生，分离出萃取物，才能继续使用；同时取回萃取物萃取工艺过程（1）萃取操作过程萃取工艺过程（2）萃取操作方式按萃取剂和水相接触方式不同，萃取操作可分为间歇式和连续式。按照有机相和水相两者接触次数不同，萃取过程可分为单级萃取和多级萃取，后者又分为“错流”和“逆流”两种方式。萃取工艺过程（2）萃取操作方式①

单级萃取萃取工艺过程单级萃取流程：STEP1料液F与萃取剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取STEP2达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相RSTEP3萃取相送到回收器，萃余相R为废液STEP4在回收器内产物与溶剂分离（蒸馏、反萃取）溶剂则可循环使用萃取工艺过程②

多级错流萃取料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取剂接触，再进行萃取。此法特点在于每级中都加溶剂，故溶剂消耗量大，而得到的萃取液平均浓度较稀，但萃取较完全。01第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加入新鲜萃取剂进行萃取；02第二级的萃余液再作为第三级的料液，以此类推萃取工艺过程萃余率：若为同一种溶剂，各级萃取因素E值都相等，则萃取率：理论收率萃取工艺过程萃余率：由此可见，当萃取剂用量相同时，二级萃取收率比单级萃取收率要高。也就是说，在萃取剂用量一定的情况下，萃取次数越多，则萃取越完全。特点：每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全。萃取工艺过程③

多级逆流萃取在第一级中加入料液（F），萃余液顺序作为后一级的料液，而在最后一级加入萃取剂（S），