污水處理中萃取過程及特點
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發布日期：2023-07-24
萃取是分離液體混合物的重要單元操作之一。萃取是利用液體各組分在溶劑中溶解度的不同，以達到分離目的的一種操作。例如，選擇一適宜的溶劑加入到待分離的液體混合物中，溶劑對混合液中欲分離出的組分有顯著的溶解能力，而余下的組分完全不互溶或部分互溶，使欲分離的組分能夠溶解在溶劑中，這樣就可達到使混合液體中不同組分分離的目的。這種過程即為萃取，所選用的溶劑稱為萃取劑，混合中易溶于萃取劑的組分稱為溶質，不溶或部分互溶的組分稱為稀釋劑。
萃取過程的分類
根據萃取操作過程所使用萃取劑及操作條件的不同，可將萃取分為液液萃取和超臨界流體萃取。
液液萃取是指采用液相的萃取劑對液相的混合物進行分離。在精過程中，各組分是靠相互間揮發度的不同而達到分離的目的的，液體部分汽化產生的氣相，與液相之間的化學性質是相似的，萃取操作中原料液和溶劑所形成的兩個液相的化學性質有很大的差別。與精餾相比，整個萃取過程的流程比較復雜 。
什么情況下分離混合液體中的組分采用萃取操作更為
相宜，這主要取決于技術上的可能性與經濟上的合理性。例如，從稀醋酸水溶液中移除水，除可以采用精餾操作外，還可采用有機溶劑進行萃取。雖然采用萃取方法最后所得到的有機溶劑與醋酸混合液尚需用精餾方法處理才能獲得純度高的無水醋酸，但基于成本核算，一般仍以采用萃取方法較為經濟。又如：可用液態丙烷作萃取劑從菜籽油中分離油酸，也可在高真空條件下通過精餾從事以上的分離，但因后者處理費用很高，故也以采用萃取方法較為經濟合理。總之，在分離混合液體的工業操作中，當精餾與萃取方法均可應用時，其選擇的依據主要由成本核算而定。
在萃取相中萃取劑的回收往往還需要應用精餾操作，但由于萃取過程本身具有常溫操作、無相變化以及選擇適當溶劑可以獲得較高分離系數等優點，在很多情況下，仍顯示出技術經濟上的優勢。通常在下列情況下選用萃取分離方法較為有利：
①溶液中各組分的沸點非常接近，或者說組分之間的相對揮發度接近1。
②混合液中的組分能形成恒沸物，用一般精餾不能得到所需的純度。
③溶液中要回收的組分是熱敏性物質，受熱易于分解、聚合或發生其他化學變化。④需分離的組分濃度很低且沸點比稀釋劑高，用精餾方法需蒸出大量稀釋劑，耗能量較大。
在化學工業與石油化學工業方面，液液萃取的應用也很廣泛。例如：脂族鏈烴與芳烴的分離為萃取提供了一個大規模的工業應用領域。苯、甲苯、二甲苯等芳烴原料大多存在于催化重整油中（其中含芳烴達45%~60%)。它們是聚苯乙烯、尼龍與滌綸等產品的基本原料。其他如己內酰胺的精制、異丁烯與丁烯的分離、磷酸萃取以及從廢水中脫除苯酚等等，均已在工業中成功地應用著溶劑萃取過程。
超臨界流體萃取是指所使用的萃取劑為超臨界流體（常用作萃取劑的超臨界流體有二氧化碳、水、丙烷等），過程操作在萃取劑的超臨界條件下進行。工業上常用的是超臨界二氧化碳流體萃取。
液液萃取操作的特點：
在某些情況下，萃取已成為一種有效的分離手段。應用萃取操作必須掌握其特點才能充分發揮其優越性并取得較好的經濟效果。其主要特點可概括為以下幾個方面：
①液液萃取過程之所以能達到預期的組分分離的目的，是靠原料液中各組分在萃取劑中的溶解度不同。故進行萃取操作所選用的溶劑必須對混合液中欲萃取出來的溶質有顯著的溶解能力，而對其他組分則可以完全不互溶或僅有部分互溶能力。由此可見，在萃取操作中選擇適宜的溶劑是一個關鍵問題。
②在精餾和吸收操作中，是在汽液相（或氣液相）間進行物質傳遞，而在液液萃取操作中，相互接觸的兩相均為液相。因此所加入的溶劑必須在操作條件下能與原料液分成兩個液椒層，如是則兩個液相應有一定的密度差。這樣才能促使兩相在經過充分混合后，靠重力或離心力的作用有效地分層。在萃取設備的結構方面，必須適應萃取操作的此項特點。
③在萃取操作中必須使用相當數量的溶劑。為了得到溶質和回收溶劑并將溶劑循環使用以降低成本，所選用的溶劑應易于回收且價格低廉。一般可用蒸發或蒸餾等方法回收溶劑。如是則溶質與萃取劑的沸點差大是有利的。
④液液萃取是用溶劑處理另外一種混合液體的過程，溶質由原料液通過兩相的界面向取劑中傳遞。故液液萃取過程也與其他傳質過程一樣，以相際平衡作為過程的極限。
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