关于萃取的知识

第一篇：关于萃取的知识

对高中化学实验使用有机萃取剂的建议．．．．．．．满 旭 陈运秀

1问题的提出

萃取的概念及萃取实验的教学，一直是高中教学的一个重要内容。它不仅仅是让学生了解溶于水中的溶质与水互不相溶的有机溶剂接触后，经过物理或化学作用，部分或几乎全部转移到有机溶剂里的过程。教材安排这样的教学内容，主要是让学生知道萃取是一种分离技术，在工业上用于物质的分离和提纯，更适合于微量或痕量物质的分离与富集。因此，让学生熟悉萃取操作和物质的分离方法是完全必要的。对于学生实验，选择合适的有机萃取剂，显得尤为重要。苯和四氯化碳作为有机萃取剂，早在上个世纪20年代就进入实验室和工业生产。建国后，在中学化学教材里一直把苯、四氯化碳作为有机萃取剂延续使用到现在已经有半个多世纪了。尤其应该指出的是，新的课程改革以后，无论是人教版的还是苏教版的新编化学教材，仍然把苯和四氯化碳作为有机萃取剂。在教材中为什么这么青睐苯和四氯化碳作为萃取剂呢？以四氯化碳为例，主要原因为：①使用安全，不燃烧也不爆炸；②萃取液颜色呈紫色或浅紫色符合碘的颜色；③在水中的溶解度极低，减少了水洗过程中的溶解损失；④其密度为水的1.6倍，易与水分相，不乳化，减少水洗过程中的夹带损失。那么，苯、四氯化碳果真就是最好的有机萃取剂吗？是其他有机溶剂不可替代的吗？事实并非如此。随着科学技术的不断进步，人们对苯、四氯化碳的性质，尤其是对它们毒性和危害性的认识越发深刻。

苯的强毒性，在苏教版的《有机化学基础》[1]中已经有了介绍，本文不再赘述，但四氯化碳的高毒性及危害性在中学教材里并没有提及。

四氯化碳是低沸点、易挥发的、具有难闻的刺激性气味的无色溶液，四氯化碳的毒性以其甲烷氯的取代物为之最。四氯化碳对接触者人体的危害，轻者中毒的一般症状为头痛、疲怠、食欲不振、头昏等。若在高浓度环境中可发生急性中毒，能够抑制中枢神经系统，使人丧失意识，产生麻醉现象，随后会严重损害心脏、肝脏和肾。特别是有肝、肾和器质性神经系统疾患者是不宜接触四氯化碳的。室内四氯化碳的浓度在160mg/m～200mg/m即可发生中毒，因此，国家规定室内最高允许浓度为25mg/m。

另外，四氯化碳还是消耗臭氧层的罪魁祸首之一，其消耗臭氧的能力为氟利昂的1.1倍。

在实施新课程改革的今天，突出和加强了学生的验证性和探究性实验，从高一到高二安排了多次的萃取实验。我们每次在组织学生进行萃取实验的时候，室内总有一种刺激性很强的难闻气味。我们一直期盼着教材能使用低毒或无毒的有机溶剂作为萃取剂，能让学生在空气不受污染的环境中来完成这样的实验。实验结果与结论

在学生实验中，为了避免或减少苯和四氯化碳挥发的气体可能对师生产生的危害，我们一直在寻找低毒或无毒有机萃取剂来替代苯和四氯化碳。在互联网上查找了各个厂家提供的有机萃取剂的理化性质和毒性的相关资料，根据学校实验室现有的有机溶剂，我们选择了二氯甲烷、乙酸乙酯等有机溶剂作萃取剂进行了探索性实验，这是因为二氯甲烷和乙酸乙酯都属于低毒性物质，二氯甲烷其毒性仅是四氯化碳毒性的0.11%，是一种不燃性有机溶剂。二氯甲烷的缺陷：①它是极性分子，能否微溶于水，说法不一[2]，能否影响它的萃取率还有待于研究；②二氯甲烷的沸点比四氯化碳还要低，易挥发。但是，二氯甲烷释放到到大气中光解的速率很快，几乎不存留在大气中，其最终分解产物为二氧化碳和盐酸。我们按教材安排的萃取实验内容，分别用四氯化碳、苯、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取碘水中的碘，溴水中的溴进行了对比实验，其实验结果与现象见下表：

33四种有机萃取剂萃取碘和溴的现象及效果比较

实验结果表明：①二氯甲烷萃取碘和溴的现象与四绿化碳萃取碘和溴的现象基本相似，其效果优于四氯化碳；②乙酸乙酯萃取碘和溴的萃取率明显优于苯和四氯化碳，无需二次萃取，但萃取液却呈深黄色。

在一次学生实验课中，我们用二氯甲烷代替四氯化碳作萃取剂萃取碘、溴进行了试验，从学生的实验情况看，萃取效果和实验现象与四氯化碳比较没有多少差别；整个室内没有难闻刺激性气味，比使用四氯化碳情况要好的多。

3我们的建议

我们认为，苯和四氯化碳这样的高毒性、高污染的有机萃取剂在中学化学教材中应该寿终正寝了，类似二氯甲烷等低毒无毒、低污染的有机萃取剂应该走进我们的教材，其理由如下：

第一，从科学发展观的角度看，我们的教材，应该跟随时代的发展，引领科学技术的进步，不能落后于现代化的工业生产。我们知道，有机合成工业有一基本常识：对有机溶剂的使用，必须先考虑其毒性、危险性，而不是先考虑反应产率。我们认为，作为学生实验，也应先考虑其毒性和危害性，然后再考虑其实验效果。在现代一般合成实验当中还有一个惯例，萃取溶剂大多可以用的是：“乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚等低毒无毒溶剂”，“三氯甲烷这种高毒性溶剂尽量不用”，“四氯化碳、苯这类强致癌性溶剂基本不用”。我国为了实现《蒙特利尔公约》的要求，在2010年彻底淘汰四氯化碳的生产和消费，要从源头上“销毁”我国甲烷氯化物企业每年副产的3-5万吨四氯化碳。现代工业化生产企业有的已经把苯、四氯化碳这样的高毒性有机溶剂淘汰了，有的正在研究逐步行将淘汰。国家鼓励企业以四氯化碳为原料生产其他化学品，使四氯化碳实现资源化利用。国家也加大宣传力度，使人们充分认识到四氯化碳淘汰的紧迫性和必要性。作为教材却没有跟随时代的步伐，还延续介绍这种高毒性高污染的萃取剂，这就成了中学是苯、四氯化碳重要的消费市场之一，显然落后于现代工业生产理念，在这个问题上，这就影响教材整体的时代性和前瞻性了。

其二，从对环境污染的角度看，也应该淘汰苯、四氯化碳这样的高毒性有机萃取剂。我们知道，四氯化碳的密度比水大，又能微溶于水，在地表水中或土壤里又很难降解。虽然一个学校每次学生做这样的实验所排出含苯和四氯化碳的废液不算多，但我们可以推想一下，全国将有2500多个县市区，按保守计算，平均每个县市区有两所普通高中，那么，每个年级将有40000多个班级，总共要排出多少污染物？

其三，从人文关怀的角度出发，在教材里也应该取缔苯、四氯化碳这类高毒性的有机溶剂。因为苯、四氯化碳都是低沸点、易挥发的物质，学生做这类实验，必定要与苯、四氯化碳接触，室内总有较强的难闻刺激性气味，其挥发出的蒸气总要通过呼吸道、皮肤(这是人体中毒的主要途径)进入人的体内，另外，学生稍有不慎，苯、四氯化碳直接与皮肤接触，对学生多多少少有所危害。因此，改用低毒无毒的有机溶剂也就势在必行了，否则，这就不在情理之中了。

最后，从萃取实验的教学目标角度看，中学化学的萃取实验，只是一种定性实验，只是让学生懂得萃取的基本原理和熟悉萃取的基本操作。在中学化学里不需要进行萃取定量分析，也没有必要考虑有机溶剂的萃取率，只要选择的萃取剂能达到萃取效果就可以，也不必苛求非要达到苯和四氯化碳那样的萃取现象和效果。因此，选择低毒无毒的有机溶剂来替代苯、四氯化碳高毒性萃取剂，是可以能达到同样或基本相似的萃取效果，这样，既达到我们的教学目的，又能有利于环保，应该是值得我们探讨的课题。

第二篇：萃取精馏综述

摘要

萃取精馏是一种特殊精馏方法，适用于近沸点物系和共沸物的分离。萃取精馏按操作方式可分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，间歇萃取精馏是近年发展起来的新的萃取精馏方法。萃取剂的选择是萃取精馏的关键，因此，萃取剂的选择方法很重要。

关键词：萃取精馏；间歇萃取精馏；萃取剂选择

Abstract

Extractive distillation is a kind of special rectification method, applicable to almost boiling point system and the separation of azeotrope.Extractive distillation according to the operation mode can be divided into continuous batch extractive distillation, extractive distillation and batch extractive distillation is a new extraction distillation method developed in recent years.The selection of extraction agent is the key of extractive distillation, therefore, the selection of extraction agent method is very important.Key words: extractive distillation;The batch extractive distillation;Extracting agent selection 萃取精馏作为一种分离络合物、近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物技术,在石油化学工业中的1 ,3-丁二烯的分离、芳烃抽提、乙醇/ 水分离、环己烷提纯等过程得到广泛的应用。它是通过向精馏塔中加入1 种或2 种可以与分离混合物相溶的溶剂,提高了待分离组分的相对挥发度,从而达到分离沸点相近组分的目的。萃取精馏中溶剂的选择占有十分重要的地位,早期的溶剂选取方法决定了其选择的范围较窄,从而使萃取精馏技术的应用受到限制。萃取精馏采用的溶剂具有沸点高、相对不易挥发,并与其他组分不易形成络合物的特点。随着萃取溶剂探索方法的发展、萃取精馏系统的进一步优化及高效设备的采用提高了萃取精馏系统的适用性、可控制性和操作性,使其与其他精密分离技术和液液萃取技术相比,显示出了越来越明显的优越性。最近几年,世界各国石油化学工业公司都在尝试如何将萃取精馏技术应用于工业过程改进、解决石油化学工业中难题,以提高石油化工和炼油工业效益。萃取精馏是一种特殊的精馏方法，广泛应用于共沸物系或近沸物系的分离。萃取精馏的原理是利用在原被分离物系中加入其它组分，使原物系中组分的相对挥发度发生改变，从而实现原体系关键组分的分离。被加入的组分一般称为溶剂或萃取剂。萃取精馏在石油化工和精细化工等行业具有重要的应用，是分离提纯难分离物系的一种重要分离手段。萃取精馏分类

萃取精馏按操作形式可分为连续萃取精馏CED(ContinuousExtractive Distillation)和间歇萃取精馏BED(Batch Extractive Distillation)。

1.1 连续萃取精馏

连续萃取精馏一般两个塔同时进行，即萃取精馏塔和溶剂回收塔。连续萃取精馏操作稳定，投资较大，至少需要多加一套溶剂回收装置，处理物料和产品组成比较固定。

萃取精馏的流程设计很重要，A、B两

组分混合物从塔中部进入萃取精馏塔，溶剂S则在靠近塔顶的部位连续进入[1]，塔顶得 到易挥发组分A，组分B与溶剂S由塔底馏出，进入溶剂回收塔。在溶剂回收塔内，难 挥发组分B与溶剂S进行分离，组分B从塔顶馏出，而溶剂S由塔底馏出并循环回萃取精馏塔。1.2 间歇萃取精馏

间歇萃取精馏操作方式首先由Yatim.H[2]于1993年提出，是近年来发展起来的具有间歇精馏和萃取精馏双重优点的新型分离过程。间歇萃取精馏在近沸物和共沸物的分离方面显示出了独特的优越性：通过选取不同的溶剂，可完成普通精馏无法完成的分离过程；设备简单，投资小；可单塔分离多组分混合物；设备通用性强，可用同一塔处理种类和组成频繁改换的物系；同间歇共沸精馏相比，萃取剂有更大的选择范围；同变压精馏比较，有更好的经济性。根据萃取剂加入方式，间歇萃取精馏可分为：一次加入方式间歇萃取精馏(BED)和连续加入方式间歇萃取精馏(CBED)，如图1.1所示。

图1.1间歇萃取馏溶剂加入方式

1.2.1 一次加料方式间歇萃取精馏

一次加料方式间歇萃取精馏是在操作过程中，萃取剂一次性加入含有物料的塔釜再沸器中，然后按间歇精馏操作，由于萃取剂一般均为沸点较高的物质，故萃取剂主要在再沸器中发挥其改变轻重关键组分相对挥发度的作用，而不能充分利用精馏塔的各块塔板，因此，对物系分离效果较差，且随组分馏出、釜液组成发生改变，所需萃取剂量需增加才能保证产品质量，所以虽然此操作可行，但经济价值低，故实际研究应用较少。

1.2.2 连续加料方式间歇萃取精馏

连续加料方式间歇萃取精馏是在操作过程中，萃取剂从靠近塔顶位置连续加入，为减少萃取剂用量及使分离操作过程分离结果更好，Lang等人提出连续加入方式的四步操作法[3]：

1．不加溶剂进行全回流操作(R=∞，S=0)；

2．加溶剂进行全回流操作(降低难挥发组分在塔顶馏分中的含量，R=∞，S>0)； 3．加溶剂进行有限回流比操作(馏出易挥发组分A的成品，R<∞，S >0)； 4．无萃取剂加入状况下的有限回流比操作，回收萃取剂(R<∞，S=0)。

连续加料方式间歇萃取精馏分离过程中能够保证萃取和精馏过程同时发生于塔板与塔釜中，与一次加料方式间歇萃取精馏分离技术相比，大大提高了分离效果，但该操作方式由于溶剂从塔板上不断加入和回流比的改变，使得操作参数中再沸器热负荷发生改变，操作相对困难，分离过程中易发生液泛等不稳定操作现象，同时也是采用连续加入溶剂操作方式的难点，因此连续加料方式间歇萃取精馏分离技术还有很多方面需要完善。2 研究进展 2.1 连续萃取精馏

萃取精馏技术一般以连续精馏的方式，广泛应用于共沸物系或组份间沸点差极小混合物的分离。分批萃取精馏操作方式首先由Berg[4]于1985年提出，分批萃取精馏兼有分批精馏与萃取精馏两者的优点如：设备简单，投资小；可单塔分离多组份混合物；通用性强，可用同一塔处理种类和组成频繁改换的物系；同分批共沸精馏相比，萃取剂有更大的选择范围。关于分批萃取精馏的研究可分为分批萃取精馏的操作模式、分批萃取精馏的最优操作、分批萃取精馏的工业化几个方面。分批萃取精馏的操作模式

分批萃取精馏按照加料方式不同可分为一次模式与半连续模式[5]。一次模式中．萃取剂与料液一次性加入再沸器。由于再沸器体积有限，一次模式限制了加料量。对于这种模式，找到最佳萃取剂比是增大产量的一个重要因素。由于萃取剂和料液仅在再沸器中有接触，萃取剂的萃取作用发挥有限，一次模式的研究并不多见。

半连续模式中，萃取剂从塔的某个塔板连续加入。—个完整的半连续模式包括以下几个步骤[6]：

(1)预热塔板，使每块塔板上都含有处于沸点的轻重组份混合物；

(2)从塔顶连续加入萃取剂，继续全同流以增加馏出液中易挥发组份的含量；(3)从塔顶连续加入萃取剂，改变回流比以采出易挥发组份产品；(4)停止加入萃取剂，并回收萃取剂和难挥发组份。2 分批萃取精馏的最优操作

分批萃取精馏的最优操作问题是研究的重要方面。按照最优操作问题的目标的不同，分为最小时间，最多馏出液，最大利润三类。当再沸器热负荷一定时，可用以下准则比较不同的分批萃取精馏操作[3]：

(1)在最短的时间内，得到指定量和纯度的产品(准则1)：(2)在一定的时间内．得到指定纯度的最大产品最(准则2)；(3)在一定的时间内，得到指定量的产品的最高纯度(准则3)；

(4)在一定的时间内，用最小的溶剂量得到指定纯度和量的产品(准则4)。

这些准则在模拟计算时可方便使用，但在试验中使用这些标准却很困难，因为有太多参数需要保持恒定。为此，Kerkho和Mujtaba[7,8]综合这些准则，提出一个评估步骤2和步骤3的目标函数。

CtP1P1xd,ASDAP2SFP3t

P1是每摩尔纯度为xd,A,min的产品价格；P1是每摩尔产品超出纯度为xd,A,min的产品价格；P3与时间成正比的全部费用(热能．冷却水等)；P2是溶剂的费用(包括再生溶剂的费用)。通过这个目标函数，步骤3的终止能被确定。当Ct呈现出它的最大值时，生产应该停止[9]。另外，Lekes和Lang还提出了步骤4及全过程的目标函数，步骤4的目标函数为

Ct4P4SDBP2SUt4P3t4

全过程的目标函数为C't4Ct3Ct4/t4Ct4/t4

当某种操作中Ct3的值高时，并且在步骤3结束时，Ct4的值必定高。C't4和Ct3呈现出同样的趋势。Lelkes和Lang[9]利用这些函数得出： t2的值可以被显著地的减小，而利润不会明显下降；产品浓度保持恒定的方法伴随着塔板持液量的下降而具有竞争力，当持液量低于某一值时，这种方法要比回流比保持恒定的方法好；混合策略即回流比保持恒定的方法与产品浓度保持恒定方法相结合，能够获得最大经济效益。但是，在这些方法中回流比保持恒定的方法最容易实现。分批萃取精馏的工业化研究

Koehler[10]最早进行分批萃取精馏的工业应用研究。他利用普通的分批精馏设备作为分批萃取精馏的主体设备，该填料塔有20个理论级，采用半连续操作模式，塔釜中的料液经过循环泵进换热管装置被加热和蒸发。

其试验分两步进行：

(1)按照过程优化的要求，调节从塔顶连续加入的萃取剂的流率。塔顶得到的水和轻组份经过塔顶分离器分为两相，水从塔顶回流到塔中，轻组份进入贮槽。

(2)停止加入萃取剂，存贮槽中的馏份进入已排空的塔釜中，进行分批精馏。Koehler选择的物系不符合萃取精馏的严格定义，萃取剂与组份形成了共沸物且试验中有两相出现。且试验对萃取剂的回收也未考虑。尽管Koehler对分批萃取精馏工业化的论述有不足之处，其工作对分批萃取精馏工业化的研究仍有重要的参考价值。

图2.1 分批萃取精馏工艺流程示意图

2.2 间歇萃取精馏

为改善常规间歇萃取精馏再沸器体积大这一弊病，以及使间歇萃取精馏产品纯度更高、馏出速率更快，及保证较高全塔分离效率，从而挖掘间歇萃取精馏的应用潜力，重要的措施就是改变塔结构，带有中间储罐的间歇萃取精馏塔可以很好地解决这一问题。1 带有中间储罐的间歇萃取精馏

带有中间储罐的间歇精馏塔这种结构首先由Robinson和Gilliland于1950年提出[11]，最初主要用于分离双组分物系，Hasebe等[12]提出利用中间储罐塔来分离三组分物系，直到1995年，Safrit等[13]提出将带有中间储罐的间歇精馏塔引入间歇萃取精馏操作，运用带有中间储罐的间歇精馏塔进行间歇萃取精馏分离[14]，很好地解决了常规萃取精馏塔需要大型再沸器的这一问题。运用这种工艺，产品分离过程中，由于萃取剂被不断采出回收，大大减轻了再沸器负荷，从而减少设备投资，尤其适合于难分离、需采用大溶剂比的分离体系；另外，带有中间储罐的间歇萃取精馏塔由于物料一次性加入中间储罐，因此可在相对于常规间歇萃取精馏操作时间短的情况下同时得到三个产品，塔顶馏出轻关键组分，塔底回收萃取剂，中间储罐累集并最终得到浓度较高的重关键组分。

带有中间贮罐的间歇萃取精馏塔根据中间贮罐的汽液流动情况，可分为五种[15]，如图2.2所示。

图2.2 带有不同流型中间贮罐的萃取精馏塔示意图

目前，国内外学者大都以塔A作为研究对象，因为研究过程中，塔A中的中间贮罐可假设为一块发生液泛的塔板，试验及模拟过程较其它塔型简单容易。以塔A为例，主要操作工艺如下：

(1)在中间储罐加入物料(两组分)，不断在溶剂的加入口加入溶剂，采出塔顶产品，塔底无采出；

(2)同时采出塔顶产品(轻组分)和塔底溶剂，由塔底得到的溶剂可以循环到溶剂加入口；(3)停止加入溶剂，在塔顶馏出以重组分为主的馏出物，塔底馏出溶剂。第一步是必要的，在这一过程中，溶剂在塔底累积到高的浓度以便于循环使用，第二步当然是带有中间储罐的间歇萃取精馏操作的核心，在这一过程中在塔顶得到产品，在塔底得到溶剂。2 带有塔底储罐的间歇精馏塔

最近，国内学者[16]提出了带塔底储罐的分批萃取精馏和伴有简单蒸馏回收的分批萃取精馏两种新的操作方法。如图1.5和1.6所示，在带塔底储罐的分批萃取精馏操作过程中，加入的萃取剂和塔内回流液直接流入塔底储罐，不再返回塔釜；而伴有简单蒸馏回收的分批萃取精馏操作过程中除兼具了前者的特点外，又增加了精馏过程中同时进行溶剂简单回收这一操作手段。此方法经实验研究较为成功。

1-塔釜；2-塔底储罐；3，4-阀门；

1-常规再沸器；2-简单蒸馏再沸器；

5-精馏塔；6-冷凝器

3-阀门；4-精馏塔；5-冷凝器 图2.3 带塔底储罐的间歇萃取精馏

图2.4 伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏 伴有简单蒸馏回收的分批萃取精馏

伴有简单蒸馏回收的分批萃取精馏[17,18]是在分批萃取精馏操作过程中，加入的萃取剂和塔内回流液直接流入塔底贮罐，不再返回塔釜，直接流入塔底储罐；又增加了溶剂简单蒸馏浓缩这一操作手段。该工艺避免了因溶剂的不断加入而造成塔釜液体体积不断增大，且将萃取精馏与溶剂浓缩同时进行,缩短了操作时间。在精馏过程中，原料一次加入再沸器。简单蒸馏釜用于存储塔内回流液体(包括待分离组分及溶剂)，并进行简单蒸馏，将其中的待分离物料蒸到再沸器中以回收溶剂。

主要操作步骤为：

(1)无溶剂加入下全回流操作。控制再沸器加热量使塔压降稳定在正常操作水平，进行全回流稳定操作；

(2)加入溶剂全回流操作。以一定流率加入溶剂，同时打开简单蒸馏釜与精馏塔底部阀门，使回流液进入简单蒸馏釜，同时控制塔釜加热器电流稳定塔压降，直至塔顶组分含量达到要求；

(3)保持溶剂加入流率不变，以恒定回流比采出产品。将塔顶产品采出，同时将简单蒸馏釜加热，对回流液进行简单蒸馏，使汽相进入再沸器继续萃取精馏；

(4)当塔顶产品含量不符合要求时停止塔顶采出和再沸器加热，继续加热简单蒸馏釜，采出中间馏分，回收溶剂，直至简单蒸馏釜内溶剂含量达到要求。3 萃取剂的选择 3.1 选择原则

萃取精馏过程研究和开发的首要任务和中心工作是溶剂选择问题。萃取剂的选择问题即选择待分离体系的最佳萃取剂。一般来说，在选择萃取剂时，主要考虑以下几个因素：

1．对被分离物有大的萃取容量。溶剂的萃取容量越大，其需要的循环量越少： 2．具有优良选择性。能在很大程度上溶解一个或多个被分离组分，而对另一些组分则很少溶解；

3．具有较高的沸点和具有足够低的凝固点，不与原组分形成共沸物；

4．具有一定的化学与热稳定性，在分离过程中不发生聚合或分解；且不和被分离组分发生反应；

5．应当容易再生，即被萃取物容易与溶剂分离，溶剂可以多次反复利用； 6．毒性和腐蚀性小，不腐蚀设备，而且对被处理的物料没有严重的污染； 7．粘度应足够低，易于用泵输送；

8．与进料物料要有足够的密度差，使两相逆流流动和分离容易； 9．价格适宜，来源丰富。

萃取剂有两大类：单一溶剂和混合溶剂[19](主要指双组分及双组分以上多组分组成溶剂)。单一萃取剂就是采用一种化合物作为萃取精馏过程的萃取剂；目前单一萃取剂的研究，是研究比较成熟的领域。混合溶剂是在单一萃取剂的基础上再加上一种或几种化合物，所加入辅助溶剂的主要作用就是在保证原单一萃取剂具有高选择性的前提下，改善原单一溶剂的溶解性，使其更大限度地改变待分离物系轻重组分之间的相对挥发度，使分离过程更加容易。研究表明混合萃取剂比单一萃取剂在相同条件下有更高的选择性，混合萃取剂的选择性不仅与主萃取剂密切相关而且还与辅助萃取剂有着直接的关系。

3.2 萃取剂的选择方法

萃取剂的选择方法主要分为两大类：一类是经验法、组分热力学性质法和试验法相互结合的常规选择方法。这种综合方法准确，但耗时长，筛选溶剂范围窄；一类是通过计算机手段和信息处理理论所衍生的先进的现代溶剂选择方法。目前国内外有关萃取剂选择的具体研究与应用的几种主要方法叙述如下：

3.2.1 试验法

试验法是通过测定在加入萃取剂后共沸物系轻重组分之间的汽液平衡数据，然后计算其选择性参数和相对挥发度，来判断选择的萃取剂是否能打破待分离的共沸体系及过程分离的 难易程度，进而对溶剂进行筛选，这种方法是所有萃取溶剂选择方法中最准确的，但投资大，周期长，经济性差。试验法是通过气相色谱等设备测定体系汽液平衡数据或无限稀释溶液的活度系数，主要包括：色谱法(停留时间法)、稳态法、沸点升高测定法和平衡釜法、稀释器技术法[20]等方法。前三种方法仅适用于纯溶剂的选取，稀释器技术法不仅适用于纯溶剂的选取，而且适用于混合溶剂的选取，使用更为普遍。

3.2.2 经验法

经验法一般用于预选溶剂，因为萃取精馏过程的成功实现主要依靠溶剂与被分离关键组分分子间作用力的差异，依据拉乌尔定律，分子间作用力越大，对拉乌尔定律的偏差越大。因此，可根据实际情况，通过一定的前提假设，将常见的有机物按偏离拉乌尔定律的程度与方向(正偏差、接近理想、负偏差)进行分类，并制成表格。当前选取萃取溶剂的主要经验方法有welle方法[21]、Tassrons方法[22]和D Robbins方法[23]等。

3.2.3 热力学方法

热力学方法就是以热力学模型为选择依据，通过wilson法、Van laar法等热力学模型计算分离物系的关键组分在溶剂中的活度系数，进而经过定性定量比较，从而理论判断被选溶剂的选择性和溶解性的方法。目前主要流行使用以下几种主要方法：Prausni tz＆Anderson理论[24]，PDD方法，正规溶液理论法，无限稀释活度系数法(Hildebrand法)，溶解度参数MOSCED法，官能团UNIFAC法[25]以及官能团ASOG法等多种利用各类热力学模型计算的方法，其中UNIFAC法是目前通过应用官能团相互作用参数值预测组分和混合物比较流行的方法

3.2.4 计算机辅助分子设计方法(CAMD)CAMD(Computer-Aided Molecular Design)法是指通过计算机利用各种选择指标，设计或具体选择最佳溶剂。可分为计算机辅助分子设计方法和计算机优化筛选方法，有时二者也结合使用。计算机辅助分子设计方法(CAMD)首先预选一定结构的基团，然后按照某种规律组合成分子，并依据所设定的分子目标性质进行筛选，在众多有机物中逐渐缩小搜索范围，最终找到所需的优化物质。近年来，CAMD方法已经较深入地应用于化工生产技术的研发[26]。

CAMD算法选择设计溶剂的步骤通常分四步[27]： 1．热力学模型计算溶剂的选择性；

2．在一些合理的假设前提下，简化分离过程，通过模拟计算，得到分离过程所需理论塔板数及加入的热量负荷；

3．结合溶剂要求，淘汰不符合规定的溶剂； 4．考虑进料板位置、溶剂比、回流比等因素，对分离过程进行进一步优化，最后选定溶剂。

3.2.5 人工神经网络方法(ANN)ANN(Artificial Neural Network)方法建立在现代神经科学技术研究成果的基础上，借鉴神经系统的结构和功能，针对其它学科和研究领域进行数学抽象、简化、模拟，是一种高级的、先进的新型信息处理和计算系统。由于系统处理过程中参数的选取缺乏全面性以及所需的数据库不完全，至今仍处于初级研究阶段。

结语

对影响萃取精馏分离过程的几个方面进行分析，一般萃取精馏流程和塔结构的改进是有限的。因此，从本质上讲选择好的萃取剂或对萃取剂进行改进和优化是提高萃取精馏塔生产能力和降低能耗的最有效途径。同普通精馏一样，萃取精馏易于工业实践。在普通精馏不能完成的分离场合，应该优先考虑萃取精馏，然后是其他的特殊精馏方式和分离方法。萃取精馏的优点，在于萃取精馏具有较强的实用性，其研究成果易转化为生产力。参考文献

[1] [美]C.Judson King编，大连工学院化工原理教研室、化学工程教研室译．《分离工程》(第二版)．化学工业出版社，1987.[2] Yatim H，P.Moszkowicz，M.Otterbein，Lang P..Dynamic Simulation of a Batch Extractive Distillation Process, Comput.Chem.Eng., 1993, 17：S57-62．

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第三篇：《萃取与蒸馏》教案

萃取与蒸馏教案设计

克山三中 贺成宇

一.教学内容: 萃取与蒸馏 二.教学目标 1.知识与技能目标

(1)了解萃取原理,掌握萃取的实验操作;(2)了解蒸馏原理,练习蒸馏操作.2.过程与方法目标

通过实验操作和实验安全问题的分析,让学生对实验探究有进一步的认识.3.情感态度与价值观目标

通过组织学生完成药品回收、仪器清洗和实验室整理等工作让学生养成良好的实验习惯，通过分组实验培养学生的合作精神，让学生明白细节决定成败的道理，体验成功的乐趣。三.教学重点,难点 1.萃取与蒸馏的原理;2.萃取与蒸馏的操作及注意事项.四.教学方法 探究――实验 五.教学过程 萃取

〔引入〕我们前面学习了一些分离提纯的方法,比如过滤,它是用来分离什么样的混合物 固体和液体的混合物,或者说不溶物和可溶物的混合物.那么,蒸发结晶和蒸馏呢,它们又是用来分离什么样的混合物的 蒸发结晶得到的是溶质,还是溶剂 蒸馏得到的是什么 溶剂.这说明蒸发结晶和蒸馏是用来分离溶液中溶质和溶剂的,这也是分离固体和液体的混合物的.如果液体和液体的混合物,怎么分离 〔联系生活〕精油：是一种由天然植物中的花、叶、种子、果皮、枝干、树皮等地方提取出来的浓缩液体，它是挥发性芳香物质以及植物免疫与修护系统的精华，具有细胞再生、杀菌、镇定、免疫等功能。大量的植物才能提取到少量的精油，因此，精油的价格十分昂贵。韩国影星金喜善代言的DHC就是一种比较昂贵的橄榄精油。精油的主要成分是有机物，具有抗水性，水煮的方法很难获得，因此提取主要采用化学溶剂萃取法。这就是我们今天要学习的两种分离方法之一——萃取。

〔讨论〕如果把碘块溶于水制成碘水,是否也可以寻找一种物质来荟萃精华呢 什么样的物质 麻油 太贵了.汽油,可以.我们这里没有汽油,我们用具有相似性质的另一种有机物CCl4来代替汽油.〔学生实验〕在试管中倒入约5ml碘水,再加入2mlCCl4(提醒怎样使精华充分荟萃),振荡,静置.提醒学生观察现象并据此分析.〔讨论〕

1.碘水什么颜色 CCl4什么气味

2.静置前后现象有什么不同 液体分为两成,上层液体是什么 下层液体是什么 如何判断

3.出现这种现象的原因是什么？将CCl4换成酒精可以吗？苯、汽油呢？

概念:萃取是一种重要而常用的分离方法,请描述萃取的原理,指出萃取溶剂的选择依据.并据此,例举几个生活中利用萃取的例子.大家想想,富集精华即萃取后,如何分离 比如西红柿蛋汤上面的油层怎么弄出来

(学生:勺子舀,吸管吸.但是,无法分离完全,怎么办)我们试想可不可以想办法使汤从下面流走,让油刚好留在容器中.容器下面有通道,汤从下面流走,在汤刚好流完的时候,关闭通道,这样汤和油是不是分开了.请大家想像这样的容器,下面有通道,且能关闭,那么是不是需要一个活塞 想到了吗 请看我们的分离仪器―分液漏斗,让学生解说分液漏斗结构.〔学生实验〕搭建实验装置(提醒学生检查分液漏斗上面的塞子和下面的活塞是否密闭不漏水,以防溶液漏掉而损失),碘水和CCl4的混液倒入分液漏斗后,提醒学生充分振荡,并不时放气.操作步骤: 1.将待分液的液体倒入已验过漏的分液漏斗中,右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把它倒过来振荡,并不时放气(强调放气的重要性,错误操作的事例).2.将分液漏斗置于铁圈上,打开上端活塞或使活塞上的凹槽与漏斗上的水孔使漏斗内外空气相通,静置,分层(如果不这样,会出现什么结果,让学生试试).3.打开活塞,使下层液体慢慢流出,待刚好流完,迅速关闭活塞,将上层液体从分液漏斗上口倒出.实验注意事项: 〔思考讨论〕

1.一次萃取就完全了吗 水层颜色怎么样 说明什么问题 需不需要进行第二次第三次萃取

2.从漏斗中放出的精华即CCl4萃取的碘液仍然是混合物,怎么分离 〔归纳补充〕 蒸馏

〔引入〕上次课我们学习了粗盐的提纯,通过除杂质过滤的方法得到比较纯的盐水,大家想想如果我们要把盐水变为淡水,该怎么做呢

〔学生思考,讨论,教师引导〕比如说在海边,渔民们怎么解决生活用水的问题;前段时间,中央电视台播放了郑和下西洋的那段历史,大家知道他们是怎么解决长期在海上漂泊的吃水问题的吗

〔展示〕海水变淡水(太阳能解决淡水问题)〔提醒学生联系生活〕暖气,去方山途中看到路边冒蒸汽的情景;烧西红柿蛋汤时,观察过锅盖没有,锅盖上有水珠,与汤有什么不同 为什么会有水珠 水蒸汽凝结 为什么水蒸汽会凝结成水珠

〔引导出蒸馏的概念〕汤沸腾后,水蒸汽遇温度低的锅盖(遇空气)而凝 成水珠附于锅盖.那么这是一个什么过程 在化学上我们怎么称呼(沸腾冷凝的过程)大家想想蒸馏是不是一种分离混合物的方法 如果是,那么是分离什么样的混合物

〔讨论〕在生活中还有什么时候要用到蒸馏的分离方法(引出酿酒,可以让学生在课余查阅酿酒工艺方面的知识)〔思考〕今天,我们不酿酒(这是我们实验选修课的内容),我们用蒸馏自来水的方法来制备蒸馏水.刚才我们已经谈到蒸馏的过程需要先沸腾蒸发后冷凝,请大家思考我们的蒸馏装置会长什么样

〔引导〕首先要沸腾蒸发,需要什么仪器 烧杯 烧瓶 为什么(蒸汽要能便于冷凝收集)引出蒸馏烧瓶,给出实物.(知识拓宽:如果方便拆卸,可以用什么仪器代替 引出普通烧瓶与带支管的蒸馏头)〔思考〕如果要测量蒸汽的温度,怎么测 温度计应该放哪 蒸馏烧瓶的什么位置

〔引导〕液体沸腾,蒸汽产生后,怎么使它凝结并能搜集到蒸出来的蒸馏水 刚才已说到水蒸汽在锅盖上凝结成水珠,原因是空气冷凝的结果,那我们蒸馏自来水是怎么使水蒸汽凝结并能收集到蒸馏水 也用空气冷凝 冷凝的原因是什么 需要降温 生活中有哪些常用的降温手段,比如给你一瓶开水,在没有冰箱的情况下,你又很渴, 想想可以用什么既简捷又方便可行的方法使开水冷下来 放冷水里面 静止的水好还是流动水 生活经验告诉你谁的冷却效果更好

〔思考讨论〕流动水放多少效果最好 放满溢出 水流速度越快越好 那么在我们的蒸馏冷凝中怎么实现 〔引导学生想像冷凝管的样子,给出实物〕

〔引导〕水从冷凝管的哪个口进去,哪个口出来 或者说哪个是进水口,哪个是出水口 为什么 想想冷凝管怎么安放 放在什么位置 横着还是竖着 斜着 怎么倾斜 为什么 需要考虑与蒸馏瓶的搭配吗(知识拓宽:如果需要…………,引出分馏和回流冷凝管――处理溶剂)接好冷凝水后,怎么收集蒸馏水 水滴掉下来可能会乱滴 我们需不需要引流 引流装置什么样呢 引出牛角管,给出实物.(知识拓宽:收集多个温度段的馏 分,用尾接管;若是有机物,则要密闭有磨口的锥形瓶).接收仪器用的是锥形瓶,而不是烧杯,为什么(接收器用锥形瓶好还是烧杯好)〔学生实验〕装置安装好后,检查系统是否通畅;大家想想先加热还是先通冷凝水 为什么 加热前,要在蒸馏烧瓶中加入两块沸石,作用是什么(提醒学生加水的量和石棉网加热)(放录像)〔讨论〕怎么检验蒸馏水(是否盐水变为淡水――检验氯离子)(提醒学生观察蒸馏瓶)(联系生活)现今世界上有很多淡水短缺的国家,利用蒸馏法来将海水淡化变为饮用水,但是这种方法成本很高,不是很适用,那请同学们课后查阅资料,提出解决淡水问题的方案并作比较分析优势,我们将做一次展览,张贴在宣传栏,让大家都看到,都来关心淡水问题,提醒大家节约用水.课后作业: 1.分馏原理和装置

2.列举相似相溶原理的运用实例 3.当今的主要分离技术有哪些(查阅资料)4.家庭实验探究:炖猪肚前加盐会使猪肚容易炖烂,为什么 请解释原因(提示:请查阅资料或向别人请教;加入盐后,水的沸点是否发生变化).六、模拟试题

1.如果你家里的食用花生油混有水份,你将采用下列何种方法分离

A.过滤 B.蒸馏 C.分液 D.萃取

2．选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，这种萃取剂应具备的性质是 A．不溶于水，且必须易与碘发生化学反应 B．不溶于水，且比水更容易使碘溶解 C．不溶于水，且必须比水密度大 D．不溶于水，且必须比水密度小

3．下列制取蒸馏水的实验装置与操作的说法中，不正确的是 ．．．A．温度计的水银球应插入蒸馏烧瓶中的自来水中 B．冷凝管中的水流方向是从下口进入，上口排出

C．实验中需要在蒸馏烧瓶中加入几粒碎瓷片，防止出现暴 沸现象 D．蒸馏烧瓶必须垫石棉网

4,CCl4和蒸馏水都是无色液体,请按下列要求用实验方法鉴别.(简要地写出实验过程)① 只允许用一种试剂

②不用任何试剂

七、小结：本节我们通过探究的方法学习了化学基本操作——蒸馏与萃取

八、课后作业： 1.分馏原理和装置

2.列举相似相溶原理的运用实例 3.当今的主要分离技术有哪些

4.家庭实验探究：炖猪肚前加盐会使猪肚容易炖烂，为什么？请解释原因

九、课后反馈：学生对本节探究形式兴趣浓厚，乐于参与其中，效果良好。

第四篇：高一化学《萃取》教学反思

在我的经验中，萃取方面的知识是高一学生的弱点，表现在对萃取概念似懂非懂，这就造成对萃取和分液两者的区别和联系认识模糊，不懂得选择萃取剂。通过这一节课的教学我得到深刻的认识，感到收获很多。在这之前我在教授这一节课时，对教材的分析不够深入，只是照搬教材。因为教材直接给出萃取的概念后介绍萃取操作，并没有给出概念的形成过程，这就需要对教材进行调整。该节课在萃取概念之前设置了3个实验探究，能十分有效地使学生明白萃取的概念。我从学生后续学习的反馈中了解到，大部分学生能弄懂萃取的概念；能清晰知道萃取和分液的联系和区别；能准确地选择萃取剂。这解决了我教学中的其中之一问题。

我们总困于课堂上如何进行探究性学习；如何使学生自主地参与探究性学习；如何使学生积极地思考问题，解决问题。该节课学生的主动性，积极性和参与性都非常高涨，究其原因是该节课在设计上把知识问题化，把问题情景化，特别是在问题情景上做了很多工夫。例如语言的生动有趣；问题有趣味性，有一定难度，有想象空间，有可达成度。这些都是吸引学生的重要因素。

第五篇：实验一 萃取分离

实验一 萃取分离

计划学时：2学时

一、实验的目

（1）了解萃取分离的基本原理，乳化及破乳化。（2）熟练掌握分液漏斗的选择及各项操作。

二、基本原理

萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提取或纯化目的一种操作。

例：将含有有机化合物的水溶液用有机溶剂萃取时，有机化合物就在两液相之间进行分配。在一定温度下，此有机化合物在有机相中和在水相中的浓度之比为一常数，即所谓“分配定律”。

三、实验步骤

本实验以乙醚从醋酸水溶液中萃取醋酸为例来说明实验步骤。1.一次萃取法

①用移液管准确量取10ml冰醋酸与水的混合液放入分液漏斗中，用30ml乙醚萃取。②用右手食指将漏斗上端玻塞顶住，用大拇指及食指中指握住漏斗，转动左手的食指和中指蜷握在活塞柄上，使正当过程中，玻塞和活塞均夹紧，上下轻轻正当分液漏斗，每隔几秒针放气。

③将分液漏斗置于铁圈，当溶液分成两层后，小心旋开活塞，放出下层水溶液于50ml三角烧瓶内。

2.多次萃取法

①准确量取10ml冰乙酸与水的混合液于分液漏斗中，用10ml乙醚如上法萃取，分去乙醚溶液。

②将水溶液再用10ml乙醚萃取，分出乙醚溶液。③将第二次剩余水溶液再用10ml乙醚萃取，如此共三次。

比较萃取效果。

四、操作要点和说明

在实验中用得最多的是水溶液中物质的萃取，最常使用的萃取器皿为分液漏斗。

1、在使用分液漏斗前必须仔细检查：玻璃塞和活塞是否紧密配套。然后在活塞孔两边轻轻地抹上一层凡士林，插上活塞旋转一下，再看是否漏水。

2、将漏斗放于固定在铁架上的铁圈中，关好活塞，将要萃取的水溶液和萃取剂（一般为溶液体积的1／3）依次从上口倒入漏斗中，塞紧塞子。

3、取下分液漏斗，用右手撑顶住漏斗顶塞并握漏斗，左手握住漏斗活塞处，大拇指压紧活塞，把漏斗放平，旋转振摇，振摇几次后，将漏斗的上口向下倾斜，下部的支管指向斜上方（朝无人处），左手仍握在活塞支管处，用拇指和食指旋开活塞放气（释放漏斗内的压力），如此重复几次，将漏斗放回铁圈中静置，待两层液体完全分开后，打开上面的玻璃塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体自活塞放出，然后将上层液体从分液漏斗的上口倒出（切记！）将水溶液倒回分波漏斗，再用新的萃取剂萃取。如此重复3－5次。

注意

（1）分液时一定要尽可能分离干净，有时在两相间可能出现一些絮状物，也应同时放去（下层）。

（2）要弄清哪一层是水溶液。若搞不清，可任取一层的少量液体，置于试管中，并滴少量自来水，若分为两层，说明该液体为有机相，若加水后不分层则是水溶液。

（3）在萃取时，可利用“盐析效应”，即在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），以降低有机物在水中的溶解度，提高萃取效果。水洗操作时，不加水而加饱和食盐水也是这个道理。

（4）在萃取时，特别是当溶液呈碱性时，常常会产生乳化现象。这样很难将它们完全分离，所以要进行破乳，可加些酸。

4、萃取溶剂的选择要根据被萃取物质在此溶剂中的溶解度而定，同时要易于和溶质分离开。所以最好用低沸点的溶剂。一般水溶性较小的物质可用石油醚萃取。水溶性大的物质可用苯或乙醚；水溶性极大的物质可用乙酸乙酯。

5、分液漏斗使用后，应用水冲洗干净，玻璃塞和活塞用薄纸包裹后塞回去。

五、思考题

1、影响萃取法的萃取效率因素有哪些？怎样才能选择好溶剂？

2、使用分液漏斗的目的何在？使用分液漏斗时要注意哪些事项？

3、乙醚作为一种常用的萃取剂，其优缺点是什么？