液液萃取化工基礎

第1章概述001
1.1液液萃取過程001
1.2液液萃取技術(shù)的發(fā)展和應用002
1.3液液萃取中的基本概念004
1.3.1分配定律和分配常數(shù)004
1.3.2分配系數(shù)006
1.3.3萃取率006
1.3.4相比和萃取因子007
1.3.5萃取分離因數(shù)007
1.3.6物理萃取與化學萃取008
1.4液液萃取技術(shù)的研究內(nèi)容及方法009
參考文獻010
第2章物質(zhì)的溶解特性及常用萃取劑011
2.1物質(zhì)溶解過程的一般描述011
2.2物質(zhì)在溶劑中的溶解特性012
2.2.1物質(zhì)在水中的溶解特性012
2.2.2物質(zhì)在有機溶劑中的溶解特性014
2.3物質(zhì)萃取的各種影響因素015
2.3.1空腔作用能和空腔效應015
2.3.2被萃溶質(zhì)親水基團的影響017
2.3.3溶質(zhì)與有機溶劑相互作用的影響021
2.4常用的萃取劑022
2.4.1萃取劑選擇的一般原則022
2.4.2中性絡合萃取劑023
2.4.3酸性絡合萃取劑026
2.4.4胺類萃取劑028
2.4.5螯合萃取劑030
參考文獻033
第3章金屬萃取的基本原理034
3.1金屬離子配合物034
3.1.1金屬離子的水合034
3.1.2金屬離子配合物的形成及穩(wěn)定性035
3.2中性絡合萃取過程036
3.2.1中性金屬配合物的萃取036
3.2.2金屬配陰離子加合陽離子的萃取過程037
3.3酸性絡合萃取過程及螯合萃取過程038
3.3.1酸性絡合萃取過程038
3.3.2螯合萃取過程039
3.4離子締合萃取過程040
3.4.1陰離子萃取過程041
3.4.2陰離子交換過程041
3.4.3陽離子萃取過程041
3.5金屬萃取過程的影響因素042
3.5.1萃取劑特性的影響042
3.5.2金屬離子成鍵特性的影響045
3.5.3萃合物特性及其形成條件和存在環(huán)境的影響046
3.6協(xié)同萃取過程049
3.6.1酸性萃取劑和中性萃取劑的協(xié)同萃取050
3.6.2肟與酸性萃取劑的協(xié)同萃取051
3.6.3螯合萃取劑和中性萃取劑的協(xié)同萃取051
3.6.4其他協(xié)同萃取體系051
參考文獻051
第4章有機物萃取的基本原理052
4.1簡單分子萃取052
4.2有機物絡合萃取過程052
4.2.1有機物絡合萃取的過程描述052
4.2.2有機物絡合萃取體系的基本特征053
4.2.2.1分離對象的特性053
4.2.2.2絡合劑的特性053
4.2.2.3稀釋劑的選擇055
4.2.3有機物絡合萃取的高效性和高選擇性055
4.3有機物絡合萃取過程的機理分析056
4.3.1絡合萃取的作用機制056
4.3.2絡合萃取的萃合物結(jié)構(gòu)057
4.3.3絡合萃取的歷程058
4.3.3.1中性磷氧類絡合劑絡合萃取有機羧酸的歷程058
4.3.3.2胺類絡合劑絡合萃取有機羧酸的兩種歷程058
4.3.3.3胺類絡合劑絡合萃取苯酚的兩種歷程060
4.3.3.4酸性磷氧類萃取劑絡合萃取有機胺類的兩種歷程060
4.4有機物絡合萃取的特征性參數(shù)061
4.4.1分離溶質(zhì)的疏水性參數(shù)lgP061
4.4.2分離溶質(zhì)的電性參數(shù)pKa062
4.4.3絡合劑的表觀堿(酸)度063
4.4.3.1絡合萃取劑表觀堿(酸)度的定義064
4.4.3.2絡合萃取劑表觀堿(酸)度的測定方法065
4.4.3.3絡合萃取劑表觀堿(酸)度的影響因素066
4.4.4絡合劑相對堿(酸)度067
4.4.4.1以被萃溶質(zhì)為對象的絡合萃取劑相對堿(酸)度的定義068
4.4.4.2絡合萃取劑相對堿(酸)度的測定方法069
參考文獻069
第5章液液萃取相平衡071
5.1物理萃取相平衡071
5.1.1物理萃取相平衡的一般性描述071
5.1.2弱酸或弱堿的萃取相平衡072
5.1.3萃取相溶質(zhì)自締合的萃取相平衡074
5.1.4混合溶劑物理萃取的相平衡076
5.2化學萃取的相平衡076
5.2.1化學萃取相平衡的一般性描述076
5.2.2萃合物化學組成的確定078
5.2.3絡合萃取相平衡的質(zhì)量作用定律分析方法080
5.3萃取相平衡的圖示方法081
5.3.1完全不互溶體系直角坐標圖082
5.3.2三角形相圖082
5.3.2.1三角形相圖中的組成表示法083
5.3.2.2杠桿法則083
5.3.2.3液液平衡關系在三角形相圖上的表示法084
5.3.2.4液液相平衡在直角坐標上的表示法087
5.4萃取相平衡的模型預測方法088
參考文獻090
第6章擴散及相間傳質(zhì)過程092
6.1分子擴散及渦流擴散092
6.1.1分子擴散092
6.1.2擴散系數(shù)094
6.1.3單相中的穩(wěn)態(tài)分子擴散096
6.1.3.1等摩爾反向擴散097
6.1.3.2單向擴散098
6.1.4渦流擴散099
6.2相間傳質(zhì)099
6.2.1對流傳質(zhì)100
6.2.2相間傳質(zhì)模型101
6.2.3分傳質(zhì)系數(shù)103
6.2.4總傳質(zhì)系數(shù)103
6.3界面現(xiàn)象及其影響104
6.3.1Marangoni效應105
6.3.2Taylor不穩(wěn)定性106
6.3.3表面活性劑的影響106
6.4液滴傳質(zhì)特性107
6.4.1液滴和液滴群的運動107
6.4.2液滴和液滴群的傳質(zhì)109
6.4.2.1液滴生成階段的傳質(zhì)109
6.4.2.2液滴自由運動階段的傳質(zhì)110
6.4.2.3液滴凝并階段的傳質(zhì)112
6.4.2.4考慮液滴內(nèi)外傳質(zhì)的總傳質(zhì)系數(shù)112
參考文獻114
第7章逐級接觸液液萃取過程的計算116
7.1單級萃取過程及其計算117
7.1.1溶劑部分互溶體系117
7.1.2溶劑不互溶體系119
7.2多級錯流萃取過程及其計算120
7.2.1溶劑部分互溶體系120
7.2.2溶劑不互溶體系123
7.3多級逆流萃取過程及計算124
7.3.1溶劑部分互溶體系125
7.3.1.1三角形坐標圖求理論級數(shù)125
7.3.1.2直角坐標圖求理論級數(shù)127
7.3.2溶劑不互溶體系128
7.3.3多級逆流萃取過程的最小萃取劑用量129
7.3.3.1溶劑部分互溶體系129
7.3.3.2溶劑不互溶體系131
7.3.4兩相完全不互溶體系的多級逆流萃取過程計算132
7.4復合萃取133
7.4.1完全不互溶體系的萃取率和去污系數(shù)134
7.4.2完全不互溶體系的物料衡算和操作線134
7.4.3雙溶質(zhì)組分分離的操作條件選擇原則135
7.4.4多級逆流復合萃取過程的圖解法136
7.4.5多級逆流復合萃取過程的公式解法136
參考文獻138
第8章微分接觸連續(xù)逆流萃取過程的計算139
8.1柱塞流模型139
8.2萃取柱內(nèi)流動的非理想性142
8.2.1非理想流動和停留時間分布142
8.2.2萃取柱內(nèi)的軸向混合及其影響145
8.3考慮萃取柱內(nèi)軸向混合的計算模型146
8.3.1級模型146
8.3.2返流模型及其求解方法147
8.3.2.1返流模型的建立147
8.3.2.2線性平衡關系時返流模型的求解方法148
8.3.2.3非線性平衡關系時返流模型的求解方法151
8.3.3擴散模型及其求解方法151
8.3.3.1擴散模型的建立152
8.3.3.2線性平衡關系時擴散模型方程的解析解及其簡化153
8.3.3.3分散單元高度及其近似計算156
8.3.4前混現(xiàn)象158
8.4萃取柱軸向混合參數(shù)的實驗測定159
8.4.1擾動響應技術(shù)及其數(shù)據(jù)處理方法159
8.4.1.1擾動響應法及模型方程159
8.4.1.2擴散模型方程160
8.4.1.3幾種主要的模型參數(shù)求取方法161
8.4.1.4幾種數(shù)據(jù)處理方法的比較165
8.4.2穩(wěn)態(tài)濃度剖面法166
8.4.2.1基于擴散模型的單變量估值法167
8.4.2.2基于返流模型的多變量估值法168
8.4.3動態(tài)響應曲線法169
參考文獻171
第9章液液萃取設備的分類及特點173
9.1液液萃取設備的基本條件和主要類型173
9.2液液萃取設備的性能特點174
9.2.1液液萃取設備的特點174
9.2.2液液萃取設備的液泛流速和比負荷175
9.2.3萃取設備的傳質(zhì)速率和總傳質(zhì)系數(shù)177
9.3液液萃取設備的選擇179
參考文獻180
第10章混合澄清器181
10.1混合澄清器及其類型181
10.2箱式混合澄清器的特點185
10.3混合澄清器的設計186
10.3.1混合室的設計187
10.3.2澄清室的設計188
10.4混合澄清器的操作189
參考文獻190
第11章柱式萃取設備192
11.1柱式萃取設備的類型和特點192
11.1.1噴淋萃取柱192
11.1.2填料萃取柱192
11.1.3篩板萃取柱193
11.1.4脈沖篩板萃取柱和脈沖填料萃取柱194
11.1.5振動篩板萃取柱195
11.1.6轉(zhuǎn)盤萃取柱（RDC）196
11.1.7混合澄清型萃取柱197
11.2填料萃取柱的設計計算198
11.2.1液滴平均直徑dP的計算199
11.2.2特性速度和液泛流速計算200
11.2.3總傳質(zhì)系數(shù)的計算201
11.2.4柱高的計算201
11.3篩板萃取柱的設計計算201
11.3.1液滴平均直徑的計算201
11.3.2特性速度和液泛流速計算202
11.3.3篩板萃取柱傳質(zhì)性能計算204
11.4脈沖篩板萃取柱的設計計算205
11.4.1液滴平均直徑的計算205
11.4.2特性速度和液泛流速計算206
11.4.3脈沖篩板萃取柱的操作特性207
11.4.4脈沖篩板萃取柱的傳質(zhì)特性計算209
11.4.5脈沖篩板萃取柱的設計計算舉例210
11.5轉(zhuǎn)盤萃取柱的設計計算211
11.5.1液滴平均直徑的計算211
11.5.2特性速度和液泛流速計算212
11.5.3轉(zhuǎn)盤萃取柱的操作特性214
11.5.4轉(zhuǎn)盤萃取柱的傳質(zhì)特性計算215
11.5.5轉(zhuǎn)盤萃取柱的設計計算步驟215
11.6柱式萃取設備的性能比較216
參考文獻220
第12章離心萃取設備223
12.1離心萃取器及其類型223
12.1.1離心萃取器的分類223
12.1.2連續(xù)接觸離心萃取器224
12.1.3逐級接觸離心萃取器225
12.2離心萃取器的關鍵參數(shù)228
12.2.1離心分離因數(shù)
12.2.2離心萃取器的壓力平衡和界面控制229
12.2.2.1離心力場條件下的流體靜力學方程229
12.2.2.2轉(zhuǎn)筒式離心萃取器的界面控制229
12.2.3離心萃取器的分離容量231
12.2.4離心萃取器的級效率232
參考文獻233
第13章萃取過程的強化234
13.1單元操作和單元過程234
13.2“場”、“流”分析的一般性概念235
13.2.1“場”、“流”的定義及特征235
13.2.2“場”、“流”分析的基本內(nèi)容236
13.2.2.1“流”和“場”的存在是構(gòu)成分離過程或反應過程的必要條件236
13.2.2.2“流”和“場”按不同方式組合可以構(gòu)成不同的過程237
13.2.2.3調(diào)控“流”和“場”的作用可以實現(xiàn)過程強化238
13.2.2.4多種“流”和多種“場”的組合可以產(chǎn)生新的過程239
13.2.3常用分離過程的“場”、“流”分析241
13.3從基本原理出發(fā)強化萃取過程242
13.3.1提高過程的傳質(zhì)推動力242
13.3.2增大相際總傳質(zhì)系數(shù)251
13.3.3增加相間傳質(zhì)面積254
13.4耦合技術(shù)及過程強化255
13.4.1過程耦合技術(shù)255
13.4.1.1同級萃取反萃取耦合過程255
13.4.1.2萃取發(fā)酵耦合過程260
13.4.1.3膜技術(shù)與過程耦合263
13.4.2化學作用對萃取分離過程的強化264
13.4.3附加外場對萃取分離過程的強化266
參考文獻268
第14章新型萃取分離技術(shù)271
14.1概述271
14.2液膜技術(shù)272
14.2.1概述272
14.2.2液膜技術(shù)的構(gòu)型和操作方式274
14.2.2.1乳狀液膜過程274
14.2.2.2支撐液膜過程275
14.2.2.3封閉液膜過程276
14.2.3液膜分離過程的傳質(zhì)機理及促進傳遞277
14.2.3.1液膜分離過程的傳質(zhì)機理277
14.2.3.2液膜分離過程的促進遷移278
14.2.4乳狀液膜280
14.2.4.1乳狀液膜體系的組成280
14.2.4.2乳狀液膜分離工藝282
14.2.4.3乳狀液膜體系的滲漏及溶脹283
14.2.5支撐液膜體系284
14.2.6封閉液膜體系285
14.3超臨界流體萃取技術(shù)287
14.3.1概述287
14.3.2超臨界流體及其性質(zhì)287
14.3.3超臨界流體萃取工藝291
14.3.3.1超臨界流體固體萃取工藝291
14.3.3.2液體的超臨界流體逆流萃取工藝292
14.3.3.3溶劑循環(huán)293
14.3.3.4溶質(zhì)和溶劑的分離294
14.3.4超臨界流體萃取設備294
14.4雙水相萃取技術(shù)295
14.4.1概述295
14.4.2雙水相體系的形成295
14.4.3雙水相體系的主要參數(shù)297
14.4.4雙水相萃取的特點及兩相分配298
14.4.4.1雙水相萃取的特點298
14.4.4.2影響雙水相萃取分配的因素298
14.4.5親和雙水相萃取技術(shù)300
14.5膜萃取技術(shù)300
14.5.1概述300
14.5.2膜萃取的研究方法及數(shù)學模型301
14.5.2.1膜萃取的研究方法301
14.5.2.2膜萃取過程的傳質(zhì)模型301
14.5.3膜萃取的影響因素304
14.5.3.1兩相壓差Δp的影響304
14.5.3.2兩相流量的影響304
14.5.3.3相平衡分配系數(shù)與膜材料的浸潤性能的影響304
14.5.3.4體系界面張力和穿透壓305
14.5.4中空纖維膜萃取的過程設計306
14.5.4.1分傳質(zhì)系數(shù)關聯(lián)式306
14.5.4.2中空纖維膜器中流動的非理想性306
14.5.4.3中空纖維膜萃取過程強化的途徑307
14.5.4.4中空纖維膜萃取器的串聯(lián)和并聯(lián)308
14.6膠團萃取技術(shù)和反膠團萃取技術(shù)308
14.6.1概述308
14.6.2膠團的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)309
14.6.3膠團萃取310
14.6.4聚合物膠團萃取311
14.6.5濁點萃取311
14.6.6反膠團的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)313
14.6.7反膠團體系的增溶及溶質(zhì)傳遞315
14.6.8蛋白質(zhì)的反膠團萃取研究316
參考文獻317