第9章 浸出和萃取
浸出和萃取是指加溶剂于混合物，利用溶剂对不同物质具有不同溶解度，从而使混合物得到完全或部分分离的过程。如果被处理的混合物为固体，则称为浸出或浸取；如
果被处理的混合物为液体，则称为液—液萃取或萃取。 分离的依据：组分的溶解度不同。 1 浸出
1．1 浸出理论
1．1．1 浸出体系组成的表示方法
浸出体系为三组分体系：①溶质A；②溶剂S；③惰性固体B。 组成关系用等腰直角三角形相图表示，如下图所示：
在三角形相图中：
①三个顶点分别表示三种纯组分（100%）； ②三角形的任一边表示一个两组分混合物； ③三角形内的任一点表示一个三组分混合物；
④平行于任意一边的直线表示其所对顶角组分的一个恒定组成，如图中的JK直线上的任一点均表示B组分的组成为40%。 按以上规定，得图中M点的组成为： xA= 0.30；xB= 0.40；xS= 0.30
1.1.2 浸出系统的平衡关系
浸出平衡：固体空隙中溶液的浓度等于固体周围溶液的浓度。 理论级：能够达到浸出平衡的浸出级（器）。 1．1．3 溢流与底流平衡关系的表达
溢流：浸出完成后，从浸出器顶部排出的均相溶液（清液）； 组成：A+S。
底流：从浸出器底部排出的残渣； 组成：B+A+S。
在三角形相图上，溢流的组成点位于AS边上（图中E点）；底流的组成位于BE联线上（图中R点）。
下列符号的意义：
yA（或y）-溢流中溶质A的组成； xA（或x）-底流中溶质A的组成。 1．1．4 杠杆规则
表达组成与该点质量的关系。 对BME线段：
RRM?EME （M为支点） MRM?ERE （R为支点） MME?RRE （ E为支点）
对FMS线段：
FFM?SMS （M为支点）
1.1.5 单级浸出过程的表示
一定量的原料F（含A，B）与一定量的纯溶剂S混合，物系点M位于SF连线上；其位臵由S/F决定；浸出平衡后，得溢流E和底流R。 基本物料关系：
F+S=M=R+E
平衡关系：
RRM?EME
上两式联立可解得R，E。
1．2 浸出速率
浸出过程由以下3个步骤组成： ①溶剂进入固体内，溶解溶质A；
②溶解的溶质从固体内部扩散到固体表面；③溶质从固体表面扩散到外部溶液主体。
浸出速率U：单位时间、单位浸出表面浸出的溶质质量，即
dW U?Ad?
一般，U可用下式表示：
dW?K(xa?x) U?Ad?式中： A-固液接触面积，m2；
x-溶液主体内溶质的浓度；
xa-固体表层溶质的浓度（溶质的溶解度）； K-质量传送系数。
对间歇式浸出装臵，浸出液的总体积V为定值，故有下列关系式： dW=Vdx
Vdx??K(xa?x)
Ad?dxKA?(xa?x)
或
d?V积分上式
dxKA?d???x?xV0x0a得：
x?
xa?x0KALn??
xa?xV一般，物料经过破碎或切片后表面积增加，浸出速率增大。但应注意，物料如果
过度破
碎，往往会阻碍溶剂在罐内的流动，并导致一些杂质成分流入溶液中，反而造成分离困难。
1．3 浸出操作的流程 三种基本流程如下：
(1)简单接触法
为间歇式浸出操作。基本过程为： 混合、浸出→分离得溢流和底流。 如图（a）所示。
(2)错流多级接触法
数组简单接触法浸出装臵依序排列，原料从头贯穿至尾，而每级分别有溶剂的进出。如图（b）所示。 (3)逆流多级接触法
逆流多级接触法是将数个浸出装臵串联，原料和溶剂均是从头贯穿至尾，但流动方向相反。如图（c）所示。 (4）连续微分逆流接触法
连续微分逆流触法是指在浸出装臵内，物料 与溶剂互成逆向连续接触的浸出操作。
1．4 浸出操作计算
计算项目：①浸出所需的时间；②浸出器的大小；③溶剂用量；④浸出级数。 ①浸出所需的时间决定于浸出的速率。 ②浸出器的大小，通常也凭经验确定。 一般，V料=75～80%V器。
③溶剂的用量由物料衡算式求出。
④浸出器的级数由操作条件和分离要求确定。
浸出效率：浸出所需的理论级数N与实际级数NR之比，即： η＝N/NR
浸出级数的求取有代数计算方法和图解法两种。 (1) 浸出级数的代数计算法 适用条件：恒底流。
恒底流：从每一个浸出器底部排出的底流量均相同。
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