《萃取与离子交换》课件

萃取与离子交换课程内容介绍萃取离子交换介绍萃取的基本原理、影响因素、常讲解离子交换的基本原理、树脂类见萃取剂、工艺流程和应用领域型、工艺流程、应用领域和常见问题对比与结合比较萃取与离子交换的异同，探讨两者结合应用的优势和案例萃取基本原理物质分离分配系数利用两种互不相溶的溶剂，将溶溶质在两种溶剂中的浓度比值，质从一种溶剂转移到另一种溶剂反映溶质在两相中的分配倾向中萃取效率影响因素包括溶质性质、溶剂性质、温度等萃取过程影响因素温度时间溶剂类型搅拌速度温度升高，萃取速率加快，但时间越长，萃取效率越高，但溶剂的极性、密度和沸点等因适当的搅拌速度可以增加溶质会降低萃取效率时间过长可能会导致溶剂挥素都会影响萃取效率与溶剂的接触面积，提高萃取发效率溶剂萃取应用举例溶剂萃取在化工、冶金、医药、食品等行业中应用广泛例如，石油炼制中的润滑油脱蜡、精馏塔馏出物分离、金属冶炼中的稀土元素分离、医药工业中的抗生素提取、食品工业中的油脂提取等等具体应用案例包括石油工业利用溶剂萃取技术分离烷烃和芳烃，提高汽油-质量金属冶炼利用溶剂萃取技术从矿石中分离稀土元素，提高金属回收-率医药工业利用溶剂萃取技术从植物中提取有效成分，生产药物食品--工业利用溶剂萃取技术从植物种子中提取油脂，生产食用油离子交换基本原理可逆反应选择性交换容量离子交换树脂上的可交换离子与溶液中离子交换树脂对不同离子的亲和力不交换容量指树脂单位重量或体积所能交的离子之间发生可逆的交换反应同，对某些离子具有选择性换的离子数量，决定了树脂的吸附能力离子交换树脂种类阳离子交换树脂阴离子交换树脂主要用于去除水中的阳离子，如钙、镁、钠、钾等其结构中含有主要用于去除水中的阴离子，如氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子带负电荷的官能团，如磺酸基、羧基等，可以与等其结构中含有带正电荷的官能团，如胺基、季铵盐基-SO3H-COOH-NH2-水中的阳离子发生交换等，可以与水中的阴离子发生交换NR3+离子交换过程影响因素pH值温度流速溶液的值会影响离子交换树脂的交换容温度升高会加快离子交换速率，但也会降低流速过快会导致离子交换不完全，流速过慢pH量和选择性树脂的稳定性会降低效率离子交换应用举例•软化水:用阳离子交换树脂去除水中的Ca2+和Mg2+，降低水的硬度•脱盐:用阴离子交换树脂去除水中的Cl-和SO42-，降低水的含盐量•制备高纯水:采用多级离子交换技术，制备高纯度的水，应用于电子、医药等行业•从废水中回收有价值的金属:利用离子交换树脂选择性吸附废水中的金属离子，实现金属回收利用•食品加工:用离子交换树脂分离、纯化糖类、氨基酸等食品成分，提高食品品质总结重点知识点萃取是指利用两种互不相溶的溶剂对离子交换是指利用离子交换树脂与溶混合物中各组分的溶解度不同，将一液中的离子进行交换，达到分离、纯种组分从混合物中分离出来的方法化、浓缩的目的萃取和离子交换在化学、医药、食品、环境等领域有着广泛的应用萃取应用领域总结化工领域冶金领域分离和提纯有机物，例如医药、提取稀有金属，例如铀、钒、钴农药、香料等等食品工业环境保护提取食用油、香料、色素等处理废水、废气和土壤污染离子交换应用领域总结水处理医药行业食品工业化工行业去除水中的重金属离子、硬度制药过程中分离纯化药物、抗糖浆脱色、果汁澄清、氨基酸酸碱分离、金属回收、催化剂离子等生素等分离等再生等萃取与离子交换的区别分离原理不同操作方式不同12萃取利用不同物质在两种互不萃取通常采用分液漏斗等设相溶溶剂中的溶解度差异进行备，而离子交换则采用离子交分离，而离子交换则利用离子换柱等设备交换树脂对溶液中不同离子吸附能力的差异进行分离应用范围不同3萃取广泛应用于化学、制药、食品等领域，而离子交换主要应用于水处理、金属分离等领域萃取与离子交换结合应用分离提纯1萃取分离后，再用离子交换去除杂质环境保护2去除废水中的重金属或有机污染物医药制药3提纯药物中间体或制备药物活性成分实验室常见萃取装置常见的萃取装置包括分液漏斗、烧杯、锥形瓶、蒸馏装置等分液漏斗是萃取操作中最重要的工具，用于分离两种互不相溶的液体烧杯和锥形瓶则用于盛放溶液和进行反应蒸馏装置用于分离不同沸点的液体实验室常见离子交换装置实验室中常用的离子交换装置包括柱式离子交换器最常见的一种装置，主要用于分离和纯化-****:物质板式离子交换器适用于快速分离和分析膜式-****:-**离子交换器适用于处理大流量的液体**:常见萃取剂种类及性质烃类醇类烷烃、芳烃、卤代烃等，常用于甲醇、乙醇、异丙醇等，常用于非极性物质的萃取极性物质的萃取醚类酮类乙醚、二乙醚、四氢呋喃等，常丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基用于中性物质的萃取酮等，常用于极性物质的萃取常见离子交换树脂种类及性质阳离子交换树脂阴离子交换树脂主要用于去除水中阳离子，如钙、镁、钠等，改善水的硬度和品主要用于去除水中阴离子，如氯离子、硫酸根离子等，改善水的质常见的阳离子交换树脂包括强酸性阳离子交换树脂和弱酸性电导率和纯度常见的阴离子交换树脂包括强碱性阴离子交换树阳离子交换树脂脂和弱碱性阴离子交换树脂典型萃取工艺流程介绍混合1萃取剂与原料混合萃取2目标物质转移至萃取剂分离3分离萃取剂与原料反萃取4目标物质从萃取剂中提取精制5目标物质纯化典型离子交换工艺流程介绍原料预处理去除可能影响离子交换树脂性能的杂质离子交换将目标离子吸附到离子交换树脂上再生用再生剂将树脂上的目标离子洗脱下来，恢复树脂的交换能力洗涤去除再生过程残留的再生剂和杂质产品收集收集再生后获得的纯净水或浓缩液萃取工艺设备参数优化温度控制萃取时间搅拌强度温度影响萃取效率和选择性，需要根据具体时间决定物质的传递速率，需要平衡效率和搅拌强度影响两相接触面积和传质速率情况进行优化成本离子交换工艺设备参数优化树脂类型选择流速控制12根据离子交换的目标和操作条调整流速以确保最佳的离子交件，选择合适的树脂类型，例换效率，避免过快导致交换不如强酸性阳离子交换树脂或弱完全，或过慢导致效率降低碱性阴离子交换树脂温度控制3温度影响离子交换速度和效率，需要根据实际情况控制温度，确保最佳的交换效果萃取过程中常见问题分析乳化溶剂损失设备腐蚀萃取过程中，由于两相界面张力降低，导萃取剂挥发性强，导致溶剂损失，降低萃某些萃取剂具有腐蚀性，对设备造成损致乳化现象的发生，影响相分离效率取效率害，缩短使用寿命离子交换过程中常见问题分析树脂失效树脂污染树脂失效是离子交换过程中常见问题，主要原因是树脂吸附容量树脂污染会导致交换效率降低，甚至导致树脂失效常见污染物下降，导致交换效率降低包括有机物、金属离子、胶体等萃取与离子交换工艺结合应用预处理1将原料进行预处理，例如粉碎、过滤等，以去除杂质，提高萃取效率萃取2利用萃取剂将目标物质从混合物中分离出来离子交换3利用离子交换树脂分离提纯萃取液，去除残留的杂质精制4对分离后的目标物质进行进一步的精制，以提高纯度萃取与离子交换工艺比较分析萃取工艺离子交换工艺利用溶剂将目标物质从混合物中分离出来，适用于分离不同极性物利用离子交换树脂将目标离子从溶液中分离出来，适用于分离不同质电荷的离子未来萃取与离子交换技术发展方向智能化绿色化微型化多功能化自动化控制，实时监测，数据低能耗，低污染，环保材料，芯片技术，微反应器，提高效多种技术结合，耦合分离，提分析，提高效率可持续发展率，降低成本高分离效率课程总结与思考萃取离子交换实验设计思考了解萃取原理，并掌握常用萃掌握离子交换的基本原理和应能够设计并实施简单的萃取和思考萃取和离子交换技术在未取方法和装置用，并了解各种离子交换树脂离子交换实验来发展中的潜力和挑战的特性。