離心萃取機

離心萃取機主要包括工作兩個過程，即混合傳質(zhì)與離心分離。離心萃取機可以自動連續(xù)完成混合和分離兩個過程。

離心萃取機混合傳質(zhì)

水相和有機相進入離心萃取機后由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓或槳葉剪切分散成微小液滴，使兩相充分接觸，從而達到傳質(zhì)的目的。

影響傳質(zhì)效果的因素：

l混合強度：在一定范圍內(nèi)，混合強度越大，兩相分散的微粒越小，其接觸面積越大，越有利于傳質(zhì)的進行，但液滴太小不利于分離。提高轉(zhuǎn)速或更換剪切力較強的槳葉可以增大混合強度。

l接觸時間：兩相接觸時間的增加有利于傳質(zhì)的進行，當傳質(zhì)過程達到平衡時，接觸時間的增加不會提高傳質(zhì)效果，通常減小流通量可以獲得較長的接觸時間。

l溫度：溫度會影響傳質(zhì)效果，有的體系的傳質(zhì)效果隨著溫度的升高而提高，有的體系的傳質(zhì)效果隨著溫度的升高會下降。

l物質(zhì)濃度差，物質(zhì)濃度差越大越有利于傳質(zhì)。

離心萃取機離心分離

水相和有機相經(jīng)過混合后形成的混合液進入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓及其輻板的帶動下，混合液與轉(zhuǎn)鼓同步高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心力。在離心力作用下，密度較大液體在向上流動過程中逐步遠離轉(zhuǎn)鼓中心而靠向鼓壁；密度較小的液體逐步遠離鼓壁靠向中心。最終兩相液體分別通過各自通道被甩入收集腔，兩相再從各自收集腔流出，從而完成兩相分離過程。

影響分離的因素：

1、轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速越快，兩相在轉(zhuǎn)鼓中的分離的越迅速，兩相夾帶越少；與此同時，提高轉(zhuǎn)速還能起到提高設備的處理量。

2、轉(zhuǎn)鼓高度：混合液在轉(zhuǎn)鼓中有下到上慢慢分開，轉(zhuǎn)鼓越高分離效果越好。

3、堰板：離心萃取機通過頂部堰板的調(diào)整控制兩相液體的流出，合適的堰板是兩相分離徹底的重要保證。

4、物料特性：物料本身的物理特性，如乳化、起泡、密度差的大小都對兩相分離影響很大。

5、離心萃取機的最大分離量：

式中：

設備體積小、平衡時間短、萃取劑槽存量少。

設備處理量大，功耗低。

自動化程度高、操作簡單。

能實現(xiàn)萃取系統(tǒng)密閉操作，操作環(huán)境好。

設備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

能夠適應間歇式或連續(xù)式運轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)速和混合方式調(diào)整方便，能適應不同萃取體系要求。

采用上懸式結(jié)構(gòu)，無底部軸承與機械密封，無滲漏風險，無易損件，維護簡單方便。

更換重相堰板時無需拆卸電機及軸承。

中性萃取劑可細分為中性含氧萃取劑、中性含磷萃取劑、中性含硫萃取劑及酰胺類萃取劑。

萃取劑中性含氧萃取劑

中性含氧萃取劑主要是指醇(ROH)、醚 (ROR′)、酮 (RCOR′) 和酯 (RCOOR′)類化合物。萃取劑配位體氧原子的電子密度和分子的偶極矩是決定這類萃取劑萃取能力的主要因素。因此，它們的萃取能力隨著其路易斯堿性的增強而增大。在醇、醚、酮、酯四類化合物中，只有醇分子中含有-OH。由于-OH的存在，使得醇分子間生成氫鍵而發(fā)生自身的締合作用，具有比其他三類中性萃取劑都高的沸點。中性含氧萃取劑都含有氧原子，故它們可以與水分子發(fā)生氫鍵締合作用，在水中有 一定的溶解度。醇、醚、酮和酯在濃的強酸中能生成鹽，這類鹽陽離子不僅可與無機酸根結(jié)合，也可以與金屬配陰離子結(jié)合，使其能萃取許多物質(zhì)。這類萃取劑能萃取金屬的更主要原因是它們可與金屬生成配合物進入有機相而被萃取。

萃取劑中性含磷萃取劑

中性含磷萃取劑是指正磷酸分子中 三個羥基完全被酯化或被取代后的化合物。凡是烴基直接與磷原子相連者，即凡具有碳磷鍵 (C-P)的稱為膦某，而凡不含碳磷鍵者，則稱為磷某。在這類萃取劑上含有磷酰基(≡P=O)，它是起萃取作用的官能團。

中性含磷萃取劑與水分子締合而生成締合物，又因磷酰基氧原子也能提供孤對電子與質(zhì)子結(jié)合生成鹽。中性含磷萃取劑形成的離子能與金屬配陰離子結(jié)合成為鹽而萃取進入有機相。這類萃取劑還可通過磷酰基的氧原子與金屬配位，形成中性配合物而被萃取入有機相。因為磷酸酯的穩(wěn)定性比膦酸脂差，當這類萃取劑長時間與無機酸接觸時會發(fā)生水解反應。各類無機酸對中性含磷萃取劑水解反應影響的大小順序是HI>HBr>HCl>HNO₃>H₂SO₄;此外，隨著溫度及溶液中酸的濃度增高，這類萃取劑的水解速度變大。在中性含磷萃取劑中，隨著分子中烷氧基的減少，烷基的增加，萃取能力增加的次序為： (RO)₃PO 2 2P (O) OR 3PO。烷基的空間效應對該類萃取劑的萃取能力也有影響，一般在烷基碳原子數(shù)目相同的萃取劑中，隨著支鏈的增加，空間位阻增大，萃取能力明顯下降。

萃取劑中性含硫萃取劑

中性含硫萃取劑對一些貴金屬有很強的萃取能力，而對它們的選擇萃取性能也較好。根據(jù)皮爾遜(Pearson)的硬軟酸堿原理，萃取劑中作為電子給予體的硫是軟堿，而汞、鉑、鈀、金、銀、鉈、碲等作為電子接受體則是軟酸，按硬軟酸堿原則中硬親硬，軟親軟的規(guī)律，含硫類萃取劑可與貴金屬形成穩(wěn)定的配合物而被萃取入有機相。因此，中性含硫萃取劑為貴金屬分離的特效萃取劑。

萃取劑酰胺類萃取劑

這類萃取劑最重要的是取代酰胺。酰胺分子中氨基—NH ₂上氫原子被烴基取代后的化合物稱為取代酰胺。取代酰胺中的氨基不呈堿性，這是由于分子中氮原子孤電子對與羰基=C=O中的π電子形成一個p-π共軛體系;加之氧的負電性較大，從而使氮原子的電荷密度降低，而羰基氧原子的電荷密度升高，因此，這類有機化合物都是中性的化合物。

取代酰胺分子中的羰基氧原子對氫離子或金屬離子具有較強的配位能力，因此，其配位能力比酮強，比中性含磷萃取劑弱。氧原子上電荷密度增加的順序是RCOR 2<(RO) ₃PO，萃取能力的順序也是如此。在酰胺分子的氮原子上有兩個氫，氫鍵締合能力較強，故它的水溶性較好，熔點較高，但取代酰胺由于失去了氫鍵締合能力，其水溶性較差，化學穩(wěn)定性好，這也是一類較好的萃取劑。

萃取劑酸性萃取劑

酸性萃取劑在水中可電離出氫離子而得名。因在萃取中氫原子和水中的金屬陽離子進行交換，故也稱為液體陽離子交換劑。根據(jù)電離常數(shù)K _a的大小，可將酸性萃取劑分為強酸性萃取劑(離解常數(shù)K _a>1)，中強酸性萃取劑(K _a≈10)。和弱酸性萃取劑(K _a≈10)。羧酸和酸性含磷萃取劑是最重要的酸性萃取劑。

萃取劑羧酸

羧酸是一類重要的酸性萃取劑，由于分子間產(chǎn)生締合作用，通常以二聚體形式存在。因K ₂是二聚反應產(chǎn)生的常數(shù)，故稱為二聚常數(shù)。羧酸通常都是弱酸，其酸性小于一般無機酸而大于碳酸，它可與堿反應生成羧酸鹽(金屬皂)。隨著水溶液的pH值升高，羧酸在水中的溶解度增大，萃取時羧酸與金屬離子進行陽離子交換反應。

萃取劑酸性含磷萃取劑

酸性含磷萃取劑也是主要的酸性萃取劑，可把這類萃取劑看成是磷酸分子中一個或兩個羥基被酯化或被烴基取代后的產(chǎn)物。這類萃取劑與羧酸一樣，分子間也能發(fā)生締合作用，呈二聚體存在。它的酸性較強，屬強酸性萃取劑，萃取金屬時也發(fā)生陽離子交換反應。烷基磷(膦)酸的萃取過程比較復雜，隨萃取條件不同存在四種形式：(1)當水相金屬離子濃度低、有機相負載很小時，二聚體烷基磷酸分子中僅一個氫離子參加反應；(2)若水相金屬離子濃度較高，則烷基磷酸以單體形式與金屬離子發(fā)生交換；(3)當水相中某種陰離子對金屬離子具有很強的配合能力時，萃取劑陰離子可與這種陰離子一道和金屬陽離子形成混合型的配合物而被萃??；(4)由于烷基磷酸的酸式電離與溶液酸度有關(guān)，因此，在高酸度的條件下，烷基磷酸電離受到抑制，這時烷基磷酸主要以磷酰基起作用，與中性含磷萃取劑相似。

含有=P (O) OH基的磷(膦)酸萃取劑與羧酸相同，隨著它的酸性增強，萃取能力增大，萃取能力的順序是：(RO) ₂POOH>(R) (RO) POOH>R ₂POOH。隨著這類萃取劑分子中碳-磷鍵的增加，烷氧基減少，吸電子效應隨之削弱，導致pK _a增大，酸性降低，萃取能力隨之下降。

萃取劑堿性萃取劑

堿性萃取劑的萃取反應機理是陰離子交換機理。屬于這類萃取劑的主要有伯胺、仲胺、叔胺和季胺鹽。伯胺、仲胺分子中含有N—H鍵，分子間可通過形成N—H……N氫鍵而締合，但叔胺分子間不發(fā)生締合。在有相同碳原子數(shù)的胺中，它們的沸點和熔點按伯胺、仲胺、叔胺依次降低。伯、仲、叔胺都能與水形成氫鍵N……H—O—H，因此，小分子量的胺易溶于水。隨著胺分子中所含碳原子數(shù)目增加，水溶性降低。相對分子量為250～600的大分子量的胺在水中溶解度很小，能很好地溶于某些有機溶劑中，適宜于作萃取劑;分子量大于600的烷基胺大都是固體，在稀釋劑中溶解度小，不宜作萃取劑。

在胺類萃取劑中由于存在氫鍵，分子間會發(fā)生締合作用，通常發(fā)生的不是雙分子締合而是多分子締合。

各類堿性萃取劑的締合程度既與萃取劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也和稀釋劑的性質(zhì)有關(guān)。脂肪胺鹽對硫酸鹽以外陰離子的締合易難順序為伯胺鹽<仲胺鹽<叔胺鹽<季胺鹽。烴基具有支鏈的仲胺，由于支鏈妨礙形成氫鍵，故締合能力較小。稀釋劑的極性對堿性萃取劑締合程度的影響規(guī)律是，稀釋劑極性愈小，締合程度愈大。胺與酸生成胺鹽后，如果水相酸濃度高，便會發(fā)生胺鹽與酸生成1/1的離子締合體的反應，這種反應稱為胺鹽的加合反應。

脂肪胺的堿性比無機氨堿性強，這是由于烷基取代脂肪胺的氫后，烷基給電子的誘導效應使氨基氮原子上的電荷密度增大的結(jié)果。在水溶液中叔胺堿性小于仲胺，這是由于空間位阻效應影響造成的，因三個烷基對氨基氮原子的屏蔽效應增大，從而阻礙了質(zhì)子和氮原子的接近。

長鏈胺的堿性強弱順序是伯胺>仲胺>叔胺，對萃取金屬配陰離子的選擇能力大小的順序是叔胺>仲胺>伯胺。因胺是弱堿，只能在酸性溶液中萃取，而季胺鹽屬強堿性萃取劑可在酸性、中性乃至堿性溶液中進行萃取。

萃取劑螯合萃取劑

濕法冶金中所使用的螯合萃取劑主要是酸性螯合萃取劑，主要有羥酮類萃取劑、羥醛類萃取劑和喹啉類萃取劑。

羥酮類萃取劑和羥醛類萃取劑屬羥肟類化合物。羥肟分子中含有羥基(—OH)和肟基(=C=NOH)，由于羥肟分子結(jié)構(gòu)中具有不能自由旋轉(zhuǎn)的碳-氮雙鍵(C=N)，故存在著順反式異構(gòu)體。兩個羥基在雙鍵同側(cè)的為順式，在異側(cè)的則為反式。順、反二式的含量 一般為1/7左右。羥肟萃取金屬是通過羥基氧原子及肟基氮原子與金屬離子的螯合作用實現(xiàn)的。因此只有反式異構(gòu)體才能萃取金屬離子。順式異構(gòu)體中兩個—OH在同側(cè)，由于形成分子內(nèi)氫鍵而不能萃取金屬。

羥肟苯環(huán)上的羥基能電離出氫離子而顯示酸性，而肟基上的羥基電離出氫離子的能力很弱。含有酚羥基的羥肟的酸性會增強。羥肟類化合物對銅金屬離子有較強的螯合能力，因此是銅的萃取劑。Lix63、Lix64N、Lix65N、Lix70N、Lix984等羥酮肟萃取劑對銅離子有高的選擇性，是銅的特效萃取劑。羥醛肟萃取劑也是銅的特效萃取劑，5-壬基水楊醛肟是這類萃取劑的重要萃取劑，簡稱為P1或P50，它萃取銅的性能比羥酮肟類萃取劑好。

萃取劑應用

從應用角度出發(fā)，萃取劑應具備的條件是：(1)萃取容量要大，即單位濃度的萃取劑對被萃取物質(zhì)有較大的萃取能力；(2)選擇性要好，即對分離的有關(guān)物質(zhì)有較大的分離系數(shù)；(3)化學穩(wěn)定性好，即萃取劑不易水解，加熱不易分解，能耐酸、堿、鹽、氧化劑或還原劑的作用，對設備腐蝕性小，并具有較高的抗輻射能力；(4)水溶性要小而油溶性要大，即在水相中溶解度小，在稀釋劑中溶解度要大，易與水相分層，不生成第三相，不發(fā)生乳化現(xiàn)象；(5)易于反萃取，即改變萃取條件時，能較易地使被萃取物質(zhì)從有機相轉(zhuǎn)入到水相；(6)操作安全，即萃取劑無毒性，無刺激性，不易燃 （閃點要高），難揮發(fā) （沸點要高，蒸氣壓要?。?；(7)容易制備，原料來源豐富，價格便宜，但完全具備這些條件的萃取劑是相當少的，在選擇萃取劑時只能綜合考慮，抓住主要問題，根據(jù)具體條件來決定。

已有幾十種萃取劑獲得了應用，但得到廣泛應用的只有十余種。TBP廣泛使用在萃取鈾上，在萃取鈾的阿梅克斯（Amex）流程中使用胺類萃取劑，達佩克斯（Dapex）流程則使用DEHPA。三烷基胺還廣泛應用于萃取鎢、鉬、錸。烷基磷酸則廣泛應用于萃取稀土，鎳、鈷、銦。P507能有效地用來萃取

萃取劑反萃取

用反萃取劑使被萃取物從負載有機相返回水相的過程。為萃取的逆過程。反萃取劑主要起破壞有機相中被萃組分結(jié)構(gòu)的作用，使被萃組分生成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶于有機相的沉淀。反萃取過程具有簡單、便于操作和周期短的特點，是溶劑萃取分離工藝流程中的一個重要環(huán)節(jié)。反萃取可將有機相中各個被萃組分逐個反萃到水相，使被分離組分得到分離;也可一次將有機相中被萃組分反萃到水相。經(jīng)過反萃取及所得反萃液經(jīng)過進一步處理后，便得到被分離物的成品。反萃后經(jīng)洗滌不含或少含萃合物的有機相稱再生有機相，繼續(xù)循環(huán)使用。濕法冶金常用的反萃取劑主要有無機酸如H ₂SO ₄、HNO ₃、HCl及無機堿如NaOH、

萃取劑其他學科定義

萃取劑環(huán)境科學

萃取過程中所用的溶劑。要求對液體或固體混合物中的組分具有選擇性的溶解能力。如果是液液萃取，則還要求不溶或僅稍溶于被萃取的溶液中。萃取常用作廢水處理物理化學方法之一。將萃取劑投到廢水中，通過混合傳質(zhì)過程，水中的溶質(zhì) (污染物) 即溶于萃取劑中，借助比重的不同，將萃取劑與廢水分離，廢水得到一定程度的凈化，而溶質(zhì) (污染物) 可從萃取劑中分離出來回收利用，萃取劑得到再生可重復使用。如含酚廢水中的酚和洗毛廢水中的羊毛脂均用萃取劑處理回收。常用的萃取劑有苯、二甲苯、輕焦油、醋酸丁酯、三甲酚磷酸酯、異丙醚等。

萃取劑土木建筑

實現(xiàn)萃取分離所用的溶劑?？梢允菃谓M分溶劑，也可以用多組分混合溶劑。廢水處理所用萃取劑的條件有：①對被萃取物有較高的分配系數(shù)，以節(jié)省萃取劑用量，提高萃取效率；②不溶于水或難溶于水，以減少萃取劑的流失；③與水的物理、化學性質(zhì)有較大區(qū)別，如與水有一定的密度差，通過重力分離，便于把萃取劑與水分離開;或溶劑-水-溶質(zhì)之間的沸點差別大，便于用蒸餾或蒸發(fā)的方法回收溶劑等；④易于回收與再生；⑤化學穩(wěn)定性好；⑥無毒，以免流失的少量萃取劑產(chǎn)生新的有毒廢水。

萃取劑化工過程

指能夠與被 萃取物質(zhì)結(jié)合，使后者轉(zhuǎn)入其中的化學試劑。一般要求萃取劑對混合物中的欲萃組分有較高的萃取能力（即有較高的分配系數(shù)值），有較好的萃取選擇性 （即有較大的分離系數(shù)值），不溶或極少溶于被萃溶液，較高的沸點和閃點，有較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，較小的腐蝕性和毒性以及價廉和容易取得等。萃取劑可用單組分溶劑，也可用多組分混合溶劑。例如用四乙二醇醚、N-甲基吡咯烷酮、 環(huán)丁砜等作萃取劑，從催化重整生成油或加氫精制裂解汽油中提取芳烴；用二 （2-乙基己基磷酸）作萃取劑，用煤油作稀釋劑，用磷酸三丁酯作調(diào)節(jié)劑，從鈾礦石的硫酸浸出液中提取鈾； 用三氯乙烯作萃取劑從咖啡中去除咖啡因等。萃取劑按性能可分為：中性萃取劑，如醇、酮、醚、酯、醛 及烴類； 酸性萃取劑，如羧酸、酸性 磷酸酯等；螯合萃取劑也是酸性萃取劑，與被萃取離子生成螯環(huán)化合物， 釋放出氫離子；胺類萃取劑，如叔胺、季胺鹽。反萃取所用的溶劑，稱為反萃劑，對有機液的反萃取，通常用純水或酸、堿、鹽的水溶液。

用于液-液萃取過程的設備，其作用是盡快使化合物在兩種溶劑間的溶解度之比達到K值。采用的方式是利用兩種溶液重度的不同，或者外加能量，如攪拌、脈沖、振動等。將一種液體破碎成液滴，分散在連續(xù)的液體中，以提高質(zhì)量傳遞效率，連續(xù)多次萃取過程都采用塔式萃取設備，即萃取塔。有以下不同結(jié)構(gòu)和類型：如填料萃取塔、篩板萃取塔、轉(zhuǎn)盤萃取塔、振動篩板塔、多級離心萃取塔等。轉(zhuǎn)盤萃取塔及填料萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖如下：

在轉(zhuǎn)盤式萃取塔內(nèi)，中間是由旋轉(zhuǎn)的軸串起的大小、間距相同的多個圓盤，稱為轉(zhuǎn)盤，隨著軸的旋轉(zhuǎn)而做勻速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)盤被固定在塔壁上的大小、間距相同的環(huán)形圓盤隔開，稱為定盤。一種溶液（密度較小的）由塔的下部連續(xù)進入塔內(nèi)，由于浮力的作用，向塔的上方流動，被連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的離心作用被打碎并分散成液滴，另一種溶劑（密度較大）由塔的上部連續(xù)進入塔內(nèi)，由于重力的作用，向下流動，并充滿全塔，被打散的液滴分散在連續(xù)的溶液中，通過液滴與溶劑的接觸，溶液中的一種或幾種組分選擇性地溶解在連續(xù)的溶劑中，進行質(zhì)量傳遞。在填料萃取塔中溶液的破碎是通過填料的作用。轉(zhuǎn)盤的數(shù)量、間距等結(jié)構(gòu)，填料的大小和高度是根據(jù)物料的性能和要求分離的程度和純度等因素計算得到的。

本標準規(guī)定了離心萃取機的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和貯存。本標準適用于互不相溶的液液兩相的萃取和分離的離心萃取機（以下簡稱“萃取機”） 。