1.4　液液萃取技術的研究內(nèi)容及方法

液液萃取，作為化學工業(yè)過程中的一個重要的單元操作，盡管其過程可能依據(jù)不同的萃取原理，適應于不同的體系，最終會達到不同的生產(chǎn)目的，但在所發(fā)生的萃取過程中，單元操作的特性同樣從本質(zhì)上服從動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞這三種傳遞的基本規(guī)律。可以看出，傳遞過程原理也是研究萃取單元操作的主線。

具體地說，液液萃取技術的研究內(nèi)容主要包括萃取劑種類和組成的篩選、萃取平衡特性研究、萃取動力學特性研究、萃取方式及萃取工藝流程和條件的建立、萃取設備的選型及設計、新型萃取分離技術的研究開發(fā)等。

工業(yè)生產(chǎn)中的萃取分離過程，由多種物理過程和化學過程交織在一起，情況十分復雜，必須綜合運用熱力學、動力學、傳遞過程原理的理論和成果進行研究分析。同時，隨著化工工藝的發(fā)展，特別是石油化工的發(fā)展和生產(chǎn)的大型化，對過程開發(fā)與設備放大設計提出了更高的要求。綜合處理工程性問題，研究系統(tǒng)的模擬、分析和優(yōu)化，使萃取過程的研究內(nèi)容具有多元化、復雜性等工程科學的特點。

液液萃取單元操作的研究發(fā)展過程中，形成了兩種基本的研究方法，即實驗研究方法和數(shù)學模型方法。

實際的液液萃取過程往往十分復雜，涉及的影響因素很多，各種因素的影響還不能完全用迄今已掌握的物理、化學和數(shù)學等基本原理定量地預測，必須通過實驗方法來分析。實驗研究方法在液液萃取過程的研究開發(fā)中仍舊占據(jù)著重要的位置。通過小型實驗確定各種因素的影響規(guī)律和適宜的工藝條件，然后應用研究結果指導生產(chǎn)實際，進行實際生產(chǎn)過程與設備的設計與改進。

數(shù)學模型方法是液液萃取研究的另一種方法。用數(shù)學模型方法研究萃取過程時，首先要分析過程的機理，在充分認識的基礎上，對過程機理進行不失真的合理簡化，得出反映過程機理的物理模型；然后，用數(shù)學方法描述這一物理模型，得到數(shù)學模型，并用適當?shù)臄?shù)學方法求解數(shù)學模型，所得的結果一般包括反映過程特性的模型參數(shù)；最后通過實驗，求出模型參數(shù)。數(shù)學模型方法可用于過程和設備的設計計算。這種方法是在理論指導下得出的數(shù)學模型，同時又通過實驗求出模型參數(shù)并檢驗模型的可靠性，屬于半理論半經(jīng)驗方法。由于計算技術的發(fā)展，特別是計算機技術的發(fā)展，使復雜數(shù)學模型的求解成為可能，目前，數(shù)學模型方法已逐步發(fā)展成為主要的研究方法。

符號說明

［A］——被萃取組分A的濃度，mol/L

D——分配系數(shù)

L——料液相體積（m³）或料液相體積流量（m³/s）

R——相比

V——萃取相體積（m³）或萃取相體積流量（m³/s）

希臘字母

ρ——萃取率，％

β——萃取分離因數(shù)

ε——萃取因子，質(zhì)量分配系數(shù)

Λ——Nernst分配常數(shù)

下標

o——萃取相

w——料液相