主页 > 技术文（wén）章 > 转盘萃取塔实验装置说明书 2025-07-18

转盘萃取（qǔ）塔实验装置说明书（shū）

一、转盘萃取塔实验（yàn）装置-概述
在（zài）液体混合物溶液中加入某种溶剂，使溶液中的组分得到（dào）全部或部分分离（lí）的过程称为萃取。溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。广泛地应用于冶（yě）金和化工行业中。在黄（huáng）金行业中，用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究，在国外，其成熟技术已经工业应用多年。用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多（duō）有报导。
溶剂（jì）萃取法也称液—液萃取法，简称萃取法。萃取（qǔ）法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密（mì）度不同（tóng）将两相分开。有（yǒu）机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释（shì）剂、溶剂。有时还要（yào）在萃（cuì）取剂（jì）中加入（rù）一些调节剂，以使萃取剂的性能（néng）更好。
萃取过程是一个传质过程，溶质从水相传递（dì）到有机相中，直到平衡。因此要求萃取设备能充（chōng）分地使（shǐ）水相中的物质在较短时间（jiān）内扩散到有机相中，而且要求有机相的粘度不要（yào）过大，以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍（ài）吸收进程。
萃取过程得到的富集了水相中某（mǒu）种（zhǒng）物质（zhì）或几种物质的有机相叫萃（cuì）取相。经过萃取分离出某种物质或几种（zhǒng）物质的水相叫萃余（yú）液。
通过（guò）反萃将萃取相（xiàng）的被萃（cuì）取（qǔ）物分离出去才（cái）能使有机相循环使用。为了在有限的时间（jiān）内完成萃取过程，一般设多级萃取和多级反萃取。以此增加被（bèi）分离物质在有机相中（zhōng）的富集比并提高传质速率。
萃取所有的萃取设备主要有4种（zhǒng）类型，即混合（hé）沉降（jiàng）器、填料塔、筛板塔、喷淋塔，近年来，又出现了（le）外加能量的脉（mò）动填充塔和筛板塔以及分离密度差（chà）较小的（de）离（lí）心分离（lí）器。
二、性能与主（zhǔ）要技术（shù）参（cān）数
1、本实（shí）验装置（zhì）主要由减速电机（振动机构）、磁力泵、流量（liàng）计、高低位水槽、萃取塔、开关、指示灯、控制（zhì）屏等组成。
2、萃取塔全为玻璃制作（zuò）。直（zhí）径为50mm高度为（wéi）1200mm。共有（yǒu）20块筛板组成（chéng），周围用螺杆固定。能很好的观察到实验发生的全过程。
3、磁力输（shū）送泵，用于输送连（lián）续相和分散（sàn）相。
4、流量计采（cǎi）用LZB-4(1.6-16L/H)重相和LZB-4(1.6-16L/H)轻（qīng）相。本身带有流量调节阀，顺时针旋（xuán）转为调小，逆时针则（zé）为（wéi）调大。
5、减速、调速电机功率（lǜ）为40W，调速范围0-250转/分（fèn），速度数字显示并可根（gēn）据你的要求在控制面板上按提示（shì）调整。
6、高低（dī）位水槽均采用不锈钢制作。
7、开关、指示灯按下开关旋钮，指（zhǐ）示灯亮，相（xiàng）应的工作便开始工作；顺旋钮上的箭头方向旋转旋钮则为关。当遇紧急情况需立刻停（tíng）车，可直接断电，断电后仍须单独关掉各开关，应尽量避免出现这种（zhǒng）情况。
8、控（kòng）制屏本实验装置振动频率（lǜ），重相（xiàng）流（liú）量、轻相流量、的调节（jiē）均在控制（zhì）屏表面显示和操作。
三、实（shí）验目的
1、了解振动筛板萃取实验装置的（de）构造（zào）和应（yīng）用；
2、测定萃（cuì）取效率；
3、掌握振动（dòng）频率（lǜ）与萃取效率（lǜ）的相互关系；
四、实验原理
1、液-液萃取设备（bèi）的特（tè）点
液-液相传质过程和气（qì）-液（yè）相（xiàng）传质（zhì）均属于相间传质过程。因此这两（liǎng）类传质过（guò）程有（yǒu）相似之处，但也有相当的差别。在液-液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条（tiáo）件看，在液-液相（xiàng）的接触过（guò）程中（zhōng），能用于强化过程惯性力不（bú）大（dà），同时已分散的两相，分层能力也不（bú）高。因（yīn）此气液接触效率较高的设（shè）备，用于液-液接触就（jiù）显得（dé）效率不高。为了提高液相（xiàng）传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉冲（chōng）振动（dòng）等。为使得两相（xiàng）逆流和两相分离，需要分层段，以保（bǎo）证（zhèng）足够的停留时间，让分（fèn）散的液相凝聚，实现两相的分离。
2、液-液萃取塔的操作
2．1分散相的选择（zé）
在萃取塔中，为了使两相（xiàng）密切接触，其中一相充满设备中的主要空（kōng）间，连续流动，称为连续相（xiàng）；另一相以液滴的（de）形式（shì），分散在连续相中，称为分散相。哪一相作为分散（sàn）相对设备的操作性能、传质效（xiào）果（guǒ）有显著影响。分散相的选择可通过小（xiǎo）试或中试（shì）确定，也（yě）可根据以下几个方面考虑。
1、了增加相际接触面积，一般（bān）将流量大的一相作为分散相；但如果两相的流量相差很大，并且所（suǒ）选的萃取设备具有较大的轴向混合现（xiàn）象，此时应将流量小（xiǎo）的一相作为分散相，以减（jiǎn）少轴向混合。
2、应充分考虑界面张力变（biàn）化（huà）对传（chuán）质面（miàn）积的影响，对于

的系统，即系统的界面（miàn）张力随溶质浓度（dù）增加而增加的系统，当溶质从（cóng）液滴向连续相传递时，液滴的稳定性较差，容易破碎，而液膜的稳定性较好，液液不易合并，所以形成的液滴平均直径较小，相际接触面积较大；当溶质从连续相向液滴传（chuán）递（dì）时，情况刚好相反。在设计液（yè）液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分（fèn）散相的液体，可在同样条件下获得较（jiào）大的相际（jì）传质表面积，强化传（chuán）质过程。
3、对于某些萃取设备，如填料塔（tǎ）和筛板塔等，连续相优先润湿填料或筛板是相当重要的。此时，宜将不易润湿填料或筛板的一相作为分散相。
4、分散相液滴在连续相（xiàng）中的沉降速度，与连续（xù）相的粘度（dù）有很大关系。为了减小塔（tǎ）径，提高两相分离效果，应将粘度大的一相作（zuò）为（wéi）分散相。
5、此外从成本（běn）、安全考虑，应将成本高的，易爆物料作为分（fèn）散相。
2.2液滴分散
为了使一相作为分散相，必须将其分（fèn）散为液滴形式。一相（xiàng）液体的分散，亦即液滴的形式，必须使液滴有一个适当的大小。因为（wéi）液滴的（de）尺（chǐ）寸不仅关（guān）系到相（xiàng）际接触面积，而（ér）且影响传质系（xì）数和塔的流通量。
较小的液（yè）滴，固然相际接触面（miàn）积较大，有利于传质；但是过小的液滴，其内循环消失，液滴的行为趋于固体球（qiú），传质系数下降，对传质（zhì）不利。所（suǒ）以，液滴尺（chǐ）寸对传质的影响必须同时考（kǎo）虑（lǜ）这两方（fāng）面的因素。
此外，萃取塔内连续相所允许的极限速度（dù）（泛点速度）与液滴的（de）运动速度有（yǒu）关。而液滴的运动速度与液滴的（de）尺寸有关。一般较大的（de）液滴，其（qí）泛（fàn）点的速度较高，萃取塔允许有较大的流通量；相反，较小的液滴，其泛点气速较低，萃取塔允（yǔn）许（xǔ）的流通量也较低。
液滴的分散（sàn）可以（yǐ）通过振动机构来实现。液滴尺寸除与物性有关（guān）外，主（zhǔ）要决定于外加能量的大小。
2.3萃取塔的操作（zuò）
萃取塔在开车时，应（yīng）首先将连续相注满塔（tǎ）中，然后开启分散相，分散相必须经凝聚后才能自塔内排出。因此轻相作为分散相时，应使分散相不断在塔顶分层凝聚，当（dāng）两相界面维持适当高度后，再开启分散相出口阀门，并依靠重相（xiàng）出口的U形管（guǎn）自动调节界面高度。当（dāng）重（chóng）相作为分散相不断在（zài）塔底分层凝聚，两相界（jiè）面应维持（chí）在塔底分层段的某一位置上。
3、液（yè）-液相传质设备内的传质。
与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程也被分解为理论级和级效率；或（huò）传质单元数和传质单元高度，对于转（zhuǎn）盘塔、振动塔这类（lèi）微分接触的萃取塔，一般采用传质单元数（shù）和传质单元高度来处理。

4、外加能量的问题
液液传质设备引入外界能量促进液体分散，改善两相流动条件，这（zhè）些均有利于传质，从而提高萃取效率，降低（dī）萃取过（guò）程的传质单元（yuán）高度，但应该注意，过度的外加能量将大大增加（jiā）设备内（nèi）的轴向混合，减小过程的（de）推动力。此外过（guò）度分散的液滴，将削弱滴内循环（huán）。这些均是外加能量带来的不利因素。权衡（héng）利（lì）弊，外加能量应适度，对于某一（yī）具体萃取（qǔ）过程，一般应通过实验寻（xún）找合适（shì）的能量输入量。
5、液泛
在连续逆（nì）流萃取操作中（zhōng），萃取塔的（de）能量（又称负（fù）荷）取决于连续相容许的线（xiàn）速度，其上限为（wéi）最小的分散（sàn）相液滴处于相对静止状态时的连续相流率。这时塔刚处于液泛点（diǎn）（即为液泛速度）。在实验操作中，连续相（xiàng）的流（liú）速应在液泛速度下。为此需要有（yǒu）可靠的液泛数据，一般这是在中试设备中（zhōng）用实际物料（liào）实验（yàn）测得的。
五、实验流程图

振动萃取实验装置的流程示意图
1— 水泵；2—油泵（bèng）；3—煤油原（yuán）料箱；4—煤油回（huí）收箱；5—煤油流量计；6—电机；7—萃取塔；8—筛板；9-π型管；10—水转子流量计；11—水箱
六、实验步骤与注意事项
1、打开电源开关，再按泵的启动步骤启动连续相泵和分散相泵至高位水（shuǐ）槽，但要注意其（qí）液位（wèi）计（jì）的（de）显示，达到液位计的最大值时应停泵，以免溢出。
2、利（lì）用重力，打开连续相进料阀，等到塔中灌满连续相--水后（hòu）（并不是将重相灌满整个塔，要留一定空间分层用），打开电机开关，振动机构（gòu）开始振动。
3、再打开分散（sàn）相阀甲苯，使两相充分（fèn）混合。
4、待分散相在（zài）塔顶凝聚一定厚度的液层（céng）后，通过连续相的出口U形管上的界面调节阀，调节两相（xiàng）的界面于一定的高度（dù）。
5、取萃余相并对其浓度进行测定。
6、改变振动频率，测取不同振动频率下（xià）萃取的（de）效率（传质单元高度）。注意当电机在线动作时不能对其速度和时间（jiān）进行调整。只能等此次运行结束后再进行设定（dìng）；每次运行完毕之后会有嘶嘶的声音，还须按一次（cì）停止才能算停止（zhǐ）。对其转速或时间进行调整，且幅度较大，那么（me）显示的数值在开始（shǐ）时将会有闪动，等几秒钟数值显示稳定之后再按运行键。进行振动。
7、在最佳效率或转速（sù）下，增加两相流量，测定本实验（yàn）装置的最大（dà）通量或液泛速度。此（cǐ）时可观察到分散相不断合并（bìng）最终导致转相，并在塔顶（或塔底）出现（xiàn）第二界面。
8、实验完毕，将实验数（shù）据交给实验老师检查（chá），先关掉（diào）分散相泵停止进料，再关好连续相（xiàng）泵。将塔底的（de）排污（wū）阀打开把（bǎ）塔内的水都排尽。搞好卫生，离开实验室
9、注意每使用一段时间后都（dōu）必须对各水箱进行排污（wū）清洗，以免堵塞管道。实验完毕后（hòu）用自来（lái）水将所有管道进行清洗。

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