关于化工工艺流程中萃取剂的选择研究

2016-03-15徐文明温州市工业设计院浙江温州325000

化工管理 2016年13期

徐文明(温州市工业设计院，浙江温州 325000)

关于化工工艺流程中萃取剂的选择研究

徐文明(温州市工业设计院，浙江温州 325000)

在精细化工和生命科学等新兴学科演变和深化的过程中，化学分离手段受到越来越广泛的关注，并形成相对独立的学科，萃取作为经典的化学分离方法，萃取剂的选择直接关系到萃取操作的科学性和萃取分离行为的成败，所以在化工工艺流程中更是受到高度重视，本文在对化工工艺流程进行简要分析的基础上，对化工工艺流程中萃取剂的选择原则和应注意的问题展开研究，为推动我国萃取分离技术的深化发展做出努力。

化工工艺流程；萃取剂；选择

萃取法即利用溶质在互不相容的溶剂里溶解度不同，用一种溶剂把溶质从另一种溶剂所组成的溶液中提取的操作方法，例如四氯化碳从碘水中萃取碘，在萃取法操作的过程中萃取剂的选择对萃取法的合理性和经济性等方面都有重要影响，所以对化工工艺流程中萃取剂的选择展开研究，现实意义明显。

1 化工工艺流程分析

化工工艺流程即利用化学反应将原料物转化为产品的方法、过程及措施，其通常通过以下步骤完成，首先，为保证原料的状态和规格需要结合具体情况对其进行净化、浓缩、乳化、粉碎等不同形式的预处理。其次，为获取目的产物或混合物，要使预处理原料物在特定温度、压力条件下以要求的反应转化率和收率发生化学反应，化学反应的类型结合实际情况而定，如焙烧、复分解、还原、氧化等。最后，为得到合格的产品进行精制，即在特定的设备中在一定的操作条件下进行要求的物理或化学转变。

2 化工工艺流程中萃取剂的选择方法

人们通过萃取实践发现良好的萃取剂需具有物理性质优越、化学性质稳定、选择性强、萃取效率高，无毒、安全可靠并且经济实惠的特点，结合以上要求，化工工艺流程中萃取剂的选择需要遵循以下方法。

首先，正规溶液理论选择溶剂，这主要是因为正规溶液理论形式简单，能够通过纯物质性质对混合物性质进行预测，萃取精馏中溶剂浓度大，溶质间相互作用不明显，极性分子相比低极性和中等极性溶液分子间力更加复杂，所以正规溶液理论对极性分子的使用效果相对较差，为使正规溶液理论适用范围得到有效的扩大，现阶段相关研究者尝试将内聚能形式向极性溶液扩展，虽取得一定成果但仍然受到多方面的限制。

其次，利用UNIFAC模型选择溶剂，此种方法建立在有机物由几十种基团构成，通过基团可以对混合物性质进行较准确的预测基础上，UNIFAC的基团溶液和局部组成两个概念最初分别应用于ASOG法和UNIQUAC法中，后受Kikic、Larson、Hooper等修正模型的修正，其中Gmehling因参数相对较全、适用范围较大，对UNIFAC模型预测精度具有较大的推动作用，而且通过简化公式，使溶剂的选择更加人性化，此模型在萃取剂的选择方面应用较广。

再次，NRTL模型选择溶剂，此方法建立在液体混合物中存在局部组织，所以在混合的过程中是非随机的基础上，其将双流体理论引入到萃取剂的选择过程中，并用关联实验数据弥补相互作用能计算困难的缺陷，随着此方法的不断完善，现阶段此方法的预测功能已经逐渐显现，应用范围也不再限制于含水体系，随着相关研究的不断深入，其预测的精度也将逐渐上升。

3 化工工艺流程中萃取剂的选择应注意的问题

通过对大量萃取法中萃取剂的选择实践进行归纳分析，人们发现在化工流程中萃取剂的选择应注意以下问题：首先，选择的萃取剂自身的选择性和萃取容量应较理想，为萃取剂作用的发挥奠定基础，萃取容量即最优环境中，单位萃取剂能够保留的分离物总量，其是萃取能力的重要衡量标准，例如对酸化后的废水进行萃取，可以使废水中含有的有机物消除，在此过程中环已醇、苯等都可以作为萃取剂，而如何在众多萃取剂中进行最优选择，就要以萃取容量作为衡量标准，由于环已醇的萃取容量达到60%，优越性突出，所以在酸化后废水处理中要优先选择等。其次，选择的萃取剂和料液两者的互溶性不应过强，而且两者之间要具备较明显的密度差异，这样使分相的难度降低，本文中料液主要指水，如果萃取剂在水相中的溶解度较小，而在稀释剂中相对较大，其可以和水相分层，而在此过程中不出现第三相且不发生乳化现象，例如四氯化碳比水的密度大且不溶于水，利用四氯化碳进行萃取，可以使之不与水相容，效果更加理想。再次，选择的萃取剂自身在物理性质方面要具备熔点和相对密度、粘度、腐蚀性都较低的特点，沸点不宜过高，在化学性质方面结合安全性方面的考虑，尽量采用无毒非可燃的代替有毒易燃易爆介质，提高本质安全，例如煤化工污水中含有大量的酚，要利用萃取剂降低酚的含量，可以应用重苯、粗苯、异丙醚等，而且其效果都非常理想，但这些物质中只有异丙醚在乳化、挥发方面性能较稳定，二次污染可以得到较好的控制，所以在此方面实践中异丙醚的应用范围更广泛；另外，优质的萃取剂毒性和成本通常较低，为提升资源的利用效率，可重复利用的萃取剂更理想。