采用多级逆流萃取与单级萃取比较,如果溶剂比、萃取浓度均相同,则多级逆流萃取可使萃取余分数()。A. 增大B. 减少C. 基本不变D. 变化趋势不确定
A. 增大
B. 减少
C. 基本不变
D. 变化趋势不确定
题目解答
答案
解析
本题考查多级逆流萃取与单级萃取的比较,解题思路是通过分析两种萃取方式的原理和特点,结合溶剂比、萃取浓度相同的条件,来判断多级逆流萃取对萃取余分数的影响。
1. 明确萃取余分数的概念
萃取余分数是指原料液中未被萃取出来的溶质的分数。设原料液中溶质的初始质量为$m_0$,经过萃取后剩余溶质的质量为$m_n$,则萃取余分数$E=\frac{m_n}{m_0}$。
2. 分析单级萃取的情况
单级萃取是将原料液与萃取剂在一个萃取设备中充分混合,然后进行分离。设原料液流量为$F$,溶质在原料液中的质量分数为$x_0$,萃取剂流量为$S$,萃取相流量为$E$,萃取相中溶质的质量分数为$y_1$,萃余相流量为$R$,萃余相中溶质的质量分数为$x_1$。
根据物料衡算可得:$F x_0 = E y_1 + R x_1$,且$F + S = E + R$。
在溶剂比$\frac{S}{F}$和萃取浓度$y_1$相同的情况下,单级萃取只能进行一次传质过程,对溶质的提取效率有限,萃余相中仍会残留一定量的溶质。
3. 分析多级逆流萃取的情况
多级逆流萃取是将原料液从多级萃取设备的一端加入,萃取剂从另一端加入,两相在各级中逆流接触进行萃取。在多级逆流萃取中,每一级都进行一次传质过程,溶质在各级之间不断地从原料液转移到萃取剂中。
由于多级逆流萃取增加了传质的级数,使得溶质有更多的机会与萃取剂接触,从而提高了溶质的提取效率。在溶剂比$\frac{S}{F}$和萃取浓度$y_1$相同的条件下,多级逆流萃取能够更充分地将溶质从原料液中萃取出来,使得萃余相中溶质的含量更低,即萃取余分数$E$更小。
4. 得出结论
综上所述,当溶剂比、萃取浓度均相同时,多级逆流萃取可使萃取余分数减少。