题目
4.在单级萃取中,以45kg纯溶剂S从A、B混合溶液中提取溶质A,原料的处理量为-|||-39kg,其中A的组成为0.3(质量比,下同)。操作条件下,B、S可视为完全不互溶,两相的平衡-|||-关系可表达为 =(K)_(A)X, 测得组分A的萃取率为70%,试求:-|||-(1)萃取相和萃余相的平衡组成Y,X;-|||-(2)组分A的分配系数KA及溶剂的选择性系数β。

题目解答
答案

解析
步骤 1:计算原料中组分A的质量
原料的处理量为39kg,其中A的组成为0.3,因此原料中组分A的质量为:
$$
m_{A} = 39 \times 0.3 = 11.7 \text{ kg}
$$
步骤 2:计算萃取相中组分A的质量
组分A的萃取率为70%,因此萃取相中组分A的质量为:
$$
m_{A_{萃取}} = 11.7 \times 0.7 = 8.19 \text{ kg}
$$
步骤 3:计算萃取相和萃余相的平衡组成Y,X
萃取相中组分A的质量为8.19kg,溶剂S的质量为45kg,因此萃取相中组分A的组成Y为:
$$
Y = \frac{8.19}{8.19 + 45} = \frac{8.19}{53.19} = 0.154
$$
萃余相中组分A的质量为11.7kg - 8.19kg = 3.51kg,原料的处理量为39kg,因此萃余相中组分A的组成X为:
$$
X = \frac{3.51}{39} = 0.09
$$
步骤 4:计算组分A的分配系数KA
根据两相的平衡关系 $Y={K}_{A}X$,可以得到组分A的分配系数KA为:
$$
K_{A} = \frac{Y}{X} = \frac{0.154}{0.09} = 1.711
$$
步骤 5:计算溶剂的选择性系数β
由于B、S可视为完全不互溶,因此溶剂的选择性系数β为:
$$
\beta = \frac{K_{A}}{K_{B}} = \frac{K_{A}}{0} = \infty
$$
原料的处理量为39kg,其中A的组成为0.3,因此原料中组分A的质量为:
$$
m_{A} = 39 \times 0.3 = 11.7 \text{ kg}
$$
步骤 2:计算萃取相中组分A的质量
组分A的萃取率为70%,因此萃取相中组分A的质量为:
$$
m_{A_{萃取}} = 11.7 \times 0.7 = 8.19 \text{ kg}
$$
步骤 3:计算萃取相和萃余相的平衡组成Y,X
萃取相中组分A的质量为8.19kg,溶剂S的质量为45kg,因此萃取相中组分A的组成Y为:
$$
Y = \frac{8.19}{8.19 + 45} = \frac{8.19}{53.19} = 0.154
$$
萃余相中组分A的质量为11.7kg - 8.19kg = 3.51kg,原料的处理量为39kg,因此萃余相中组分A的组成X为:
$$
X = \frac{3.51}{39} = 0.09
$$
步骤 4:计算组分A的分配系数KA
根据两相的平衡关系 $Y={K}_{A}X$,可以得到组分A的分配系数KA为:
$$
K_{A} = \frac{Y}{X} = \frac{0.154}{0.09} = 1.711
$$
步骤 5:计算溶剂的选择性系数β
由于B、S可视为完全不互溶,因此溶剂的选择性系数β为:
$$
\beta = \frac{K_{A}}{K_{B}} = \frac{K_{A}}{0} = \infty
$$