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液-液萃取過程設計
 作  者: 李洲
 出版單位: 化學工業
 出版日期: 2019.02
 進貨日期: 2019/2/27
 ISBN: 9787122321787
 開  本: 16 開    
 定  價: 1485
 售  價: 1188
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編輯推薦:

1.清華大學萃取技術專家,幾十年科研和技術經歷。

2.選取作者有代表性的萃取技術案例進行深度剖析,把一手經驗毫無保留地授予讀者。


內容簡介:

本書是作者在多年大量液-液萃取研究的基礎上總結萃取過程設計中的若干重要規律的一部著作,亦可視為已出版的《液-液萃取》一書的續篇,或稱之為其“應用篇”。作者從自身的研究和生產實踐中選取了金屬元素萃取和抗生素、有機酸萃取等多項具有代表性的液-液萃取流程進行了深度剖析,具體討論了針對不同萃取物件時萃取溶劑的選擇,萃取機制分析,萃取工藝和操作條件的確定,萃取流程的設計和萃取設備的選擇等諸問題,揭示了萃取技術的“高效提取,精細分離,節能低碳”的技術特點。文中首次披露了大量的原始研究實驗資料,“解禁”了先前有所保留的萃取工藝技術。同時介紹了在相關領域液-液萃取技術應用的*進展。作者通過研究實踐,總結了若干成功和失利兩方面的經驗教訓,這些在本文中均有所體現,希望這方面的論述能對廣大讀者有所啟示和幫助。和《液-液萃取》一書同樣,本書適用於化工和相關專業的本科、專科大學生,特別適合在濕法冶金、核化工、醫藥化工、環境化工等領域從事液-液萃取技術研究和生產的廣大科技人員作為參考書。


作者簡介:

李洲,清華大學教授,長期從事與萃取技術有關的教學與科研工作。主要科研成果:有關萃取研究的科研成果獲國家科技進步獎二等獎二項;國家發明專利四項;多項科研成果已轉化為生產力,獲顯著經濟效益。


圖書目錄:

第1章概述/ 001

1.1液-液萃取過程設計的基本內容/ 001

1.1.1萃取劑和萃取有機相體系的選擇確定/ 001

1.1.2萃取和反萃取工藝條件與操作條件的確定/ 011

1.1.3萃取方式的確定和萃取流程的設計/ 012

1.1.4萃取設備的選型、設計/ 013

1.1.5萃取車間的設計/ 014

1.2液-液萃取過程的研發程式和方法/ 014

1.2.1實驗室實驗研究階段/ 014

1.2.2工廠現場試驗階段/ 016

1.2.3工業生產驗證階段/ 017

1.3萃取流程剖析/ 017

附表1-1若干代表性萃取劑和溶劑及其物性參數/ 018

符號表/ 040

希臘字母/ 040

參考文獻/ 040



第2章鈾、?萃取分離的典型流程——Purex萃取流程剖析/ 042

2.1Purex萃取流程處理物件的特點和要求/ 042

2.2Purex萃取流程中採用的對應技術措施/ 044

2.2.1選擇適宜的萃取劑和萃取劑-稀釋劑體系/ 044

2.2.2優化萃取工藝條件/ 046

2.2.3通過調節?的價態實現?和鈾的萃取分離/ 050

2.2.4利用溫度效應/ 051

2.2.5發揮流比的調節作用/ 054

2.2.6採取多萃取迴圈和分餾萃取方式/ 054

2.3三萃取迴圈Purex萃取流程工藝和操作條件的確定/054

2.3.1共去汙萃取迴圈/ 055

2.3.2鈾、?分離萃取迴圈/ 056

2.3.3?淨化萃取迴圈/ 056

2.3.4鈾淨化萃取迴圈/ 056

2.4三萃取迴圈Purex萃取流程中萃取和反萃理論級數的計算示例/ 057

2.4.1HA共去汙柱分餾萃取理論級數的計算/ 057

2.4.2HC反萃柱反萃取理論級數的計算/ 058

2.5簡化的二萃取迴圈的Purex萃取流程/ 059

2.6萃取設備的選擇/ 059

2.6.1核燃料後處理用萃取設備的選擇原則/ 059

2.6.2萃取設備在核燃料後處理廠中的應用/ 061

符號表/ 063

希臘字母/ 063

參考文獻/ 063



第3章稀土元素萃取分離流程/ 065

3.1稀土元素的組成和特性/ 065

3.2稀土元素的溶劑萃取法提取分離精製/ 066

3.2.1稀土萃取劑和萃取機制/ 066

3.2.2稀土元素萃取分離的若干影響因素/ 070

3.2.3稀土元素的萃取動力學/ 084

3.2.4稀土元素萃取分離過程中工藝和操作條件的確定原則/ 087

3.2.5稀土元素萃取串級的級數計算/ 087

3.2.6稀土元素的萃取分離流程示例/ 087

3.2.7稀土元素萃取的萃取設備選擇/ 095

符號表/ 095

希臘字母/ 095

參考文獻/ 095



第4章溶劑萃取法處理電鍍污泥浸出液回收有價金屬元素(Fe、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni)的工藝流程剖析/ 098

4.1電鍍污泥的產生和治理/ 098

4.1.1電鍍污泥的產生/ 098

4.1.2電鍍污泥再資源化的方案設計/ 099

4.2實驗步驟和方法/ 100

4.3Fe(Ⅲ)的萃取分離/ 101

4.3.1萃取劑的選擇/ 101

4.3.2P507萃取Fe(Ⅲ)的工藝/ 102

4.4Cu(Ⅱ)的萃取/ 104

4.4.1萃取劑的選擇/ 104

4.4.2Cu(Ⅱ)的萃取動力學/ 104

4.4.3Cu(Ⅱ)的萃取平衡/ 105

4.4.4N510萃取和反萃取Cu(Ⅱ)的工藝條件——Cu(Ⅱ)的萃取串級實驗/ 106

4.5Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)四元體系的萃取分離/ 108

4.5.1萃取劑的選擇/ 108

4.5.2Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)四元體系中各金屬元素的萃取平衡資料的測定/ 124

4.5.3Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)四元體系萃取分離的萃取串級實驗/ 131

4.5.4Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)三元體系萃取分離的萃取台架試驗/ 133

4.5.5幾點結論/ 136

4.6Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)三元體系的萃取分離/ 136

4.6.1Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)三元體系中萃取平衡資料的測定/ 136

4.6.2Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)二元體系中萃取平衡資料的測定/141

4.6.3Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)三元體系的萃取串級實驗/ 143

4.6.4Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)二元體系的萃取串級實驗/145

4.6.5Ni(Ⅱ)萃取和反萃取的串級實驗/ 147

4.7Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)二元體系的萃取分離/ 148

4.7.1P204萃取分離Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)萃取平衡資料的測定/ 148

4.7.2Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)二元體系的萃取串級實驗/149

4.7.3Ni(Ⅱ)的萃取和反萃取/ 154

4.8萃取流程工藝和操作條件總匯/ 155

4.8.1實驗研究內容/ 155

4.8.2Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)體系萃取分離的工藝和操作條件/ 155

4.8.3Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)體系萃取分離的工藝和操作條件/ 157

4.9反萃液的處理——產品製備/ 157

4.9.1反萃液處理的工藝路線/ 157

4.9.2產品品質分析/ 158

4.10Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)體系和Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)體系萃取分離的工藝流程/ 159

4.11萃取設備的選擇/ 161

4.12過程經濟估算/ 161

4.12.1經濟估算基準/ 162

4.12.2產值計算/ 162

4.12.3萃取和反萃取過程的能耗(電耗、煤耗)和溶劑消耗/ 162

4.12.4主要操作費用估算/ 163

4.13可供參考的多金屬萃取分離流程/ 164

4.13.1從電鍍廢水或污泥浸出液中萃取分離有價金屬/ 164

4.13.2從電器和電子廢物/垃圾的硫酸浸出液中萃取分離有價金屬Cu、Zn、Cd、Ni/ 166

4.13.3從濕法冶金廢水中萃取分離有價金屬/ 167

符號表/ 169

希臘字母/ 169

參考文獻/ 169



第5章青黴素的萃取/ 172

5.1青黴素的理化特性/ 172

5.1.1青黴素的結構和酸鹼性/ 172

5.1.2青黴素的溶解度/ 173

5.1.3青黴素的穩定性/ 173

5.1.4青黴素的聚合反應/ 177

5.2青黴素的萃取工藝/ 177

5.2.1青黴素若干新萃取體系的開發/ 177

5.2.2石油亞?和二異辛基亞?萃取青黴素G的工藝研究/184

5.3青黴素萃取過程中的乳化和破乳/ 206

5.3.1乳化成因/ 206

5.3.2如何破乳/ 206

5.4建議的萃取流程/ 207

5.5青黴素萃取的常用萃取設備/ 208

符號表/ 209

參考文獻/ 209



第6章大環內酯類抗生素的萃取(1)——紅黴素萃取工藝流程的剖析/ 211

6.1紅黴素的分子結構和理化性質/ 211

6.1.1紅黴素的分子結構/ 211

6.1.2紅黴素的理化性質/ 212

6.2紅黴素的生產工藝流程/ 216

6.3紅黴素的中性配合萃取體系的研發/ 218

6.3.1萃取劑和萃取體系的篩選/ 218

6.3.2異辛醇-加氫煤油體系的研發/ 223

6.3.3紅黴素的協同萃取體系/ 246

6.4紅黴素萃取和反萃取的理論級數的計算/ 251

6.4.1異辛醇-煤油萃取體系/ 251

6.4.2異辛醇-二甲苯協萃體系/ 252

6.5紅黴素生產廠現場試驗結果/ 252

6.6乙酸丁酯、異辛醇-煤油、異辛醇-二甲苯三種萃取體系的技術經濟比較/ 257

6.6.1萃取機制/ 257

6.6.2生產工藝過程/ 257

6.6.3經濟效益的估算/ 257

6.6.4採用異辛醇萃取體系的可行性/ 258

6.7紅黴素生產用的萃取設備/ 258

符號表/ 259

希臘字母/ 259

參考文獻/ 259



第7章大環內酯類抗生素的萃取(2)——麥白黴素的萃取/ 262

7.1麥白黴素的分子結構和理化性質/ 262

7.1.1麥白黴素的分子結構/ 262

7.1.2麥白黴素的理化性質/ 262

7.2麥白黴素的萃取工藝/ 263

7.2.1萃取劑和萃取體系的篩選/ 264

7.2.2異辛醇萃取麥白黴素萃取機制的判定/ 265

7.2.3異辛醇-煤油體系萃取麥白黴素的萃取平衡和萃取動力學實驗/ 265

7.2.4異辛醇-煤油體系中麥白黴素的萃取工藝條件實驗/268

7.2.5異辛醇-煤油體系中麥白黴素的反萃取工藝條件實驗/270

7.2.6異辛醇-煤油體系萃取麥白黴素的生產全流程實驗/272

7.2.7麥白黴素的協同萃取/ 275

7.3異辛醇萃取體系的經濟效益分析/ 276

7.4麥白黴素生產用萃取設備/ 277

符號表/ 277

希臘字母/ 277

參考文獻/ 277



第8章林可黴素的萃取工藝流程剖析/ 278

8.1林可黴素的理化特性/ 279

8.1.1林可黴素的組分組成和分子結構式/ 279

8.1.2林可黴素的穩定性/ 279

8.1.3林可黴素的解離/ 280

8.1.4林可黴素的自締合和構象/ 281

8.2林可黴素的中性配合萃取/282

8.2.1萃取劑的選擇/ 282

8.2.2辛醇法萃取/ 282

8.2.3林可黴素的協同萃取/ 284

8.3林可黴素的有機羧酸萃取/ 288

8.3.1實驗體系、裝置和方法/ 289

8.3.2實驗結果/ 289

8.4林可黴素各萃取工藝的技術經濟比較/ 295

8.5林可黴素萃取流程的另一設計(萃取 離子交換)/ 296

8.6林可黴素萃取設備的選擇、比較/ 297

8.7林可黴素萃取工藝和技術的新進展/ 298

8.7.1採用雙水相萃取(aqueous two-phase extraction,ATPE)體系/ 298

8.7.2採用雙水相浮選技術(aqueous two-phase floatation,ATPF)/ 298

符號表/ 300

希臘字母/ 300

參考文獻/ 300



第9章有機衣康酸的萃取工藝/ 303

9.1有機酸及其萃取的一般規律/ 303

9.1.1有機酸萃取的基本萃取體系/ 303

9.1.2有機酸萃取的影響因素/ 305

9.1.3有機酸的反萃取/ 306

9.2衣康酸的提取/ 307

9.2.1衣康酸的結構和理化性質/ 307

9.2.2衣康酸提取方法的比較/ 307

9.2.3溶劑萃取法提取衣康酸/ 307

9.3衣康酸萃取的研究進展/ 311

9.3.1衣康酸的物理萃取/ 312

9.3.2衣康酸的反應萃取/ 312

9.3.3衣康酸的發酵-萃取偶聯(一體化)生產工藝/ 314

符號表/ 315

希臘字母/ 315

參考文獻/ 315



第10章赤黴素的萃取工藝流程剖析/ 317

10.1赤黴素的結構和理化性質/ 317

10.2赤黴素的提取工藝/ 318

10.3採用萃取-反萃取迴圈代替蒸發濃縮工藝/ 320

10.3.1萃取劑的選擇和萃取體系的確定/ 320

10.3.2TBP-辛醇-磺化煤油體系/ 324

10.3.37402-辛醇-磺化煤油體系/ 331

10.3.4TBP-辛醇-煤油萃取體系萃取過程的乳化和破乳/335

10.3.5萃取設備的選擇/ 339

10.3.6萃取濃縮工藝的技術經濟分析/ 339

10.4赤黴素萃取工藝的研究進展/ 340

符號表/ 341

參考文獻/ 342



第11章乙二醛的萃取純化工藝流程剖析/ 343

11.1乙二醛的生產工藝/ 343

11.1.1乙二醇氣相氧化法/ 343

11.1.2乙醛硝酸氧化法/ 343

11.2乙二醛水溶液的純化方法/ 344

11.2.1乙二醇氧化物產品的純化/ 344

11.2.2乙醛氧化物產品的純化/ 345

11.3乙二醇氧化液中乙二醛的溶劑萃取法純化工藝研究/ 346

11.3.1萃取體系的篩選/ 346

11.3.2異辛醇-磺化煤油體系和異辛醇-二甲苯體系的萃取工藝研究/ 348

11.3.3萃取動力學實驗/ 349

11.3.4萃取理論級數的計算/ 351

11.3.5萃取串級實驗/ 352

11.3.6萃取台架試驗/ 352

11.4萃取設備的選擇和設計/ 354

11.5萃取過程生產運行資料/ 355

11.62D樹脂和烏洛托品副產品的製備/ 356

11.7萃取溶劑的處理和迴圈複用/ 357

11.8萃取法純化乙二醛水溶液的技術經濟分析/ 357

符號表/ 358

希臘字母/ 358

參考文獻/ 358



第12章液-液萃取技術的擴展應用/ 360

12.1代替沉澱法進行產物的直接提取/ 360

12.2代替重結晶和離子交換法用於產物的提取分離/ 362

12.3代替蒸發法用於產物的濃縮/ 362

12.4代替水蒸氣蒸餾法用於產物的純化/ 362

12.5代替精餾法用於性質相近產物的精細分離/ 362

12.6用於產物的介質轉換/ 363

12.7萃取法製備硫酸鉀、磷酸二氫鉀等無機鹽/ 363

12.7.1萃取法製備硫酸鉀/ 363

12.7.2萃取法製備磷酸二氫鉀/ 365

12.8用於廢水、廢渣處理,進行綜合回收/ 366

12.9溶劑萃取在化學分析中的應用/ 367

符號表/ 368

參考文獻/ 368



第13章液-液萃取過程的環境評價/ 372

13.1液-液萃取過程中可能產生的二次污染/ 372

13.2消除或降低有機溶劑二次污染的可行措施/ 372

13.2.1料液的處理和萃取溶劑的選擇/ 372

13.2.2萃取和除油設備的選擇及操作/ 373

13.2.3採用對萃餘液或廢水中的有機溶劑能進行有效“消化”“降解”的生化或其他處理技術/ 373

13.2.4裝設監測裝置/ 374

13.2.5研究開發新型萃取溶劑和技術/ 374

13.2.6研究採用發酵-萃取偶聯的就地(in situ)提取技術/ 377

參考文獻/ 377



第14章液-液萃取過程設計的優化/ 379

14.1“三位一體”的優化目標/ 379

14.2液-液萃取過程設計的優化要點/ 379

參考文獻/ 381



結束語/ 382


章節試讀:

自恩師滕藤教授引領筆者進入溶劑萃取的教學和研究領域至今已近60年了,筆者對恩師和其他前輩的指導、幫助終生不忘。由於職責所在和個人興趣的驅使,筆者大半生一直從事液-液萃取的教學和理論及實驗研究,曾長期主講“液-液萃取過程和設備”等專業主幹課程;在萃取理論研究方面,通過多年的教學和研究實踐,筆者和同事們已經出版了多部論著或譯著;在實驗研究方面,主要從事了萃取工藝過程的工藝改造和萃取技術的擴展應用工作,研究領域涉及核化工、水法冶金、醫藥化工和環境化工。

20世紀60年代筆者曾有幸參與輻照核燃料後處理的Purex萃取流程的工藝研究,至今仍記憶猶新。

在Purex和其他相應萃取流程的研究中萃取技術的“高效提取,精細分離”的技術特點得到了最集中的體現。進而我們將其應用於製藥工業的研究領域,早於1995年即成功開發了適用於大環內酯類抗生素紅黴素萃取的新的反應萃取體系,至今已在國內紅黴素生產廠得到廣泛應用;所開發的協同萃取體系亦已在麥白黴素和麥迪黴素生產廠獲得了應用,為廠家和社會創造了顯著效益。在萃取技術的擴展應用方面,在赤黴素萃取和乙二醛水溶液萃取純化等工藝研究中均獲得了開創性的研究成果,並已用於工業生產。

本書分14章,對幾項有代表性的萃取技術的應用專案進行了深度剖析,以期對液-液萃取過程設計中萃取溶劑的選擇、萃取機制分析、萃取工藝和操作條件的確定、萃取流程的設計以及萃取設備的選擇等有更進一步的認識。所選項目包括:

(1)輻照核燃料後處理的Purex萃取流程;

(2)稀土元素的萃取分離流程;

(3)電鍍污泥中有價金屬元素的萃取法提取分離流程;

(4)青黴素的萃取提取工藝流程;

(5)大環內酯類抗生素(紅黴素、麥白黴素)的萃取提取工藝流程;

(6)林可黴素的萃取提取流程;

(7)衣康酸的萃取;

(8)赤黴素的萃取濃縮;

(9)乙二醛水溶液的萃取純化。

進而介紹了萃取技術擴展應用的若干領域:?代替沉澱法進行產物的直接提取;?代替離子交換法用於產物的萃取提取;?代替蒸發用於產物的濃縮;?代替水蒸氣蒸餾用於產物的純化;?代替精餾用於性質相近產物的精細分離;?用於產物的介質轉換;?萃取轉移法製備無機鹽;?用於廢水、廢渣處理,進行資源的綜合回收;?用於化學分析的預處理。

選擇以上萃取流程進行剖析的原因一是它們多是筆者所親歷或親為,二是以上諸萃取流程各具特色,具有代表性和典型性,三是這些萃取流程多是已獲生產應用,或是通過技術鑒定或獲國家發明專利以及獲科技成果獎勵的研究成果。

筆者希望讀者通過閱讀本書不僅對以上專案的具體內容有所瞭解,更重要的是能夠據此“舉一反三”,更好地瞭解溶劑萃取技術的“高效提取,精細分離,節能低碳”的精髓,掌握萃取技術的應用技巧,擴展它的應用領域。

筆者特別感謝曾參加上述有關課題實驗研究的所有同事、學生(研究生和本科生)和合作方的參試人員,本書的編輯出版正是筆者與他們共同辛勤研究的成果。

筆者衷心感謝讀者在對已出版的《液-液萃取》一書(李洲、秦煒編著,化學工業出版社,2013年1月)的書評中所提出的寶貴意見,希望在本書中對該書的不足之處給予一定的彌補。

本書作為《液-液萃取》一書的續篇,更具有實用性。希望此“續篇”能對從事萃取技術研究和應用的同行們以啟示和幫助。本書已儘量避免重複在《液-液萃取》一書中已經詳述的內容,建議讀者必要時參考前書,以有助於對本書的解讀。

在此筆者再次申明應注意區分“液-液萃取”和“溶劑萃取”,不能將二者等同。“液-液萃取”是兩液相之間的傳質過程,而“溶劑萃取”則包含“固Q液”(通稱為“浸取”)、“液-液”以及“超臨界流體Q液”或“超臨界流體Q固”(通稱為超臨界萃取)等多種兩相間的傳質過程,因此“液-液萃取”只是“溶劑萃取”的一個組成部分。本書論及的內容除了在第12章中“溶劑萃取在化學分析中的應用”部分涉及溶劑萃取之外,其他全部內容均局限於“液-液萃取過程”。

筆者非常感謝費維揚院士對本書的推薦和出版社的編輯為本書的出版所付出的辛勞及家人、友人的無私支持、幫助,也希望廣大讀者繼續給予批評指導,提出寶貴意見,謝謝。

李洲

于北京清華園


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