Quá trình trích li là phương pháp tách các chất hòa tan từ hỗn hợp lỏng bằng dung môi thứ cấp, thường được áp dụng trong ngành công nghiệp hóa học và thực phẩm. Tài liệu mô tả quá trình trích li lỏng-lỏng, bao gồm ba giai đoạn chính: trộn lẫn, tách pha và hoàn nguyên dung môi, cũng như các yêu cầu về dung môi sử dụng để đạt hiệu quả cao. Ngoài ra, tài liệu cũng đề cập đến cân bằng pha, định luật phân bố và ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích li.

1. 142
CHƯƠNG 5: QUÁ TRÌNH TRÍCH LI
I. Khái niệm chung:
1. Định nghĩa:
Trích li là quá trình tách hoàn toàn hay một phần chất hòa tan trong
hỗn hợp chất lỏng hay chất rắn đồng nhất bằng một chất lỏng khác - gọi là
dung môi.
Dung môi trích li gọi là dung môi thứ cấp, còn dung môi có chứa chất
hòa tan gọi là dung môi sơ cấp.
Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng
khác thì gọi là trích li lỏng – lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất
rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích li rắn – lỏng.
Ở trong giáo trình này chỉ xét quá trình trích li lỏng –lỏng.
Quá trình trích li được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công
nghiệp, đặc biệt công nghiệp hóa chất và thực phẩm. Mục đích:
- Tách cấu tử quí. Ví dụ tách penixilin từ các hỗn hợp lên men, chiết
uranylnitrat từ dung dịch axit nitric bằng trialkylphotphat.
- Thu được dung dịch có nồng độ đậm đặc. Ví dụ tách axit acetic bằng
etylacetat từ dung dịch loãng, làm sạch dầu động, thực vật.
- Phân tách một hỗn hợp đồng nhất thành các cấu tử riêng biệt. Ví dụ
tách phenol từ nước thải bằng butylacetat (hay bằng benzen, hoặc bằng
izopropylen)
Chất lượng và hiệu quả của một quá trình trích li phụ thuộc chủ yếu
vào dung môi, nên yêu cầu chung của dung môi là:
- Có tính hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách, không
hoặc hòa tan ít các cấu tử khác.
- Khối lượng riêng của dung môi khác xa khối lượng riêng của dung
dịch, vì khi có sự chênh lệch khối lượng riêng lớn thì sự chuyển động của

2. 143
dung môi trong dung dịch lớn làm tăng năng suất của thiết bị, và theo thời
gian thì sự chênh lẹch này sẽ giảm.
Sau khi trích li, để nhận được cấu tử nguyên chất ta cần phải tách
dung môi thứ cấp ra khỏi chất tan bằng nhiều phương pháp khác nhau,
nhưng thường bằng phương pháp chưng luyện. Vì vậy để tiết kiệm nhiệt
lượng ta cần chọn dung môi thứ cấp có:
- Hệ số khuyếch tán lớn, để tăng vận tốc của quá trình truyền chất.
- Nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi nhỏ, để tiết kiệm nhiệt lượng khi
chưng.
- Áp suất hơi bão hòa lớn, để tăng độ bay hơi.
- Không độc, không gây ăn mòn thiết bị.
- Không tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch.
- Rẽ tiền, dễ kiếm.
2. Sơ đồ nguyên tắc trích li :
Ta xét quá trình trích li cấu tử A từ dung dịch (A-B) bằng dung môi S,
trong đó:
- A tan vô hạn trong B và S. Cấu tử A là cấu tử phân bố.
- B và S tan hữu hạn với nhau. B dung môi đầu (dung môi sơ cấp); S
dung môi mới (dung môi thứ cấp)
Quá trình trích li gồm ba giai đoạn chính:
* Giai đoạn một: trộn lẫn dung dịch đầu (gồm dung môi đầu B và cấu
tử phân bố A) với dung môi thứ S. Khi hai pha tiếp xúc nhau thì phần lớn
cấu tử A và một phần nhỏ cấu tử B sẽ hòa tan trong dung môi S tạo thành
pha trích (Extract) (tức là pha sử dụng dung môi S để trích lấy cấu tử A ra),
phần dung dịch còn lại chủ yếu là dung môi sơ B, một ít cấu tử A và ít dung
môi thứ S (vì S hòa tan hạn chế trong B) tạo thành pha Raphinat (pha
raphinat là pha còn lại sau khi đã được lọc, được loại bỏ, được thay cấu tử A,

3. 144
hay còn goi là dịch bã). Qua trình khuyếch tán cấu tử A từ dung dịch vào
dung môi thứ cấp sẽ dừng lại khi đạt được cân bằng giữa hai pha.
* Giai đoạn hai: tách hai pha, vì hai pha có khối lượng riêng khác
nhau nên được tách ra dễ dàng bằng phương pháp lắng.
* Giai đoạn ba: giai đoạn hoàn nguyên dung môi:
- Tách dung môi thứ S ra khỏi cấu tử phân bố A. Pha trích: S, A, B.
- Tách dung môi thứ S và dung môi sơ B. Pha raphinat: S, B, A
(trường hợp này có thể có hoặc không).
Sơ đồ nguyên tắc trích li:
Có thể có hoặc không
Như vậy để tách một hỗn hợp lỏng đồng nhất bằng phương pháp trích
li thì phức tạp hơn nhiều so với phương pháp chưng luyện, nhưng trong
nhiều trường hợp thì trích li có nhiều ư điểm hơn như:
- Trích li được tiến hành ở nhiệt độ thường nên thích hợp với những
chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao.
Dung dịch đầu A+B Dung môi thứ S
Trích li
Pha Raphinat
[B+(A,S)]
Pha trích
[S+A(B)]
Hoàn nguyên(thường
chưng luyện)
Hoàn nguyên
Dung môi S
Cấu tử cần tách A

4. 145
- Có thể tách được những dung dịch đẳng phí và những dung dịch có
độ bay hơn tương đối gần nhau.
- Với những dung dịch quá loãng thì dùng trích li sẽ tiết kiệm hơn.
II. Cân bằng pha trong quá trình trích li:
1. Định luật phân bố:
Theo qui tắc pha, trong quá trình trích li luôn tồn tại hai pha lỏng-lỏng
và 3 cấu tử. Do vậy, số bậc tự do: C = 3 –2 + 2 = 3. Như vậy, muốn mô tả
một trạng thái bất kì của hệ ở cân bằng thì ít nhất ta phải biết 3 thông số độc
lập. Thông thường trong quá trình trích li các thông số độc lập là áp suất P,
nhiệt độ T và nồng độ của cấu tử phân bố trong các pha raphinát và pha trích
CR, CE. Khi đó ta có mối quan hệ phụ thuộc như sau:
CR = f(P, T, CE)
Ở điều kiện P, T = const, ta có:
CR = f(CE)
Nói cách khác, nếu gọi y* và x là nồng độ cân bằng của cấu tử phân
bố trong dung dịch trích (Extract) và trong dung dịch bã (Raphinat), thì biểu
thức toán học của định luật phân bố là:
x
y
m
*
= (5.1)
với m: hệ số phân bố.
Đối với dung dịch thực thì m phụ thuộc vào nồng độ. Quan hệ y*
= f(x)
là một đường cong, m được xác định bàng thực nghiệm.
Để biểu diễn trạng thái cân bằng pha và từ đó tính toán quá trình trích
li (tức tính lượng dung môi tiêu tốn, thành phần của các pha Raphinát và pha
Extract, số bậc trích li). Người ta sử dụng nhiều dạng đồ thị khác nhau, đó là
đồ thị tam giác đều và đồ thị vuông góc y – x.

5. 146
2. Đồ thị tam giác đều:
2.1. Qui tắc đòn bẩy:
Đối với hệ 3 cấu tử, người ta thường biểu diễn thành phần các cấu tử
trong một pha trên đồ thị tam giác đều, bởi vì tổng các giá trị nồng độ của
các cấu tử trong một pha luôn là một hằng số và bằng 1 hay 100.
100% A
L
G D
C M1
K H
100% B I E F N 100% S
Hình 5.1. Đồ thị tam giác đều
Đồ thị tam giác đều có một số tính chất quan trọng như sau:
1/ Các đỉnh của tam giác thể hiện cấu tử nguyên chất : cấu tử phân bố,
dung môi đầu, và dung môi thứ tinh khiết 100%, nó thể hiện cho thành phần
phần trăm hoặc phần khối lượng, hoặc phần mol. Mỗi điểm bất kì trên cạnh
tam giác biểu diễn một hỗn hợp hai cấu tử, và mỗi điểm bất kì trong tam
giác biẻu diễn một hỗn hợp ba cấu tử.
2/ Tổng các đường thẳng vuông góc với cạnh xuất phát từ một điểm
bất kì trong lòng tam giác là một hằng số và bằng đường cao của tam giác.
constAFEMDMCM ==++
__________
1
_______
1
_______
1
3/ Tổng các đường thẳng song song với cạnh xuất phát từ một điểm
bất kì trong lòng tam giác là một hằng số và bằng cạnh của tam giác.

6. 147
constASIMHMGM ==++
__________
1
_______
1
_______
1
4/ Đường thẳng song song với một cạnh của tam giác là quĩ tích của
những hỗn hợp ba cấu tử có nồng độ cấu tử ở đỉnh đối diện với cạnh đó là
không đổi.
Ví dụ: các hỗn hợp được biểu diễn bằng một điểm nằm trên đường:
- NG có nồng độ cấu tử B là 40%.
- IL có nồng độ cấu tử S là 10%.
- KH có nồng độ cấu tử A là 50%.
5/ Khi hỗn hợp M phân thành hai pha R và E hoặc ngược lại hai pha R
và E trộn lẫn với nhau tạo thành hỗn hợp M, thì các điểm biểu diễn thành
phần hỗn hợp M, R và E nằm trên cùng một đường thẳng và tỷ số khối
lượng hai pha R và E tuân theo qui tắc đòn bẩy:
A
E
M
R
B S
Hình 5.2. Đồ thị tam giác đều, qiu tắc đòn bẩy.
_____
_____
MR
ME
EphaLuong
RphaLuong
= (5.2)

7. 148
____
____
__________
_____
RE
ME
EMRM
ME
MhophonLuong
RphaLuong
=
+
= (5.3)
____
____
__________
_____
RE
MR
EMRM
MR
MhophonLuong
EphaLuong
=
+
= (5.4)
2.2. Đường cân bằng trong đồ thị tam giác:
A
K
M5 E4
R4 M4 E3
R3 M3 E2
R2 M2
B R M E S
Hình 5.3. Đường cong cân bằng đồ thị tam giác đều.
Trên đồ thị tam giác đều biểu diễn hỗn hợp ba cấu tử A, B, S trong đó
B và S tan hạn chế vào nhau, còn A tan vô hạn trong B và S. Trong điều kiện
áp suất và nhiệt độ không đổi, để thu được đường cong cân bằng ta xét quá
trình thêm cấu tử phân bố A vào hỗn hợp không đồng nhất của hai dung môi
B và S.
Trên đồ thị hình 5.3 cho thấy, nếu A và B, cũng như A và S tạo thành
một dung dịch đồng nhất gồm hai cấu tử mà thành phần của nó được đặc
trưng bằng các điểm trên các cạnh AB và AS.

8. 149
Còn dung môi B và S chỉ tạo thành những dung dịch đồng nhất chỉ
trên mhữmg đoạn nhỏ BR và ES. Một hỗn hợp bất kì trên đoạn RE đều phân
thành hai lớp: dung dịch bão hòa hai cấu tử R (S chứa trong B) và E (B chứa
trong S). Lượng các dung dịch bão hòa phụ thuộc vào vị trí của điểm M
được xác định theo qui tắc đòn bẩy.
Khi thêm cấu tử phân bố A vào hỗn hợp có thành phần tại M ta thu
được hỗn hợp ba cấu tử có thành phần biểu diễn ở điểm M1 nằm trên đoạn
thẳng AM. Hỗn hợp M1 là hỗn hợp không đồng nhất nên phân thành hai pha
(hai lớp) có nồng độ cân bằng là R1 (pha của dung môi B) và E1 (pha của
dung môi S) với tỷ lượng: ______
11
______
11
MR
ME
Khi thêm tiếp cấu tử phân bố A vào hỗn hợp M1, ta thu được hỗn hợp
ba cấu tử có thành phần biểu diễn ở M2, M3, ... và cũng như trên ta thu được
các pha bão hòa R2E2, R3E3, ... Nếu tiếp tục thêm cấu tử phân bố vào hỗn
hợp không đồng nhất trên đến một lúc nào đó thì ta sẽ thu được một hỗn hợp
đồng nhất gồm ba cấu tử A, B và S. Nối tất cả các điểm RR1R2....K...E2E1E ta
được đường cong cân bằng (còn gọi là đường phân tầng, đường hòa tan,
đường binodan, hay đường đẳng nhiệt). Nhánh RR1R2....K là đặc trưng cho
các thành phần cân bằng của dung môi đầu B (Raphinat), nhánh K...E2E1E là
đặc trưng cho thành phần cân bằng của dung môi thứ S (dung dịch trích
Extract). K là điểm tới hạn – là điểm mà tại đó cả hai pha đồng thời biến mất
hay xuất hiện. Các điểm nằm trong đường cân bằng là hệ dị thể, ngoài
đường cân bằng là hệ đồng thể.
Quá trình trích li chỉ có thể thực hiện được đối với các hỗn hợp nằm
trong đường cong cân bằng. Các đường thẳng R1E1, R2E2, ... là các đường

9. 150
liên hợp (còn gọi là konnot, hay dây cân bằng). Nhờ đồ thị hình 5.3. ta dễ
dàng xác định được hệ số phân bố m đối với từng cặp dung dịch:
)(
)( *
xRtrongAcuadoNong
yEtrongAcuadoNong
m = (5.5)
Như đã biết m có thể lớn hơn hoặc bằng 1 hoặc nhỏ hơn phụ thuộc
vào bản chất của các dung môi B, S và cấu tử phân bố A. Quá trình trích li
càng có hiệu quả khi m càng lớn hơn 1. Nếu m nhỏ hơn hoặc bằng 1 thì
không thể tiến hành quá trình trích li được.
A A A
E R E R
R E
B a) S B b) S B c) S
Hình 5.4.a) m>1; b) m= 1; c) m <1
2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình trích li:
A
t1
t2
t3
B S
Hình 5.5.Ảnh hưởng của nhiệt độ lên kích thước vùng dị thể
(t1 < t2 < t3)

10. 151
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến kích thước của vùng dị thể. Khi nhiệt độ
càng tăng thì độ hòa tan của các cấu tử trong hệ tăng, làm cho kích thước
vùng hai pha càng hẹp và quá trình trích li càng kém tinh khiết.
Khi nhiệt độ tăng đến một giới hạn nào đó thì kích thước vùng hai pha
biến mất và hệ trở thành đồng thể.
Khi giảm nhiệt độ thì kích thước vùng hai pha tăng lên và quá trình
trích li càng làm tăng độ tinh khiết của các cấu tử. Tuy nhiên khi giảm nhiệt
độ thì độ nhớt của dung dịch tăng, làm giảm độ khuyếch tán, và khi nhiệt độ
giảm nhiều thì có thể xuất hiện thêm hai pha khác, lúc đó vùng hai pha sẽ có
dạng tấm băng. Do vậy, tùy theo từng trường hợp cụ thể để chọn nhiệt độ
thích hợp. Nhưng trong trích li lỏng – lỏng thường được tiến hành ở nhiệt độ
của môi trường.
3. Đồ thị y – x:
Nếu dung môi đầu B và dung môi thứ không tan lẫn vào nhau, thì mỗi
pha là dung dịch hai cấu tử. Để đơn giản người ta có thể tính toán quá trình
trích li trên đồ thị y – x.
Như trên đã nói đường cân bằng y*
= f(x) có thể là đường cong hay
đường thẳng (m ≠ const hay m = const)
III. Nguyên tắc trích li:
Hỗn hợp hai cấu tử A+B hoàn toàn tan lẫn vào nhau, ta có thể tách
chúng ra khỏi nhau bằng phương pháp trích li nếu chọn được dung môi thứ
S thích hợp. Trên đồ thị tam giác đều ta đặt dung môi thứ S ở góc phải dưới.
Dung môi đầu hòa tan hạn chế trong dung môi thứ đặt ở góc trái dưới, còn
cấu tử cần tách A (cấu tử phân bố) hòa tan hoàn toàn trong dung môi đầu và
dung môi thứ đặt ở đỉnh (hình 5.6.)
Quá trình trích li chỉ tiến hành được trong vùng hai pha. Ví dụ ta có
hỗn hợp lỏng đầu gồm hai cấu tử A+B có thành phần biểu diễn ở điểm F0.

11. 152
Nếu ta thêm dung môi thứ S vào F0, ta được một hỗn hợp gồm ba cấu tử, mà
thành phần của hỗn hợp này được biểu diễn ở điểm nào đó nằm trên đường
thẳng F0S phụ thuộc vào tỷ lưởng S/F0.
A
Fm
F
F1
Em
F0
M E
R M1 E1
R1
B R’
E’
S
Hình 5.6. Khảo sát nguyên tắc trích li.
Giả sử ở điểm M, hỗn hợp M là hỗn hợp dị thể, không hòa tan vào
nhau, phân thành hai pha. Pha Extract gồm hầu hết các cấu tử S, A và một
phần B; pha Raphinat gồm hầu hết các cấu tử B, một phần A và S. Nồng độ
của cấu tử cần tách A trong pha E là lớn hơn nồng độ cấu tử A trong hỗn
hợp đầu F0, và trong pha R nồng độ của cấu tử A còn lại là bé.
Tìm cách tách pha R ra khỏi pha E (thường bằng phương pháp gạn),
rồi thêm dung môi thứ S vào pha R, ta lại được một hệ ba cấu tử mới có
thành phần ở M1. Cũng như trên hỗn hợp M1 là hỗn hợp không đồng nhất lại
phân thành hai pha: pha Raphinat R1 và pha trích E1. Rõ ràng thành phần của
dung môi đầu B trong R1 lớn hơn trong R và nếu tiếp tục làm như thế, đồng
thời tách dung môi thứ ra khỏi pha Raphinat thì cuối cùng ta thu được pha
Raphinat hầu hết là dung môi đầu.

12. 153
Còn cấu tử cần tách A có độ tinh khiết tối đa sau khi đã tách hết dung
môi S và chỉ đạt được ở điểm Fm, tức là giao điểm của đường tiếp tuyến SEm
với cạnh AB. Tuy nhiên ta có thể thay đổi điều kiện của quá trình như giảm
nhiệt độ, chọn dung môi thứ có diện tích vùng dị thể lớn hơn, có độ dốc
đường liên hợp lớn hơn thì có thể thu được cấu tử cần tách có độ tinh khiết
cao hơn.
IV. Cân bằng vật liệu của quá trình trích li:
Cân bằng vật liệu của quá trình trích li cũng chính là phương trình cân
bằng vật liệu chung của quá trình chuyển khối ở dạng vi phân hay tích phân.
Trường hợp dung môi đầu B và dung môi thứ hòa tan một phần vào nhau thì
giá trị của chúng không phải là hằng số theo chiều cao thiết bị. Do đó tỷ số
S/B là một đại lượng biến đổi, tức là đường nồng độ làm việc của quá trình
trích li lỏng – lỏng trong hệ tọa độ Decarter là đường cong.
Phương trình cân bằng vật liệu trong trường hợp này có dạng:
F + S1 = R + E = M (5.6)
A
F
E
M
R S1
B S
Hình 5.7. Biểu diễn phương trình cân bằng vật liệu
Trong đó: F: khối lượng hỗn hợp đầu (gồm A và B), kg/h
S1: khối lượng của hỗn hợp dung môi thứ (gồm chủ yếu là dung
môi thứ S có hòa tan một ít cấu tử phân bố A và dung môi đầu B), kg/h

13. 154
E, R: khối lượng của pha trích và pha Raphinat (đã phân lớp
không hòa tan vào nhau), kg/h.
Từ đồ thị ta thấy rằng phương trình (5.6) có thể xem như quá trình
trộn lẫn hỗn hợp dầu F với dung môi thứ có thành phần ở S1 sẽ được một
hỗn hợp ở M. Hỗn hợp có thành phần ở M không hòa tan vào nhau và phân
thành hai lớp: Raphinat (R) và dung dịch trích (E) ở trạng thái cân bằng.
Theo qui tắc đòn bẩy ta có:
____
1
____
1
MS
FM
F
S
= hay ____
1
____
1
MS
FM
FS = (5.7)
tương tự đối với pha raphinat R và dung dịch trích E:
____
____
RM
EM
E
R
= hay ____
____
RM
EM
ER = (5.8)
trong đó các đoạn
_______________
1
_____
,,, RMEMMSFM đo được trên hình 5.7 có cùng thứ
nguyên chiều dài.
V. Các phương pháp trích li:
Trong thực tế thường gặp các phương pháp trích li một bậc, nhiều bậc
chéo dòng, nhiều bậc ngược chiều và nhiều bậc ngược chiều có hồi lưu.
Tính toán quá trình trích li nhằm xác định lượng và thành phần các
pha Raphinat, pha Extract và xác định chiều cao tháp thông qua bề mặt tiếp
xúc pha F.
* Với phương thức trích li tiếp xúc liên tục thường thực hiện trong các
loại tháp đệm, tháp phun. Việc tính toán chiều cao tháp dựa vào phương
trình chuyển khối và tính theo số đơn vị vhuyển khối như trong chương 1.
* Với phương thức trích li tiếp xúc từng bậc thì tính số bậc sau đó tính
chiều cao tháp dựa chủ yếu vào các dạng đồ thị cân bằng pha.
1. Trích li một bậc:

14. 155
Trích li một bậc có thể làm việc gián đoạn hay liên tục. Đây là phương
pháp trích li đơn giản nhất, có nhược điểm là tốn nhiều dung môi nhưng thu
được cấu tử cần tách có độ tinh khiết thấp. F S
Theo sơ đồ gián đoạn, người ta cho dung dịch
đầu F có nồng độ cấu tử cần tách xF vào thùng với một
lượng cần thiết, sau đó cho dung môi thứ S có nồng độ
cấu tử cần tách yS, rồi khuấy đến trạng thái cân bằng thì
ngừng khuấy, để yên cho chất lỏng phân lớp ngay trong
thiết bị này. Sau đó rót hết pha nặng, rồi lớp pha nhẹ.
Còn theo sơ đồ làm việc liên tục thì hỗn hợp đầu E R
F, dung môi thứ S được rót liên tục Hình 5.8. Trích li 1 bậc
vào thùng khuấy 1, ở đó dung dịch F S gián đoạn
được khuấy liên tục và tháo liên tục
vào thiết bị phân li 2, ở đây được phân
li liên tục thành pha nặng và pha nhẹ 1
và được tháo ra l;iên tục.
* Quá trình trích li một bậc có thể 2
được biểu diễn trên đồ thị tam giác đều
(hình 4.10). A
Hình 5.9. Trích li 1 bậc liên tục
Smin F
M”
E’
E
R M Smax
R’
M’
B S
Hình 5.10.Biểu diễn quá trình trích li 1 bậc

15. 156
Theo số liệu kỹ thuật hỗn hợp đầu có nồng độ ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
xF đã cho, nên ta
có tọa độ điểm F. Quá trình trộn hỗn hợp đầu và dung môi thứ S xảy ra trên
đường thẳng
_____
FS , tọa độ của điểm hỗn hợp M được xác định bằng tỷ lượng
giữa hỗn hợp đầu F và dung môi thứ S theo qui tắc đòn bẩy:
____
____
FM
SM
S
F
= (5.9)
Sau khi ngừng khuấy, dung dịch phân thành hai lớp là R và E. Theo
số liệu đường cân bằng ta sẽ có đường liên hợp RME. Từ đó ta xác định
được nồng độ của hỗn hợp Raphinat và dung dịch trích Extract. Theo qui tắc
đòn bẩy ta có: ____
____
RM
EM
E
R
= (5.10)
Lượng dung môi thứ S cực đại ứng với điểm M’
:
____
'
____
'
max
SM
FM
FS = (5.11)
Lượng dung môi thứ S cực tiểu ứng với điểm M’’
:
____
''
____
''
min
SM
FM
FS = (5.12)
với F = A + B : lượng hỗn hợp đầu (kg)
S : lượng dung môi thứ (kg)
M = F + S : lượng hỗn hợp (kg)
R : lượng Raphinat (kg)
E : lượng pha trích Extract (kg)
Lượng F và S biết trước, đoạn
_____
FS đo trực tiếp trên đồ thị, từ đó có
thể xác định được vị trí của điểm M trên đoạn
_____
FS , và ta cũng đo được các

16. 157
đoạn
_____
SM ,
_____
FM ,
_____
EM ,
_____
RM ,
_____
'
FM ,
_____
'
SM ,
_____
''
FM ,
_____
''
SM trên đồ thị, từ đó xác
định được thành phần của lượng Raphinat, pha trích, và lượng dung môi tiêu
tốn nằm trong giới hạn từ Smin đến Smax.
* Nếu dung môi đầu B và dung môi thứ S hoàn toàn không tan lẫn
trong nhau (hoặc tan rất ít vào nhau) thì quá trình này có thể trên đồ thị y – x,
với y là nồng độ cấu tử phân bố trong dung dịch trích ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgS
kgA
yE và x là nồng
độ cấu tử phân bố trong dung dịch Raphinat ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
xR .
Ta có phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử phân bố A là:
ERSF ySxBySxB .... +=+ (5.13)
trong đó: B, S: lượng dung môi đầu và dung môi thứ (kg)
xF, xR: nồng độ cấu tử A trong hỗn hợp đầu và trong pha
Raphinát ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
yS, yE: nồng độ cấu tử A trong dung môi thứ S và trong pha trích
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgS
kgA
, vì S là dung môi nguyên chất nên 0=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgS
kgA
yS
Từ phương trình (5.13) ta suy ra đường nồng độ làm việc của quá
trình trích li một bậc là:
FRE x
S
B
x
S
B
y +−= (5.14)
Vì ta coi dung môi đầu B và dung môi thứ S không tan lẫn vào nhau
nên const
S
B
= ; nồng độ của các pha dều biểu diễn bằng phần khối lượng
tương đối; và giá trị Fx
S
B
. biết trước nên phương trình (5.14) có dạng:

17. 158
yE = axR + b (5.15)
với Fx
S
B
b
S
B
a .; =−=
Lượng dung môi đầu B trong hỗn hợp đầu F được xác định:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgS
kgA
yA
( )
100
100 Fx
FB
−
= (kg) (5.16)
ymax(A)
y* = f(x)
yE(A)
α
xR(A) xF(A) ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
xA
Hình 5.11. Biểu diễn quá trình trích li 1 bậc
Theo số liệu thực nghiệm vẽ đường cân bằng y* = f(x). Đường làm
việc xuất phát từ điểm có hoành độ xF (yE = 0 thì xR = xF) và tạo thành với
trục hoành một góc α có
S
B
tg −=α . Giao điểm củađường làm việc và đường
cân bằng cho biết thành phần các pha ở trạng thái cân bằng.
Từ đồ thị (5.11) ta thấy: khi tăng dung môi S thì lượng raphinat thu
được có nồng độ cấu tử phân bố xR(A) càng giảm. Nồng độ cực đại của cấu tử
phân bố trong dung dịch trích là ymax(A), tương ứng khi tgα→∞ tức S→ 0.

18. 159
Cũng từ đồ thị này ta có thể xác định được lượng dung môi S tiêu tốn
khi cần để đạt được nồng độ của cấu tử phân bố trong dung dịch Raphinat
'
)( ARx nào đó. Muốn vậy từ điểm '
)( ARx ta kẻ đường thẳng đứng song song với
trục tung cắt đường cân bằng tại điểm M’
, nối M’
xF(A), xác định tgα, từ đó ta
xác định được lượng dung môi S với:
αtg
B
S −=
Từ đồ thị (5.10) và (5.11) cho thấy khi trích li một bậc, thì thành phần
của cấu tử phân bố trong pha Raphinat và pha trích E thu được ở trạng thái
cân bằng không khác xa so với hỗn hợp đầu F. Bởi vậy, để tăng cường hiệu
quả của quá trình phân tách, người ta tiến hành trích li nhiều bậc.
2. Trích li nhiều bậc chéo dòng (trích li nhiều bậc xuôi chiều):
2.1. Sơ đồ trích li:
S
S1 S2 S3 Sn
F 1 R1 2 R2 3 R3 Rn-1 n Rn
E1 E2 E3 En
Hình 5.12. Sơ đồ trích li nhiều bậc chéo dòng
Quá trình trích li nhiều bậc chéo dòng chính là lặp lại nhiều lần của
quá trình trích một bậc. Lượng dung dịch trichd thu được ở mỗi bậc E1, E2,
E3... chưa lượng cấu tử cần tách giảm dần. Lượng dung môi tiêu tốn chung
bằng tổng dung môi tiêu tốn mỗi bậc.
Quá trình này được tiến hành gián đoạn trong cùng một thiết bị có
cánh khuấy. Nghĩa là với một lượng hỗn hợp đầu F, người ta đổ nhiều lần
dung môi S, mỗi lần đổ một lượng dung môi S cần thiết vào thiết bị rồi
khuấy đến trạng thái cân bằng, rồi để lắng lớp raphinat và dung dịch trích.
Sau đó tách lớp dung dịch trích ra, còn Raphinat được giữ lại trong thiết bị

19. 160
và tiếp tục rót một lượng dung môi S vào rồi tiến hành quá trình tương tự
như trên cho đến khi Raphinat có nồng độ yêu cầu.
2.2. Tính toán trích li nhiều bậc chéo dòng: (tương tự trích li một bậc)
Ưu điểm của phương pháp này là có thể tách được triệt để cấu tử cần
tách trong Raphinat. Nhưng có nhược điểm là tốn nhiều dung môi và nồng
độ cấu tử phan bố trong dung dịch trích loãng. Có thể khắc phục nhược điểm
này bằng trích li nhiều bậc ngược chiều.
3. Trích li nhiều bậc ngược chiều:
3.1. Sơ đồ trích li:
Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp, đây là
một quá trình liên tục. Quá trình trích li được tiến hành trong một hệ thống
nhiều thùng nối tiếp có khuấy trộn hoặc trong một tháp (tháp đĩa, tháp đệm,
tháp đĩa hình vành khăn có cánh khuấy, ...). Hỗn hợp đầu F vào đầu này,
dung môi thứ đi vào đầu kia của hệ thống được mô phỏng trên hình 5.13.
F(xF) R1 R2 R3 Rn-2 Rn-1 Rn(xM)
1 2 3 n-1 n
E1(y1) E2 E3 E4 En-1 En S(y0)
Hình 5.13. Sơ đồ trích li nhiều bậc ngược chiều.
Hai pha Raphinat và dung dịch trích E đi ngược chiều và tiếp xúc trực
tiếp với nhau. Như vậy khi dung dịch trích loãng nhất lại tiếp xúc với
Raphinat có nồng độ phân bố bế nhất nên có khả năng tách được triệt để cấu
tử phân bố trong Raphinat. Ngược lại khi dung dịch trích càng đậm đặc lại
tiếp xúc với Raphinat có nồng độ cấu tử phân bố càng cao nên có thể thu
được dung dịch trích có nồng độ càng cao. Khi cùng một độ phân tách như
nhau thì trích li nhiều bậc ngược chiều sẽ tốn ít dung môi nhất.
3.2. Xác định số bậc trích li:

20. 161
Ở một nhiệt độ nhất định thì trích li nhiều bậc ngược chiều được đặc
trưng bởi các thông số: số bậc, lượng dung môi tiêu hao, thành phần của
dung dịch Raphinat và của dung dịch trích. Ở một điều kiện nhất định bốn
thông số này phụ thuộc vào nhau, có thể chọn hai thông số bất kì còn hai
thông số khác sẽ phụ thuộc vào chúng. Thường người ta chọn thành phần
của dung dịch Raphinat (R) và thành phần của dung dịch trích (E) là biến số
độc lập.
Có nhiều cách xác định số bậc lí thuyết trên đồ thị tam giác đều, ở đây
ta xét số đĩa lí thuyết trên đồ thị tam giác đều dựa vào phương trình cân bằng
vật liệu.
Theo hình 5.13 ta có phương trình cân bằng vật liệu:
N = F + S = Rn + E1 (5.17)
F – E1 = Rn – S = P (5.18)
Với: N: lưu lượng khối lượng của hỗn hợp đầu và dung môi thứ (kg/h)
F: lưu lượng khối lượng của hỗn hợp đầu (kg/h)
E1: lưu lượng khối lượng của dung dịch trích ra khỏi bậc một (ra khỏi
thiết bị) (kg/h)
Rn: lưu lượng khối lượng của dung dịch Raphinat ra khỏi bậc trích thứ
n (ra khỏi thiết bị) (kg/h)
P: là hiệu giữa lượng hỗn hợp đầu F và dung dịch trích cuối thì cũng
bằng hiệu giữa lượng Raphinat cuối (ra khỏi thiết bị) Rn với lượng dung môi
thứ S.
Phương trình cân bằng vật liệu đối với từng bậc:
Đối với bậc 1: F + E2 = R1 + E1 hay F – E1 = R1 – E2 = P (5.19)
Đối với bậc 2: R1+ E3 = R2 + E2 hay R1 – E2 = R2 – E3 = P (5.20)
Đối với bậc n: Rn-1+ S = Rn + En hay Rn-1 – En = Rn – S = P (5.21)

21. 162
Từ phương trình (5.19) ta thấy: nếu hỗn hợp E1 trộn với hỗn hợp P thì
được hỗn hợp F (F = P + E1). Theo qui tắc đòn bẩy thì ba điểm biểu diễn ba
hỗn hợp P, F, E1 cùng nằm trên một đường thẳng. Cũng tương tự ba điểm
biểu diễn ba hỗn hợp P, R1, E2, ... cùng nằm trên một đường thẳng.
Từ đây ta thấy rằng: hiệu lưu lượng của dòng hai pha trong mỗi bậc
(mỗi tiết diện) của thiết bị trích li nhiều bậc ngược chiều luôn luôn là một số
không đổi và bằng P. Do đó trên đồ thị tam giác đều các đoạn thẳng biểu
diễn hỗn hợp dòng hai pha của mỗi bậc luôn luôn cắt nhau tại P, điểm P gọi
là điểm cực (điểm làm việc).
Dựa vào tính chất này của đồ thị tam giác để tính số bậc lí thuyết. Cụ
thể theo điều kiện kỹ thuật cho trước btọa độ các điểm E1, F, S và Rn. Ta nối
E1 và F kéo dài, S và Rn (trong hình vẽ là R4) kéo dài. Hai đường cắt nhau tại
điểm P.
A
F E1
R1 N1 N E2
R2 N2 N3 E3
P R3 N4
E4
R4
B S
Hình 5.14. Biểu diễn quá trình trích li nhiều bậc ngược chiều.

22. 163
Trên đường liên hợp đi qua E1 (theo số liệu của đường cân bằng đã
cho) ta tìm được điểm R1, đó là giao điểm của đường liên hợp
______
11RE và
đường cân bằng (nhánh trái).
______
11RE tương ứng với một bậc lí thuyết của quá
trình trích li nhiều bậc ngược chiều.
Qua điểm P và R1 ta kẻ đoạn thẳng kéo dài cắt nhánh phải của đường
cân bằng, đó chính là điểm E2 (theo phương trình 5.20) . Theo số liệu đường
cân bằng ta vẽ đường liên hợp
______
22 RE , đó chính là bậc trích li lí thuyết thứ hai
Nối P với R2 kéo dài cắt nhánh phải của đường cân bằng tại điểm E3.
Cứ vẽ như vậy cho đến khi thu được Raphinat bậc cuối cùng có thành phần
cấu tử phân bố nhỏ hơn hoặc bằng thgành phần theo số liệu kỹ thuật yêu
cầu. Số đường liên hợp thu được (
______
11RE ,
______
22 RE ,...,
______
nn RE ) chính là số bậc lí
thuyết của quá trình trích li nhiều bậc ngược chiều.
Sau khi biểu diễn được quá trình trích li nhiều bậc ngược chiều lên đò
thị tam giác, ta xác định lượng dung môi tiêu tốn riêng (
honhopdaukg
dungmoikg
F
S
)
bằng qui tắc đòn bẩy: _____
_____
NS
FN
F
S
= (5.22)
* Nếu dung môi đầu B và dung môi thứ S không hòa tan vào nhau
hoặc hòa tan rất ít vào nhau thì người ta có thể tính toán số bậc trích li nhiều
bậc ngược chiều bằng đồ thị y - x vì khi đó lượng dung môi đầu B (kg/h) và
lượng dung môi thứ S (kg/h) không thay đổi nếu ta biểu diễn bằng phần khối
lượng tương đối.
Gọi x, y : nồng độ cấu tử cần tách trong Raphinat và trong dung dịch
trích; ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
xA và ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgS
kgA
yA .

23. 164
xF, y1: nồng độ cấu tử cần tách khi vào và ra khỏi bậc 1 (hình 5.13)
Ta có phương trình cân bằng vật liệu qua một phân tố bề mặt tiếp xúc
pha bất kì dF của thiết bị:
SdyBdx = (5.23)
Lấy tích phân phương trình (5.23) cận từ: yyxxF →→ 1; ta có:
∫∫ =
y
y
x
x
dySdxB
F 1
rút ra: 1yx
S
B
x
S
B
y F +−= (5.24)
đặt: consta
S
B
== ; constbyx
S
B
F ==+− 1
vậy: y = ax + b (5.25)
Phương trình (5.25) là phương trình đường nồng độ làm việc của quá
trình trích li nhiều bậc ngược chiều.
Phương trình này được biểu diễn bằng đường thẳng đi qua hai điểm
A(xF, y1) và B(xM, y0) theo số liệu kỹ thuật yêu cầu.
y
y1 A
y*
=f(x)
y0 B
xM xF ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
kgB
kgA
Hình 5.15. Cách xác định số bậc lí thuyết trên đồ thị y-x.

24. 165
Theo số liệu đường cân bằng đã cho trong các tài liêu tham khảo
(hoặc tự làm thí nghiệm) ta vẽ đường cân bằng y*
= f(x). Xuất phát từ điểm
A (hoặc điểm B) vẽ số bậc thay đổi nồng độ như đã nghiên cứu trước, đó
chính là số bậc lí thuyết trong trích li nhiều bậc ngược chiều (hình 5.15).
So với trích li nhiều bậc chéo dòng, trích li nhiều bậc ngược chiều ít
tốn dung môi hơn mà nồng độ cấu tử trong dung dịch trích đậm đặc hơn, còn
trong Raphi nat nhỏ hơn.
Trong thực tế, người ta còn tiến hành phương pháp trích li nhiều bậc
ngược chiều có hồi lưu và phương pháp trích li với hai dung môi để tăng khả
năng phân tách.
Lượng dung môi S tiêu tốn được xác định như sau:
α
α
tg
B
S
S
B
tg =⇒= (5.26)
VI. Cấu tạo thiết bị trích li:
Căn cứ vào phương pháp tiếp xúc pha, người ta chia thiết bị trích li
lỏng – lỏng thành hai loại:
• Loại tiếp xúc từng bậc
• Loại tiếp túc liên tục
Trong mỗi loại có hai nhóm: nhóm có năng lượng ngoài kích động và
nhóm không có năng lượng ngoài kích động.