工業上對液體混合物的分離,除了采用蒸餾的方法外,還廣泛采用液—液萃取。例如,為防止工業廢水中的苯酚污染環境,往往將苯加到廢水中,使它們混合和接觸,此時,由于苯酚在苯中的溶解度比在水中大,大部分苯酚從水相轉移到苯相,再將苯相與水相分離,并進一步回收溶劑苯,從而達到回收苯酚的目的。再如,在石油煉制工業的重整裝置和石油化學工業的乙烯裝置都離不開抽提芳烴的過程,因為芳香族與鏈烷烴類化合物共存于石油餾分中,它們的沸點非常接近或成為共沸混合物,故用一般的蒸餾方法不能達到分離的目的,而要采用液—液萃取的方法提取出其中的芳烴,然后再將芳烴中各組分加以分離。
液—液萃取也稱溶劑萃取,簡稱萃取。這種操作是指在欲分離的液體混合物中加入一種適宜的溶劑,使其形成兩液相系統,利用液體混合物中各組分在兩相中分配差異的性質,易溶組分較多地進入溶劑相從而實現混合液的分離。在萃取過程中,所用的溶劑稱為萃取劑,混合液體為原料,原料液中欲分離的組分稱為溶質,其余組分稱為稀釋劑(或稱原溶劑)。萃取操作中所得到的溶液稱為萃取相,其成分主要是萃取劑和溶質,剩余的溶液稱為萃余相,其成分主要是稀釋劑,還含有殘余的溶質等組分。
需要指出的是,萃取后得到的萃取相往往還要用精餾或反萃取等方法進行分離,得到含溶質的產品和萃取劑,萃取劑供循環使用。萃余相通常含有少量萃取劑,也需應用適當的分離方法回收其中的萃取劑,因此,生產上萃取與精餾這兩種分離混合液的常用方法是密切聯系、互相補充的,常配合使用。另外,有些混合液的分離(如稀乙酸水溶液的去水,從植物油中分離脂肪酸等)既可采用精餾,也可采用萃取。選擇何種方法合適,主要是由經濟性來確定。與蒸餾比較,整個萃取過程的流程比較復雜,且萃取相中萃取劑的回收往往還要應用精餾操作,但是萃取過程具有在常溫下操作、無相變化以及選擇適當溶劑可以獲得較好的分離效果等優點,在很多情況下仍顯示出技術經濟上的優勢。
一般而言,以下幾種情況采用萃取操作較為有利:①混合液中各組分之間的相對揮發度接近于1,或形成恒沸物,用一般的蒸餾方法難以達到或不能達到分離要求的純度;②需分離的組分濃度很低且沸點比稀釋劑高,用精餾方法需蒸出大量稀釋劑,消耗能量很多;③溶液要分離的組分是熱敏性物質,受熱易于分解、聚合或發生其他化學變化。
目前萃取操作仍是分離液體混合物的常用單元操作之一,在石油化工、精細化工、濕法冶金(如稀有元素的提煉)、原子能化工和環境保護等方面已被廣泛地應用。