Выбор экстрагента
Оптимальным является экстрагент, обеспечивающий минимум капитальных и эксплуатационных затрат.
Требования, предъявляемые к экстрагенту:
– высокая селективность (избираемость);
– плотность, отличная от плотности первого растворителя В, (ρА ≠ ρВ);
– минимальная взаимная растворимость в растворителе исходного раствора;
– минимальная токсичность, низкая коррозионная активность, доступность, дешевизна, пожаро-, взрывобезопасность.
В качестве экстрагентов наиболее часто используют: органические кислоты, соли органических оснований, нейтральные растворители (спирт, вода). Если используют воду, то процесс называется выщелачиванием.
Равновесие в системе «жидкость жидкость»
Система состоит из двух фаз и трех компонентов. Согласно правилу фаз Гиббса (К+2=Ф+N)количество компонентов К=3, количество фаз Ф=2, следовательно число степеней свободы N=3.
При проведении процесса температура не изменяется, а изменение давления в подобной системе практически не оказывает влияния на ход процесса. Поэтому в ней можно изменять концентрацию одной из фаз без нарушения равновесия.
При этом
,
где у – концентрация компонентаА в растворителе С;х – концентрация компонента А в растворителе В.
То есть данной концентрации распределяемого вещества х в одной фазе в состоянии равновесия соответствует определенная концентрация у* вещества в другой фазе.
Равновесие
в системе определяется законом
распределения Нереста: При
Т=const
соотношение между концентрациями
компонентов в двух жидкостях при
равновесии постоянно:
или для идеальных растворов:
.
Вещество распределяется между двумя жидкостями в отношении m, не зависящем от его количества.
При полной взаимной нерастворимости участвующих в процессе фаз каждая из фаз будет представлять двухкомпонентный раствор. Тогда, откладывая равновесные составы по осям координат х-упри постоянных температуре и давлении, можно получить плоскую фазовую диаграмму, причем линия равновесия будет прямой, выходящей из начала координат.
На практике вышеуказанная равновесная зависимость не является прямой линией, поскольку вещества являются частично взаиморастворимыми. Такие системы называются реальными. Величина mопределяется для каждого конкретного случая опытным путем.
Для реальных растворов существуют два варианта:
– полная нерастворимостьВ и С; экстракт и рафинат – двойная система, и линия равновесия при постоянной температуре представляет собой кривую, которая называется изотермой экстракции (рис.15.2). Равновесная кривая называется биноидальной;
– фазыВ и Сограниченно растворимы, следовательно, появляется тройная система и линия равновесия представится на треугольной диаграмме (рис.15.3).
|
Рис. 15.2. Изотерма экстракции |
Рис. 15.3.Кривая равновесия на треугольной диаграмме |
Вершины равностороннего треугольника соответствуют чистым компонентам. Каждая точка на сторонах АВ, ВС и АС соответствует составу двухкомпонентных растворов. Каждая точка на площади внутри диаграммы соответствует составу трехкомпонентного раствора (тройной смеси). Содержание компонента в точке N определяется проведением прямых, параллельных противоположной стороне. Процессы смешения и расслаивания на диаграмме изображаются прямыми, соединяющими исходные и конечные растворы. Количество исходного раствора и экстрагента можем определить по диаграмме
