2.1.2. Екстракція

Екстракцією називається метод одержання цільового продукту із твердої речовини або рідини іншою рідиною за рахунок різного розподілу сполук між фазами, що не змішуються. Розподіл речовини між двома фазами називається коефіцієнтом розподілу (К) і характеризуется співвідношенням рівноважних концентрацій (С) речовини в кожній з фаз:

К = СА / СВ

Із рівняння бачимо, що екстракція може здійснюватися лише тоді, коли розчинність сполуки в екстрагувальному розчиннику (екстрагенті, СА) вища, ніж у вихідній екстрагованій фазі (СВ). Екстрагент підбирають таким чином, щоб основна речовина в ньому розчинялася краще, ніж домішки (протилежний випадок називають промиванням).

Під час вибору екстрагента керуються основними засадами:

а) екстрагент не повинен змішуватися з екстрагованим розчином;

б) екстрагент не повинен вступати в хімічну взаємодію із екстрагованою сумішшю;

в) коефіцієнт К має бути максимальний;

г) за інших однакових умов вибирають більш низкокиплячий розчинник.

Екстракція із твердої фази

Найпростіший випадок екстракції полягає в перемішуванні твердої фази з розчинником і подальшим фільтруванням та відсмоктуванням. Природно, що ступінь вилучення речовини залежить від величини поверхні міжфазного контакту, тому для підвищення ефективності процесу ретельно подрібнену суміш обробляють надлишком розчинника в умовах перемішування.

Зазвичай екстракцію проводять у склянці, однак екстракцію легкокиплячими розчинниками здійснюють у процесі нагрівання в колбі зі зворотним холодильником (рис.8). За К = 100 однократної екстракції буває досить. За менших значеннях коефіцієнта розподілу необхідне повторення операції із свіжими порціями розчинника.

Екстракція з рідини

Дискретна екстракція сполук із розчинів (як правило, водних) зазвичай здійснюється в ділильній лійці (рис. 10) і проводиться методом струшування.

Рис.10. Ділильна лійка

Розчин, що екстрагують, змішують у лійці з екстрагентом, об’єм якого дорівнює 20 ― 30% від об’єму розчину. Коефіцієнт заповнення лійки (φ) не повинен перевищувати 0,4. Ділильну лійку закривають пробкою, правою рукою беруться за горло лійки, підтримуючи пробку, а лівою - за кран так, щоб можна було вільно його повертати.

Лійку перевертають зливальною трубкою нагору й повільно відкривають кран. Кран закривають, кілька разів струшують лійку й знову відкривають кран для зрівнювання тиску. Закріплюють лійку на штативі й, дочекавшись розподілу фаз, знімають пробку. Нижню фазу зливають у колбу через кран, а верхню ― через отвір лійки. Операцію зазвичай повторюють кілька разів для якомога повнішого вилучення продукту. Під час проведення екстракції в системі «рідина-рідина» необхідно завжди добре пам’ятати, який із шарів являє собою маточний розчин, а який ― екстраговану фазу.

2.1.3. Висолювання

У випадку, якщо цільовий продукт розчинний у воді, інколи можливо знизити його розчинність шляхом додавання іншої, більш розчинної речовини. Як правило, для цього використовують неорганічні солі (сульфати, хлориди й фосфати калію, натрію, амонію). Сутність методу полягає в тому, що більш розчинна у воді сіль у ході насичення буде витісняти з розчинника менш розчинну речовину, відбираючи в неї сольватну оболонку. Для висолювання сіль додають до розчину речовини в порошкоподібному стані й перемішують до утворення насиченого розчину (припинення розчинення солі).