Extracția lichidelor
Extracția în sistemele lichid-lichid este un proces de separare bazat pe extracția uneia sau a mai multor substanțe dizolvate dintr-un lichid cu un alt lichid care practic nu se amestecă cu primul.
Procesul găsește o aplicare largă în industria chimică, rafinarea petrolului, petrochimică și în alte industrii. Se utilizează în mod eficient pentru izolarea în formă pură a diferitelor produse de sinteză organică și petrochimică, extracția și separarea elementelor rare și dispersate, purificarea canalizării.
Extracția este un proces de transfer de masă care implică două faze lichide solubile reciproc insolubile sau limitate, între care se distribuie substanța extrasă (sau mai multe substanțe). Astfel, de exemplu, în purificarea apei reziduale prin extracție cu acetat de butil ca extractant, fenolii monohidrici și polihidrogenici sunt de preferință transformați în el.
Pentru a crește viteza procesului, soluția inițială și extractantul sunt aduse în contact strâns. Fazele de interacțiune obținute extract - se extrage substanțele dizolvate în extractant și rafinatul - soluție de pornire reziduală din care se îndepărtează un anumit grad de componente extractibile. Fazele lichide rezultate (extract și rafinatului) sunt separate prin decantare, centrifugare sau alte mijloace mecanice. După aceea, extragerea produselor dorite din extract și regenerarea extractant din rafinatului.
Componentele corespunzătoare sunt extrase din extract și rafinate fie prin rectificare, fie prin reextracție. Aceasta se face pentru a evita pierderea extractului dizolvat sau transportat de rafinat, iar extractantul este necesar pentru reutilizare. Procesele de extracție și rectificare sunt considerate principalele metode de separare a amestecurilor lichide omogene.
Fie L într-o soluție de solvent a fost porționat și concentrația (amestecul inițial) soluție de substanță M este neglijabilă. Al doilea solvent este selectat G (extractant) care poate fi extrasa proportionat materialul M dintr-o soluție stoc și o soluție concentrată se distribuie substanța într-un solvent G + M (extract) și purificat prin solvent dispersat substanță L (rafinatului).
Deoarece consumul de căldură pentru rectificare scade brusc odată cu creșterea concentrației în amestecul materie primă să fie separate, o extracție preliminară poate reduce semnificativ pierderile de căldură la separarea amestecului inițial. O schemă schematică a unei combinații de procese de extracție și rectificare este prezentată în Fig. 4.47.
Fig. 4.47. Schema schematică a proceselor combinate de extracție și rectificare
Pentru regenerarea extractantului, în loc de rectificare se poate utiliza și distilarea simplă cu abur, evaporare, extracție secundară (reextracție) și, mai rar, cristalizare și purificare chimică.
Proprietatea principală a extractantului este selectivitatea acestuia. care caracterizează capacitatea sa de a extrage în primul rând una din două, trei sau mai multe componente ale soluției. Cel mai preferat este cel care se dizolvă cel mai mare număr de componente și cel mai mic număr de alte soluții multi-component. Selectivitatea ridicată reduce consumul de extractant, permițând un proces mai economic.
Pe lângă selectivitatea ridicată, extractantul trebuie să aibă, de asemenea, o capacitate semnificativă în ceea ce privește componenta extrasabilă. Dacă această cerință nu este îndeplinită, cantitatea de extractant circulant crește și economia procesului scade.
Se folosesc trei grupe de extracte:
1) acizi organici sau sărurile lor. Acestea includ: fenoli, acizi naftenici, acizi sulfonici și altele asemenea. Acestea sunt utilizate pentru a extrage cationii metalici în faza organică din faza apoasă. De exemplu, tratarea apei reziduale prin extracție se efectuează cu acetat de butil, în care, de preferință, se transferă fenolii monohidrici și polihidroxilici;
2) sărurile bazelor organice. acestea includ săruri ale aminei primare, secundare și terțiare și altele asemenea. Folosit pentru a extrage anionii metalici din soluții apoase;
3) solvenți neutri (apă, alcooli, aldehide, cetone etc.).
Atunci când se extrag substanțe volatile, extracția concurează cu rectificarea, în special atunci când se separă amestecuri constând din componente cu fierbere sau amestecuri azeotrope.
Extracția este indispensabilă în separarea amestecurilor de substanțe sensibile la temperaturi ridicate, de exemplu antibiotice, care se pot descompune atunci când sunt separate prin rectificare sau prin evaporare.
Extracția este foarte promițătoare pentru separarea amestecurilor de substanțe anorganice, atunci când alte metode de separare sunt inaplicabile. Procesele de extracție lichidă sunt utilizate cu succes pentru prelucrarea combustibilului nuclear, producția de zirconiu, hafniu și multe metale rare. Cu ajutorul extracției se pot obține metale neferoase și nobile de înaltă puritate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: