Сұйықтықты экстракция

Главная » Рефераттар » Сұйықтықты экстракция

Сұйықтықты экстракция – бір-бірінде ерімейтін (немесе шектеулі еритін) екі сұйық фазалардың қатысымен жүретін үрдісті айтады. Ал бұл екі фазалардың арасында экстракцияланатын зат (немесе бірнеше зат) орналасады. Бұл үрдіс диффузия заңымен және фазалар арасында затты орналастырумен жүретін масса алмастыру үрдістерінің бірі болып табылады. Әрекеттесу негізінде фазадан фазаға берілетін заттың мөлшері фазалы ара-қатынастың үлкендігіне, әрекет етуші күшке, масса жіберуші коэффициентке тура пропорционал болатын масса жіберу теңдігінде жатыр. Экстракция үрдісінде екі әрекеттесетін сұйықтардың тез араласуына мүмкіндік беретін шарттар болу керек. Мұндай шарттарды эктракцияланатын заттың концентрацияларының өзгешелігі көп болса, сұйықтықтар арасындағы ара-қатынас бетін үлкендету тәсілімен жүргізеді. Осылай керекті әрекет етуші күш пайда болады. Үрдіс тоқтағанда фазаларды бөлу керек, егер талап етілетін болса, шығарылған компонентті таза күйінде алу керек.

Сұйықтықты экстракция үрдісі химиялық, мұнайхимиялық, фармацевтикалық, гидрометаллургиялық және өндірістің басқа да салаларында, сирек кездесетін және бос элементтерден, кәсіпорынның қалдық суларынан бағалы немесе улы заттарды алу мақсатымен қолдланылады. Айдаумен қатар сұйықтықты экстракция біртекті сұйық қоспаларды бөлуде негізгі тәсілдердің бірі болып табылады. Экономикалық жағынан экстракция үрдісі — өте тиімді үрдіс. Мысалы, ректификация үрдісінде шығарылатын компоненттің концентрациясы аз болған жағдайда (себебі, экстракцияда барлық сұйық қоспаны буландыру қажет емес). Сонымен қатар егер қоспаны ректификациямен бөлу мүмкін емес немесе қиын болса, немесе бөлінетін қоспа қыздырылғанда еритін болса, экстракция үрдісі қолданылады. Әдетте, сұйықтықты экстракцияны экстракцияланатын сұйықтық регенерацияланғанда қолданылатын ректификациямен бірлестіреді. Бұл экстракцияланатын сұйықтық экстрагент немесе еріткіш деп аталады. Экстрагентті регенерациялайтын ректификациямен қатар, қыздыру, буландыру және т.с.с. әдістер қолданылады. Экстрагент және бөлінетін ерітіндінің тығыздықтары әр түрлі болу керек.

Экстрагентте алынған заттар ерітіндісін экстракт деп, ал экстракцияланатын компоненттері жойылған ерітіндіні рафинат деп атайды. Алынған сұйық экстракт және рафинат фазаларын әдетте тұндырып, бөліп алады. Осыдан кейін экстракттан ерітілген затты ректификациямен, буландыру немесе т.с.с. әдістермен бөледі. Сұйық қоспаларды бөлуде басқа әдістерге қарағанда экстракцияның ерекшелігі – оны төмен температурада (бөлме температурасында) жүргізу мүмкіндігі. Сонымен қатар ерітіндіні буландыруға кететін жылу керек етілмейді.

.

Экстрактта және рафинатта компоненттің шекті концентрациясын фазалық тепе-теңдік шарттары арқылы анықтайды. Тепе-теңдік туралы анықтамалар экстрагентті дұрыс таңдауға, шығарудың технологиялық сұлбасын ұйымдастыруға, негізгі экстракторлық және басқа барлық аппаратураның конструкциясын және өлшемдерін таңдауға керек. Экстракцияланатын заттардың қасиеттеріне байланысты экстракцияны әр түрлі тәсілдермен жүргізеді. сулы ерітінділерден бейорганикалық заттардың экстракциясында әдетте бір экстрагент қолданылады. Органикалық заттардың экстракциясын бір немесе екі экстрагентпен жүргізеді. органикалық заттардың экстракция үрдісі фракционды экстракция деп аталады.

Экстракцияны бір экстрагентпен жүргізгенде бір немесе көпсатылы экстракцияны қолданады. Бірсатылы экстракция тәсілінің негізгі бастапқы ерітіндіні және экстрагентті араластырғышта араластырып, тұндырғышта экстрагент және рафинат деп аталатын екі қабатқа бөлуде. Экстрагент және бастапқы ерітіндіні керекті уақыт аралығында бір рет әрекеттестіру нітижесінде құрамының массасы бірдейге жақын экстракт және рафинат алынады. Затты шығару сатысы салыстырмалы түрде аз, себебі, қосылатын экстрагент мөлшерін көбейткеннің өзінде ерітіндіден компонент толықтай шықпайды, сонымен қатар, рафинаттағы концентрация төмендейді.

Көпсатылы экстракция өндірісте өте жиі қолданылады. Көпсатылы экстракцияға арналған қондырғы бір-біріне жалғанған бірнеше аппараттардан тұрады. Ол аппараттарда бастапқы ерітінді және экстрагент қарама-қарсы түптерден түсіп, қарама-қарсы ағыммен жүреді. Үрдістің мұндай жүруінде ең көп концентрацияланған бастапқы ерітінді салыстырмалы түрде қаныққан шығарылатын затпен, яғни, экстрактпен әрекеттеседі. Соңғы аппаратта қосылған ерітінді (рафинат) таза еріткішпен әрекеттеседі. Нәтижесінде компонентті тшығару толықтай жүреді. Осылай қондырғының барлық аппараттарында үлкен қозғалмалы күш тұрады және бастапқы ерітіндіден экстракцияланатын компонентті толықтай шығару жүреді.

.

Сұйықтықты экстракция үрдісін жүргізгенде әдетте температура өзгермейді, ал сұйықтық-сұйықтық жүйесінде қысым тепе-теңдікке әсер етпейді. Сондықтан да экстракция үшін п=0. Олай болса, сұйықтық – бөлінуші зат – сұйықтық үшкомпонентті жүйе үшін С=1 (К=3, Ф=2, п=0), және мұнда фазалардың бірінің концентрациясын тепе-теңдіктің бұзылуынсыз өзгертуге болады. Сонымен қатар, у*=f(х), яғни, тепе-теңдік жағдайында бір фазадағы бөлінуші зат х-тің берілген концентрациясы басқа фазадағы заттың белгілі у* концентрациясына сай. Бөліну заңы: т=у*/х    (1.1)          немесе у*=тх (1.1а) мұндағы, у* және х – бөлінетін заттың бірсалмақты концентрациялары. Экстрактта және рафинатта байланысты бірліктерде; т – бөліну коэффициенті.

Демек, у – х координаталарында тұрақты температурада және қысымда кәдімгі жазық фазалы диаграмманы аламыз, және де тепе-теңдік сызығы түзу, координаталардың басынан шығуы тиіс. Бірақ т мөлшері үрдістегі қатысатын фазалардың бір-бірінде толықтай ерімейтін кезінде ғана тұрақты болады, ал бұл әдеттегі жағдайларда өте сирек кездеседі. Әдетте т мөлшері температура тұрақты болса да, бөлінетін заттың концентрациясына байланысты. Түзусызықтан бөліну заңының ауытқу себебі бір немесе екі фазадағы еріген заттың ассоциация немесе диссоциациясы болуы мүмкін. Егер температура да өзгеретін болса, т мөлшері одан да көп өзгере алады.

Экстракция изотермиялары. Тұрақты температурада у – х диаграммасын-дағы тепе-теңдік сызықтарын экстракция изотермиялары (1-2 сурет) деп атайды. Егер әр түрлі температуралар үшін изотермиялар белгілі болса, экстракциялаудың оптимальді температурасын таңдау мүмкіндікі болады. Мысалы, экстракция үрдісін қыздырумен жүргізу ең экономды болуы мүмкін.

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.