![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Треугольная диаграмма
Экстракция — это процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых пористых материалов избирательно действующими растворителями (экстрагентами). Различают экстракционные процессы в системах жидкость—жидкость (экстракция) и экстрагирование в системах твердое тело—жидкость (твердофазное экстрагирование). Экстракционные процессы широко применяют для извлечения ценных веществ из смесей, очистки жидкостей и твердых веществ от примесей. Процессы жидкофазной (или жидкостной) экстракции используют в нефтехимической и химической отраслях промышленности для извлечения в чистом виде различных продуктов органического синтеза и редких элементов, очистки сточных вод и т.д. В некоторых случаях экстракция используется в сочетании с ректификацией (предварительная экстракция позволяет значительно сократить затраты теплоты на разделение жидкой смеси ректификацией). Экстракция в системах жидкость—жидкость как метод разделения жидких смесей основана на различии растворимости выделяемых компонентов смеси в жидких растворителях, составляющих две фазы. Принципиальная схема процесса экстракции приведена на рис. 21.1. Исходный раствор представляет собой смесь первичного растворителя и извлекаемого компонента. Последний может быть как неорганическим, так и органическим веществом. Рис. 21.1. Принципиальная схема процесса экстракции На первой стадии экстракции исходный раствор и экстрагент приводят в тесное соприкосновение, обеспечивающее максимальное развитие поверхности контакта фаз. При этом получают две новые фазы, которые называются экстрактом и рафинатом. Экстракт представляет собой раствор извлекаемого компонента в экстрагенте, рафинат — остаточный исходный раствор (первичный растворитель). На второй стадии экстракт и рафинат разделяют отстаиванием, - центрифугированием или другими методами. Экстракция отличается от других массообменных процессов низкой рабочей температурой. Экстракционное разделение наиболее экономично при разделении смесей, чувствительных к высоким температурам. Во многих случаях процесс экстракции сопровождается химической реакцией. Каждый экстрагент (вторичный растворитель) при экстракции определенного компонента имеет предельную емкость, по достижении которой растворитель насыщается извлекаемым компонентом. Значения предельной емкости для разных веществ изменяются в широких пределах. К экстрагенту предъявляют следующие требования: ∙ высокая избирательность по отношению к извлекаемому компоненту; ∙ высокая экстракционная емкость по отношению к извлекаемому компоненту; ∙ легко осуществляемая реэкстракция, т. е. возможность извлечения извлекаемого компонента; ∙ хорошее расслаивание фаз; ∙ безопасность при работе (экстрагент не должен быть токсичным, летучим и взрывоопасным); ∙ стойкость в процессе экстракции или реэкстракции; ∙ низкая стоимость; ∙ доступность (экстрагент не должен быть дефицитным). Промышленные экстрагенты подразделяются на три класса: ∙ органические кислоты или их соли (алифатические монокарбоновые кислоты, нафтеновые кислоты, сульфокислоты, фенолы, кислые эфиры фосфорной кислоты), которые переводят катионы металлов из водной фазы в органическую фазу; Рис. 21.2. Треугольная диаграмма:
раствора
∙ соли органических оснований (первичных, вторичных и третичных аминов, а также четвертичных аммониевых оснований), с помощью которых извлекают анионы металлов из водных растворов; ∙ нейтральные экстрагенты (вода, спирты, простые и сложные эфиры, альдегиды и кетоны), извлечение которых осуществляется с помощью разных механизмов в зависимости от кислотности исходного раствора. При частичной взаимной растворимости первичного растворителя и экстрагента каждая фаза при экстракции будет представлять собой трехкомпонентную систему, состав которой невозможно отразить на прямоугольной диаграмме. Составы таких фаз удобно представить в треугольной системе координат — на так называемой треугольной диаграмме (рис. 21.2), которая представляет собой равносторонний треугольник. Каждая точка на сторонах треугольника соответствует составу двухкомпонентных растворов, а каждая точка внутри диаграммы — составу трехкомпонентного раствора. Для определения содержания каждого компонента в растворе на сторонах диаграммы нанесены шкалы, причем длина каждой стороны принята за 100 %. Состав раствора или смеси определятся длиной отрезков, получаемых на сторонах треугольника. Например, точка N характеризует тройную смесь, состоящую из 20 % первичного растворителя, 50 % экстрагента и 30 % извлекаемого вещества.
|