ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экстракция из "Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков" Жидкостная экстракция.— зто процесс извлечения вещества из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. Процессы жидкостной экстракции используются для выделения из сточных вод ценных органических веществ (например, фенолов и жирных кислот), а также тяжелых цветных металлов (меди, никеля, цинка, кадмия, ртути и др.). [c.164] Введем основные термины, используемые в теории экстракции. Экстрагент — э о органическое вещество, образующее с извлекаемым загрязняющим веществом соединение, способное переходить в органическую фазу. Данное определение обычно используется при проведении экстракции ионов металлов. Экстракхшя большинства неметаллических загрязнителей протекает за счет физических процессов (избирательного растворения), так как подлежащие переносу из фазы в фазу растворенные вещества обычно извлекаются без химических превращений. Экстрагент в этом случае играет роль селективного (избирательного) растворителя указанных загрязнителей. Экстрагентами служат органические кислоты, спирты, эфиры, кетоны, амины и др. [c.164] Разбавителем называют органическую жидкость, не смешивающуюся с водой и служащую растворителем экстрагента (керосин, бензол, ксилол, уайт-спирит и др.). Иногда экстрагентом называют всю органическую фазу, т. е. раствор собственно экстрагента в разбавителе. [c.164] В случае когда экйрагент является твердым веществом, не растворяющимся в обычных разбавителях, для его перевода в жидкое состояние применяют специальные растворители (например, спирты). [c.164] Органическая и водная фазы после проведения экстракционной стадии называются соответственно экстрактом и рафинатом. Загрязняющие компоненты выделяются из экстракта двумя путями либо ректификацией, либо реэкстракцией, в результате которых обычно достигается и регенерация экстрагента. В качестве реэкстрагирующих растворов (реэкстрагентов) используют водные растворы кислот, солей и оснований. Водный раствор после реэкстракции называют реэкстрактом. [c.164] Основные количественные характеристики экстракционного процесса следующие коэффициент распределения экстрагируемого вещества ikp, коэффициент разделения или коэффициент селективности Р и степень извлечения Е. [c.164] Коэффициент распределения зависит от температуры, при которой проводится экстракция, а также от наличия ра ичных примесей. Кроме того, такие факторы, как pH водной фазы и величина окислительно-восстановительного потенциала, могут вызвать изменение величины кр на несколько порядков, что придает процессу экстрагирования достаточную гибкость при практической реализации и управлении процессом. Данные о коэффициенте распределения некоторых загрязняющих веществ между экстрагентами и водой представлены в табл. 6.6. [c.165] Степень извлечения Е — это процент извлечения вещества в органическую фазу от общего его количества в обеих фазах. [c.165] Из этого выражения видно, что с увеличением селективность возрастает. Селективность зависит от тех же факторов, что и коэффициент распределения. При Р = 1 селективность равна нулю и экстракционное разделение указанных компонентов невозможно. [c.166] Метод экстракционной очистки рекомендуется применять при достаточно высокой концентрации органических примесей нли при высокой стоимости изйлекаемого вещества. Дта большинства загрязнителей сточных вод применение экстракционного способа эффективно при их концентрации 2 г/л и более. [c.166] Рассмотрим основные требования к органическим экстрагентам. Они должны иметь достаточно высокую экстрагирующую способность по отношению к экстрагируемому веществу, т. е. высокий коэффициент распределения. Кроме того, коэффициент разделения должен существенно превышать единицу. [c.166] Важным фактором в экстракционных процессах является быстрое и полное расслаивание жидкостей после их смешивания, а также малая растворимость экстрагента в воде, причем хорошее расслаивание при малой растворимости обеспечивается наличием в молекуле экстрагента неполярной, гидрофобной части — радикала, который чаще всего представлен углеводородными группами С Н2н + 1 с и = 7- -12. Вышеуказанные требования можно также обеспечить путем введения в молекулу экстрагента длинной алкильной боковой цепи, а также другими приемами. [c.166] Химическая реакция между экстрагентом и компонентами водного раствора должна быть обратимой, так как иначе регенерация экстрагента, необходимая для его повторного использования, будет затруднена или невозможна. [c.167] Емкость экстрагента, измеряемая в миллиграмм-эквивалентах извлекаемого вещества, приходящегося на единицу объема или массы органической фазы, должна быть достаточно большой, так как в противном случае применение экстрагента, даже обладающего высокой селективностью, может оказаться неэкономичным из-за необходимости иметь в системе большое количество экстрагента. [c.167] Плотность и вязкость являются важными свойствами экстрагента. Чем больше разность между плотностями органического и водного слоев и чем меньше вязкость реагента, тем быстрее идет их разделение. [c.167] Межфазное натяжение на границе раздела для ускорения коалес-ценцни (слияния) несмешивающихся жидкостей при их отстаивании должно быть достаточно высоким. [c.167] Экстрагент должен быть стабильным, т. е. не изменяться под действием таких окислителей, как НЫОз, не полнмеризоваться или окисляться кислородом воздуха, а также не изменяться при нагревании или охлаждении. [c.167] Экстрагент должен иметь низкое давление пара, что обеспечивает возможность проведения процесса в открытой аппаратуре, а также уменьшает потери экстрагента за счет испарения. Кроме того, экстрагенты должны иметь низкие огне- и взрывоопасность, а также малую токсичность, не должны подвергаться гидролизу и взаимодействовать с экстрагируемым веществом и материалами, из которых изготовлены экстракционные установки. [c.167] Наиболее распространенные экстрагенты, предназначенные для выделения из сточных вод органических загрязнений, представлены в табл. 6.6. Сведения о наиболее распространенных экстрагентах, предназначенных для выделения из сточных вод тяжелых цветных металлов, приведены в табл. 6.7. [c.167] Для извлечения металлов из водной в органическую фазу могут быть использованы следующие виды экстракции катионообменная, анионообменная и экстракция нейтральными реагентами. [c.167] Вернуться к основной статье