ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение соединений путем разделения фаз из "Химическое разделение и измерение теория и практика аналитической химии" Жидкостная экстракция никоим образом не является единственным удобным методом разделения фаз и соединений. В гл. 7 и 8 рассматривалось осаждение и были даны примеры отделения серебра осаждением его в виде хлорида, кальция — в виде оксалата, никеля — в виде его комплекса с диметилглиоксимом и многие другие. Пивовары и виноделы уже давно используют различия в летучести и адсорбционной способности веществ для их химического разделения. Более летучая и очищенная, богатая спиртом фаза отделяется от сусла дистилляцией, а другие соединения с неприятным вкусом и запахом удаляются из водно-этанольных растворов путем их адсорбции на древесном угле. [c.478] Подчеркнем еще раз, что при любом химическом разделении происходят следующие процессы 1) контакт фаз и установление равновесия и 2) разделение фаз. Ключом к пониманию данного метода являются идентификация и классификация этих процессов в соответствии с природой фаз, а также установление механизма контакта фаз и разделения. Поэтому, если необходимо усовершенствовать данный метод разделения, то следует учитывать только эти процессы. [c.479] Механизмы контакта фаз. Рассмотрение способов осуществления контакта фаз, установления равновесий и разделения позволяет выделить четыре уровня сложности (рис, 14-1). [c.479] На третьем уровне сложности, например при противоточном распределении (ПРК), вводится важная новая характеристика. Здесь имеют место многократные контакты между парами фаз. В ПРК исходное равновесие достигается только между одной парой фаз, но при последующих операциях переноса получается много новых пар фаз, которые одновременно достигают равновесия в результате последующих операций. Как следует из рис. 14-1в, удобно рассматривать одну фазу как стационарную, а другую как подвилшую, поскольку она мигрирует через установку. Понятия подвижная фаза и стационарная фаза используются также при хроматографических разделениях (см. гл. 16),. которые отличаются от рассматриваемого ступенчатого процесса только тем, что в хроматографии равновесие устанавливается между небольшими частями непрерывных фаз, а в ПРК — в отдельных порциях подвижной и стационарной фаз. Например, типичную хроматографическую систему, состоящую из трубки, заполненной силикагелем (стационарная фаза) и промываемой подвижной фазой (например, гексаном), можно рассматривать как установку для ПРК с большим числом дискректных контактирующих между собой единиц силикагель — гексан. [c.480] Четвертый уровень сложности еще не получил окончательного названия. Мы будем пользоваться термином распределение с перекрестным потоком , но он пока не принят официально. Как видно из рис. 14-1г, отличительной характеристикой является то, что обе фазы движутся через установку в противоположных направлениях. Может показаться, что это распределение сходно с ПРК, в котором относительное движение фаз такое же однако между ними есть существенное отличие, и расчетные уравнения, относящиеся к этим двум типам систем, значительно различаются. Примером распределения с перекрестным потоком может служить дистилляционная колонка, в которой конденсированная жидкая фаза (флегма) устремляется вниз через колонку из конденсатора в перегонную колбу и постоянно находится в равновесии с поднимающейся вверх паровой фазой. [c.480] В зависимости от того, могут ли молекулы растворенного вещества свободно диффундировать внутри тонкослойной фазы, различают два типа тонкослойных фаз. Если тонкослойная фаза образуется только за счет адсорбции, то адсорбированные молекулы относительно неподвижны. В другом случае молекулы растворенного вещества не фиксированы на поверхности, а свободно диффундируют внутри тонкого слоя жидкой фазы, диспергированной на некотором инертном носителе. Это различие далее объясняется на рис. 14-2. Поскольку тонкие слои обычно встречаются в хроматографии, фазы на рисунке обозначены как стационарная и подвижная. [c.481] Эти типы фаз можно свести в таблицу (табл. 14-1). [c.481] Дистилляция, имеющая важное практическое применение, была предметом оживленного изучения на протяжении сотен лет в результат терминология, разработанная вначале применительно к дистилляции, получила затем широкое применение, так что рассмотрение метода дис-стилляции может послужить хорошим введением в изучение процессов разделения. [c.482] Дистилляция продолжает оставаться важным препаративным методом. Это справедливо и для аналитических задач каждый, кто имеет дело с анализом следовых количеств органических веществ, знает о необходимости работы с дважды перегранными растворителями. Несмотря на свою значимость, дистилляция во многих современных учебных программах не рассматривается подробно возможно потому, что как аналитический метод она уже устарела. Видимо, поэтому аналитики с претензиями , занимающиеся пестицидами, часто не могут достаточно хорошо перегнать обычные растворители, чтобы иметь для своих аналитических методик фоновые растворы необходимой чистоты. [c.482] Здесь будут рассмотрены только самые основы метода. Заинтересованный читатель может найти теоретические положения, из которых были сделаны эти выводы, а также гораздо большую дополнительную информацию в работе 4]. [c.482] Основные детали дистиллятора изображены схематично на рис. 14-3. Кроме перегонной колбы, нагревателя, конденсатора и приемника в него входят также колонка и головка дистиллятора, которые заслуживают особого рассмотрения. [c.483] Эффективность дистиллятора определяется в основном конструкцией колонки и головки дистиллятора. Пар из перегонной колбы проходит вверх и попадает в конденсатор, смонтированный вертикально, так что конденсат, не охлаждаясь, стекает вниз в головку дистиллятора. Головка дистиллятора служит для разделения конденсата таким образом, что некоторая порция D отбирается в виде продукта (дистиллята), а остаток L возвращается в колонку в виде флегмы. Отнощение LjD называется флегмовым числом, речь о котором пойдет дальще. [c.483] Колонка служит для обеспечения наилучшего контакта между поднимающимся вверх паром и движущейся вниз флегмой. [c.483] Дистилляционная колонка уже упоминалась в примере распределения с перекрестным потоком (см. рис. 14-1г), поэтому читателю должно быть ясно, что колонка, обеспечивающая многократное установление равновесия двух фаз жидкость — пар, является основным элементом в методике разделения. Если одну из фаз удаляют (например, отсутствует флегма), то и колонка становится бесполезной. [c.483] Вернуться к основной статье