ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭКСТРАКЦИИ Условные обозначения экстрагентов из "Основы жидкостной экстракции" Основу метода составляют два главных принципа 1) исследования кинетики проводятся в неперемешиваемых системах, так как при этом имеется возможность строго описать транспорт веществ в фазах 2) кинетика переноса исследуется вплоть до весьма малых значений времени контактирования фаз, что достигается регистрацией одновременно двух кинетических кривых, относящихся к одному и тому же процессу, но снятых в разных временных интервалах (О—2 и О—1000 с). Это дает возможность идентифицировать тип химических реакций, сопровождающих массопередачу с высокой точностью определить значение начальной скорости экстракции и затем рассчитать эффективную константу скорости поверхностного процесса найти коэффициенты диффузии веществ в фазах проводить зондирование весьма тонких слоев возле границы раздела фаз. [c.189] Вообще говоря, при реализации второго принципа метода кратковременного контактирования фаз первый принцип реализуется автоматически, так как при кратковременном контактировании даже движущихся фаз основным способом массопередачи является молекулярная диффузия. [c.189] Установка, а также вопросы методики эксперимента подробно рассмотрены в литературе [12, 14, 15]. Производительность метода ограничивается лишь подготовительными операциями. При использовании одного датчика в течение 1 ч можно получить три кинетические кривые, снятые в интервале О—1000 с, и около десятка кривых в интервалах О—2 с. Это требует не более 5 см , как правило, весьма разбавленных органических растворов. Метод может быть полностью автоматизирован. [c.189] Высокая чувствительность кондуктометрического метода контроля позволяет работать при очень малых концентрациях реагентов (10 —10 М). В связи с этим в ряде случаев нет необходимости учитывать в расчетах коэффициенты активности. [c.189] Применение данного метода позволило определить для многих систем такие важные при расчетах массообменной аппаратуры с малым временем контактирования фаз величины, как константы скорости поверхностных реакций или значения времен их релаксации. Эти данные опубликованы в литературе [3, 72, 80]. Следует отметить, однако, что рассмотренные в цитируемых работах величины обычно проявляют существенную концентрационную зависимость, поэтому особый смысл в настоящее время приобретают не отдельные и весьма многочисленные их значения, а уравнения, обобщающие весь массив данных. Важно, чтобы эти обобщающие уравнения были основаны на ясных физических представлениях. [c.189] В заключение необходимо отметить недавно описанный метод изучения кинетики массопередачи в период роста капли, который также можно отнести к категории методов кратковременного контактирования фаз [105]. С помощью этого, по-видимому весьма перспективного, метода удалось обнаружить [106] неожиданные зависимости коэффициентов массопередачи от времени контактирования фаз. [c.190] Для выяснения механизма процессов, сопровождающих массопередачу при экстракции, необходимо широкое применение других физико-химических методов. Среди них обычно отмечают измерения межфазного натяжения, реологические и электрометрические методы [103]. По данным о межфазном натяжении можно рассчитать поверхностные концентрации, что необходимо при обсуждении вопросов реагирования на межфазных поверхностях. [c.190] В результате реологических измерений, проводимых с помощью поверхностных вискозиметров различного рода, можно установить наличие на межфазной поверхности загрязнений, обнаружить образование промежуточных и побочных продуктов реакции, накапливающихся на межфазной границе и приводящих к возникновению СМБ [61—64, 83]. Опубликовано [107] сообщение о том, что с помощью метода электронного спинового резонанса можно зарегистрировать повышенную вязкость поверхностного слоя. [c.190] Значение электрометрии еще не до конца понято, однако не представляет сомнения, что вольта-потенциалы содержат ценную информацию о поверхностных процессах [87]. [c.190] С помощью описанных методов к настоящему времени накоплен обширный фактический материал, указывающий на то, что массопередача при экстракции неорганических веществ нейтральными, основными и кислыми (в том числе хела-тообразующими) агентами сопровождается рядом межфазных явлений, весьма существенно влияющих на кинетику диффузионного переноса. Речь идет прежде всего о поверхностных химических реакциях, возможность протекания которых учитывается еще не всегда [108, 109]. [c.190] Поверхностные реакции, как оказалось, являются результатом взаимодействия между адсорбированными частицами (ss-механизм), а также между адсорбированными частицами и набегающими из объема какой-либо фазы (su-меха-низм). В обоих случаях описание кинетики химического взаимодействия требует знания адсорбционных характеристик всех компонентов системы, поскольку на поверхностные концентрации реагентов влияет адсорбция нереагирующих веществ. В связи с этим становится понятным влияние примесей ПАВ на кинетику экстракции даже в неперемешиваемых системах. Особенно сильно оно в тех случаях, когда поверхностная реакция протекает с участием адсорбированных ионов. Отталкивание их одноименных зарядов может быть ослаблено или усилено за счет введения в систему ПАВ с различным знаком потенциалообразующих зарядов двойного электрического слоя. Это обстоятельство можно с успехом использовать для идентификации ионных реакций, протекающих в пределах плотной части двойного электрического слоя, установления знака заряда участвующих в этих реакциях частиц, а также при подборе ускоряющих экстракцию добавок. [c.190] Вместе с тем было бы ошибкой недооценивать роль иных межфазных явлений, выступающих на первый план в тех случаях, когда химические взаимодействия быстры. Оказалось, что на скорость экстракции влияют такие явления, как формирование межфазных слоев и плено к. Исследования показали, что эти явления можно отнести, по-видимому, к наиболее распространенным при экстракции и. реэкстракции неорганических веществ. Они приводят к необычным, не находившим ранее объяснения зависимостям скорости экстракции (реэкстракции) от времени и концентрационной движущей силы [86]. [c.191] Пленки могут и не обладать повышенной вязкостью или механической прочностью, оказывая тем не менее существенное влияние на скорость массопереноса. Оно усиливается при наличии указанных свойств, В этих случаях замедляется также и процесс расслаивания эмульсий. Поскольку состав, структура и проницаемость пленок чувствительны к присутствию в системе ПАВ, возникает еще одно объяснение влияния последних на скорость массообмена [86]. [c.191] Экстракция является одним из самых прогрессивных и современных способов разделения и очистки вещества, несмотря на то, что первые публикации по экстракции появились более ста лет назад. [c.197] В технологии органических веществ процесс экстракции применяется с конца прошлого века в 1883 г. был запатентован метод концентрирования уксусной кислоты экстракцией ее этилаце-татом. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности привело к созданию крупномасштабных экстракционных производсти. В отличие от экстракции органических веществ, для которой достаточно очень слабого взаимодействия между извлекаемым веществом и экстрагентом, экстракция неорганических соединений возможна только в результате химического взаимодействия между извлекаемым веществом и экстрагентом при энергии связи до нескольких десятков кДж/моль (при большей энергии связи будет затруднена реэкстракция). [c.197] Экстракция неорганических веществ получила распространение сравнительно недавно использование этого процесса для извлечения и очистки неорганических солей (и кислот) связано с возникновением и бурным развитием урановой промышленности [58]. В конце 30-х — начале 40-х годов для получения урана ядер-ной чистоты стали использовать извлечение нитрата уранила ди-этиловым эфиром. Широкое развитие экстракционной технологии и исследований в области экстракции неорганических веществ относится к началу пятидесятых годов, когда были синтезированы новые экстрагенты, отвечающие требованиям технологии. С тех пор экстракционные процессы завоевали прочное место в технологии урана, при переработке облученного ядерного горючего [55], в производстве редких металлов. [c.197] Вернуться к основной статье