ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растворители из "Обесфеноливание сточных вод коксохимических заводов" Экстракция — это полное или частичное разделение смеси веществ с неодинаковой растворимостью в различных растворителях. Разделяемую смесь обрабатывают растворителем для извлечения из нее более легко растворимого вещества. [c.103] Экстракция в системах жидкость — жидкость применима для разделения смесей, трудно разделимых или вовсе не разделимых другими методами, например, дистилляцией вследствие низкой концентрации одного из компонентов или небольшой разности давлений их паров, или способности образовывать азеотропные смеси, а также вследствие нелетучести или недостаточной термической стойкости компонентов. [c.103] Процесс экстрагирования основан на свойстве веществ, находящихся в растворе в разных концентрациях, при соприкосновении взаимно диффундировать. Растворитель при контактировании с обрабатываемой смесью, в котором величина концентрации извлекаемого компонента ниже, насыщается этим компонентом. [c.103] Схема экстрагирования жидкости жидкостью в общем виде приведена на рис. 17. [c.104] В результате взаимодействия исходной смеси с растворителем лолучается двухфазная система, первоначально состоящая из слоя растворителя и слоя исходной смеси. Так как концентрация распределяемого между фазами наиболее легко растворимого компонента в исходной смеси больше равновесной, а в растворителе — меньше равновесной, компонент, наиболее растворимый в данном растворителе, будет переходить из исходной смеси в растворитель до тех пор, пока не будет достигнуто фазовое равновесие между двумя жидкими фазами экстрактом и рафинатом. [c.104] Такой однократный контакт между исходной смесью и растворителем, в результате которого устанавливается полное фазовое равновесие между экстрактом и рафинатом, представляет собой ступень изменения концентрации при экстрагировании или теоретическую ступень экстракции. [c.104] Экстракция фенолов из сточных вод происходит в системе жидкость—жидкость. Для этого применяют несмешивающиеся с водой растворители, в которых фенолы растворяются лучше, чем в воде. При контакте между растворителем и фенолсодержащей водой через некоторое время устанавливается равновесное состояние, при котором концентрация фенолов в растворителе будет тем больше, чем больше его растворяющая способность по отношению к фенолам, по сравнению с растворяющей способностью воды. [c.104] Сх и Са — равновесные концентрации растворенного вещества в обоих слоях. [c.105] Следовательно, если отложить на графике по оси х содержание растворенного вещества в одной фазе, а по оси У — содержание растворенного вещества в состоянии равновесия в другой фазе, сохраняя температуру или давление постоянными, то на диаграмме X — у полученная линия равновесия будет представлена прямой. [c.105] Однако коэффициент распределения К практически не является постоянной величиной и меняется при изменении концентрации растворенного вещества. Это обусловлено ассоциацией, диссоциацией или иными изменениями молекул растворенного вещества, например, реакцией с растворителем, комплексообразованием. Поэтому обычно линия равновесия только на некоторых участках приближается к прямой. [c.105] Коэффициенты распределения с увеличением концентрации распределяемого вещества могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от свойств системы. [c.105] Если экстрагировать из раствора вещество при использовании несмешивающегося растворителя, то эффективность процесса будет наименьшей при одноступенчатой обработке раствора, большей при многократной последовательной обработке его этим же количеством растворителя, разделенным на несколько порций, и наибольшей при непрерывной противоточной экстракции. Последний процесс проводят так, чтобы раствор и растворитель поступали с обоих концов каскада аппаратов или колонны, а экстракт и очищенный раствор (рафинат) удалялись из противоположных концов. Следовательно, выходящий из системы экстракт соприкасается с концентрированным раствором, а свежий растворитель — с раствором, обедненным растворенным веществом [52—54]. [c.105] Е — коэффициент экстракции (предполагается, что г в процессе разделения постоянно). [c.106] Зная ф — неэкстрагированную часть вещества и е — коэффициент экстракции и подставляя их в уравнение (6), можно вычислить необходимое количество теоретических ступеней экстракции. [c.106] Величина ф представляет собой массовую или объемную долю неэкстрагированного вещества в зависимости от того, в каких единицах измерения выражены К, V и V при расчете коэффициента экстракции Б. [c.106] На противоточную экстракционную установку непрерывного действия поступает 30 л /ч сточной фенолсодержащей воды. Концентрация фенола в сточной воде составляет 3 кг1м . Для извлечения фенолов используют бензол, который подают на установку со скоростью 24 м 1ч. Остаточное содержание фенола в воде на выходе из установки равно 0,2 кг1м . Коэффициент распределения фенола между бензолом и водой равен 2,2. Определить число теоретических ступеней экстракции. [c.107] По вычисленным значениям е и ф число теоретических ступеней можно найти по номограмме (см. рис. 18). [c.108] В рассмотренном примере принято, что поступающий на экстракцию растворитель не содержит извлекаемый компонент (фенол). Однако в практических условиях растворитель, возвращаемый в экстракционную установку после регенерации, всегда содержит некоторое количество извлекаемого компонента, что необходимо учитывать при расчетах. [c.108] Расчет числа теоретических ступеней при обесфеноливании воды нужно вести не до остаточного содержания 0,2 кг1м , а до 0,2—0,045 = 0,155 кг/м . Очевидно, что при этом требуемое число теоретических ступеней несколько увеличится. [c.108] Если экстракцию ведут при постоянном соотношении фаз (т. е. при постоянной величине е), то составы экстракта и рафината обычно значительно меняются при изменении числа ступеней (когда их мало). Изменения в составе становятся менее заметными при большом числе ступеней. При постоянном числе ступеней п степень экстрагирования можно повысить, увеличивая количество растворителя (увеличивая в). [c.108] Вернуться к основной статье