ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о жидкостной экстракции из "Жидкостные экстракторы" Жидкостная экстракция представляет собой процесс извлечения вещества, называемого целевым компонентом, из одной жидкой фазы в другую. Две взаимно нерастворимые жидкости и распределяемый между ними целевой компонент образуют экстракционную систему. Существуют экстракционные системы двух типов I) органическая фаза — распределяемый компонент— водная фаза 2) органическая фаза — распределяемый компонент — органическая фаза. Распределяемыми (извлекаемыми) компонентами могут быть органические, неорганические вещества и комплексные соединения. [c.5] Таким образом, в процессе экстракции участвуют две жидкие фазы — экстрагент и исходный раствор. Получаемые после экстракции фазы называются экстрактом и рафинатом. [c.5] Экстрагент — это органический растворитель, экстрагирующий вещество из исходного раствора, В большинстве случаев жидкостная экстракция осложняется химической реакцией. В таких процессах ионы вещества или незаряженные частицы в исходном растворе первоначально вступают во взаимодействие с компонентами экстрагента, а затем продукты реакции растворяются в экстрагенте. Органический реагент, который входит в состав экстрагента (либо применяется как самостоятельная фаза) и образует с извлекаемым компонентом комплекс или соль, способные экстрагироваться, называется экстракционным реагентом. Для улучшения физических (плотность, вязкость) или экстракционных (например, избирательность) свойств экстрагента экстракционный реагент растворяют в инертном растворителе. Под инертностью растворителя подразумевается неспособность образовывать соединения с извлекаемым веществом. [c.5] Емкость экстрагента, измеряемая обычно в мг-экв извлекаемого вещества, приходящихся на единицу мольного объема или массы органической фазы, должна иметь возможно большую величину, так как в противном случае применение даже высокоселективного экстрагента может оказаться неэкономичным из-за необходимости иметь в системе большое количество экстрагента. [c.6] В экстракционных процессах жидкости после их смешения расслаиваются. В простых случаях расслоение определяется взаимной нерастворимостью фаз и различием их физических свойств, однако иногда оно происходит в замкнутой области, поскольку вода имеет полую структуру, в пустотах которой могут располагаться молекулы экстрагентов, образуя при этом соединения внедрения. [c.6] Наличие области расслоения — первое требование к экстрагенту. Практически не менее важна малая растворимость экстрагента в воде. Хорошее расслоение при малой растворимости обеспечивается наличием в молекуле экстрагента неполярной гидрофобной части — радикала, который чаще всего представлен углеводородными группами СпН2л+1 ( = 10- 12).. Аналогичный эффект достигается введением в молекулу экстрагента длинной алкильной боковой цепи. Практически это означает, что экстрагент должен иметь молекулярную массу М == ==200- -600. При меньшем значении М он становится слишком растворимым в водной фазе, а при большем имеет низкую емкость по извлекаемому металлу и повышенную вязкость. [c.6] Добавка трибутилфосфата и других нейтральных фосфор-органических соединений или высокомолекулярных спиртов к органической фазе снижает растворимость экстрагентов и в ряде случаев резко увеличивает коэффициенты распределения (так называемый синергетический эффект). [c.6] Необходимо учитывать, что в ряде случаев цена экстрагентов находится в пределах от 500 до 2500 руб. за 1 т, поэтому уже при потерях 100 мг/л (100 г/м ) дорогие экстрагенты можно применять при концентрациях извлекаемого металла в несколько граммов на 1 л исходного раствора при цене металла, незначительно отличающейся от цены экстрагента. Следовательно, стоимость извлекаемого металла определяет его минимальную концентрацию в водном растворе, при которой экстракция будет экономически выгодной. [c.6] Межфазное натяжение на границе раздела должно быть достаточно высоким для ускорения коалесценции (соединения) несмешивающихся жидкостей при их отстаивании. Однако слишком большое межфазное натяжение приводит к увеличению энергии, затрачиваемой на создание дисперсии смеси, а жидкости с малым межфазным натяжением образуют стабильные эмульсии. [c.7] Существенное влияние на величину межфазного натяжения оказывают (как правило, снижая его) примеси, которые адсорбируются на поверхности раздела фаз — Поверхностно-активные вещества (ПАВ), поэтому технические жидкости почти всегда обладают межфазным натяжением меньше стандарт ного. [c.7] Экстрагент должен быть стабильным, не изменяться под действием таких окислителей, как, например, азотная кислота, не полимеризоваться, не окисляться кислородом воздуха и не изменяться при многократном нагревании. Необходимо также принимать во внимание возможность гидролиза экстрагентов, который может привести к образованию коррозионно-активных соединений. Экстрагент должен иметь низкое давление насыщенных паров, что обеспечивает возможность проведе ния процесса в открытой аппаратуре. При этом уменьшаются его потери за счет испарения. В целях безопасности температура вспышки экстрагента должна быть достаточно высокой. [c.7] Реэкстракция представляет собой процесс обратного извлечения вещества из экстракта путем обработки специалЫ1л1М раствором, который называют реэкстрагентом, а получаемый продукт (чаще всего это раствор)—реэкстрактом. В качестве реэкстрагента используют воду, водные растворы, нерастворимые в экстрагенте органические вещества. Реэкстракцию можно осуществлять одним из следующих способов 1) промывка органической фазы 2) осаждение металла непосредственно из органической фазы 3) селективное извлечение компонента, если в органической фазе содержится несколько металлов. [c.7] Выбор реэкстрагентов зависит от механизма экстракции. Из эфиров и нейтральных фосфорорганических соединений металлы легче реэкстрагируются водой, из кислых фосфорорганических соединений их можно реэкстрагировать кислотой или щелочью. Обычно применяются концентрированные кислоты, чтобы сдвинуть равновесие реакции в требуемом направлении. При использовании щелочей после реэкстракции образуются растворимые или нерастворимые гидроокиси. Реэкстракция аминов может происходить в результате замещения, гидролиза, комплексообразования и осаждения. [c.8] Регенерация экстрагента может быть осуществлена также ректификацией, выпариванием, кристаллизацией и т. д. [c.8] Химическая реакция между экстрагентом и компонентами водного раствора должна быть обратимой, так как иначе регенерация экстрагента будет затруднена или невозможна. Для кислотных и хелатообразующих экстрагентов процесс экстракции можно сделать обратимым путем обработки органической фазы минеральной кислотой. Добавление карбоновых и фосфорных кислот в стехиометрическом количестве по отношению к количеству металла в органической фазе обычно достаточно для полной реэкстракции металла и регенерации экстрагента. Для хелатообразующих экстрагентов с возрастанием прочности экстрагируемого комплекса увеличивается концентрация кислоты, необходимой для реэкстракции. Если используется очень сильная кислота или донорный атом сильноосновен, то может происходить протонирование атома-донора с соответствующей потерей кислоты. Это вызывает снижение эффективности реэкстракции, а иногда приводит к тому, что ион металла может вновь экстрагироваться из реэкстракта органической фазой в виде анионного комплекса. Вследствие этого иногда используют способ реэкстракции, независимый от pH прямое восстановление металла в органической фазе водородом. [c.8] Для аминов и сольватирующих экстрагентов в качестве реэкстрагентов обычно применяют разбавленные растворы, содержащие лиганды. Несмотря на то, что реэкстракция анионами, не содержащимися в органической фазе, иногда проходит эффективно, их использование нежелательно, так как в этом случае возникает проблема дополнительной перезарядки экстрагента в форму, удобную для последующей экстракции. [c.8] Обычно жидкостная экстракция используется в тех случаях, когда прямые методы разделения смесей непригодны или когда, несмотря на недостатки экстракционных способов разделения, затраты на другие способы оказываются большими. [c.8] Вернуться к основной статье