Равновесие в процессе экстрагирования

Если кривая равновесия процесса экстрагирования в системе х—у незначительно отличается от прямой, то ее можно выразить уравнением [c.810]

Переход экстрагируемых компонентов из исходного раствора в растворитель происходит вследствие разности концентраций, и поэтому данный процесс относится к числу диффузионных. Перемещение молекул целевого компонента происходит до тех пор, пока концентрация не достигнет некоторой предельной величины, которая определяется как состояние физического равновесия. В связи с этим теория процесса экстрагирования основывается на законах, относящихся к явлению растворимости, состоянию межфазного равновесия и диффузии, по аналогии с теоретическим обобщением закономерностей таких известных и широко распространенных диффузионных процессов, как абсорбция и ректификация. [c.9]

Из уравнения видно, что процесс экстрагирования заканчивается, когда соотношение концентраций растворенного вещества в растворителе и в основной жидкости достигает определенного значения (при постоянной температуре). После этого, как бы долго и тщательно мы не перемешивали обе жидкости, количество вещества, извлеченного данным количеством растворителя, не увеличится, — процесс пришел в состояние равновесия. Если после наступления равновесия ввести каким-нибудь образом дополнительное количество растворенного вещества в растворитель, то равновесие нарушится часть растворенного вещества начнет переходить в основную жидкость, пока соотношение концентраций не примет прежнего значения. И, наоборот, процесс пойдет в обратном направлении, если ввести дополнительное количество растворенного вещества в основную жидкость (в первоначальный раствор). Для неидеального процесса экстрагирования приведенная выше формула будет не точной, однако общие закономерности процесса остаются теми же. [c.297]

Наиболее благоприятным для достижения равновесия является случай, когда экстрагируемое вещество адсорбировано на поверхности твердой фазы. При этом для осуществления экстракции можно непосредственно использовать принцип хроматографического разделения. Оптимальные условия для проведения такой операции описаны в гл. XIV и XV, посвященных адсорбции и адсорбционной хроматографии. С другой стороны, следует помнить, что интенсивная адсорбция может замедлить или вообще приостановить процесс экстрагирования. В таком случае для подавления адсорбции необходимо выбрать растворитель с большим сродством к адсорбенту. Подробнее об этом сказано в главе о растворителях. [c.381]

Все сказанное выше относится к системам, в которых достигнуто равновесие. Теоретическая обработка соотношений, имеющих место в неравновесной системе, представляет собой гораздо более сложную задачу. В большинстве процессов экстрагирования мы стремимся к достижению равновесного состояния однако в отдельных случаях, например в противо-точных колонках, это требование не выполнимо уже в силу самих условии опыта. Здесь мы чаще всего вынуждены довольствоваться эмпирическими зависимостями. [c.386]

Это выражение является уравнением рабочей линии процесса (линия АВ на рис. 217). Наклон рабочей линии равен —La/LE. Если бы жидкости пришли в равновесие, их концентрации на выходе из ступени равнялись бы Хе и Уе и соответствовали точке С на кривой равновесия. Количество экстрагированного вещества в этом случае составило бы [c.446]

Чтобы установить, достигнуто ли равновесие, в каждую колбу после первого периода экстрагирования добавляют 10 мл свежего растворителя для восстановления объема растворителя и продолжают экстрагирование в течение следующего периода, занимающего не менее 3 суток. Эту операцию повторяют до того момента, когда экстрагирование более не происходит. Если допустимы небольшие потери экстрагируемого материала, то экстрагирующий растворитель можно полностью менять через каждые 3 суток, пока. процессы экстрагирования не закончатся. Если полимер в растворе деструктируется, то может возникнуть необходимость в проведении экстрагирования в вакууме. [c.324]

Рассмотренные вьше характеристики равновесий при экстрагировании относятся к малодиссоциированным веществам. Для многих окрашенных комплексов большое значение имеют химические процессы, влияющие на образование комплекса в водной фазе. Образование комплексов, у которых координированным ионом является анион слабой кислоты, и экстрагирование их сильно зависят от величины pH водной фазы. [c.87]

Аппаратурное оформление процессов экстракции в системах жидкость — жидкость, где требуется значительное число ступеней равновесия и минимальное время процесса, имеет актуальное, значение. Характерным примером может служить производство пенициллина и других антибиотиков, где применяются сильно разбавленные растворы веществ, чрезвычайно чувствительных к нагреванию и продолжительному пребыванию в растворах нормальной температуры. Некоторые лекарственные вещества (например, стероидные гормоны) характеризуются малыми коэффициентами распределения в экстракционных системах и, следовательно, требуют для полного своего извлечения из реакционных растворов значительного чис.та ступеней равновесия. В этих случаях необходимо оборудование, в котором процесс экстрагирования протекает в кратчайшее время и высокоэффективно. С целью оснащения медицинской промышленности высокоэффективным экстракционным оборудованием в СССР был создан горизонтальный противоточный многоступенчатый экстрактор ТФ. Экстрагирование веществ в нем происходит в условиях действия нолей центробежных сил, которые [c.309]

Равновесие в процессе экстрагирования [c.783]

Выделение жидкостей из их смесей нс всегда возможно с применением ректификации. В случае азеотропных смесей ректификация не приводит к цели. Оказывается, иногда можно достигнуть хороших результатов с меньшими затратами, проводя процесс экстрагирования. Он основывается на тесном контакте исходного раствора с соответственно подобранной жидкостью (растворителем), характерным и непременным свойством которой является ограниченная растворимость ее в исходном растворе. В результате образуется система с двумя жидкими фазами. Вследствие стремления системы к состоянию равновесия растворенный компонент частично переходит из одной фазы (исходного раствора) в другую фазу (растворитель). [c.783]

Простейший процесс экстрагирования состоит из смешивания исходного раствора с растворителем (например в аппарате с мешалкой) и после практического достижения равновесия — разделения смеси в отстойнике на экстракт и рафинат. В зависимости от удельного веса отводящаяся из разделителя верхняя фракция представляет собою либо [c.794]

Определив на диаграмме точки, соответствующие составам сырья Рп + 1, растворителя Ро, экстракта Р, и остатка Рь покидающего систему, можем нанести на диаграмму хорды равновесия. Определение числа ступеней процесса вполне аналогично определению их для экстракционного процесса в случае системы жидкость—жидкость. Проводим прямые через точки, соответствующие составам экстракта Яп и сырья Рп+1 (рис. 15-52), а также через точки, соответствующие составам растворителя Ро и покидающего систему остатка Рь и, продолжив их до пересечения, получим рабочую точку О. Хорда Р Л определит состав обеих фаз, покидающих первую ступень. Луч О А при продолжении даст точку В, а. хорда ВС — составы потоков, покидающих вторую ступень процесса. Построение продолжается до тех пор, пока последняя хорда равновесия не перейдет точку Р. Таким путем определяется число ступеней процесса экстрагирования. [c.822]

Осуществление процесса экстракции требует интенсивного контактирования растворителя с разделяемой смесью, способствующего приближению системы к состоянию равновесия и последующему расслаиванию образующихся при экстрагировании рафинатных и экстрактных фаз. Скорость расслаивания в основном зависит от разности плотностей расслаивающихся фаз, степени дисперсности и вязкости среды, что в конечном счете предопределяется свойствами растворителя, разделяемой смеси и температурным режимом процесса. [c.218]

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

Периодический процесс проводят в аппаратах с механическим или пневматическим перемешиванием. Пневматическое перемешивание позволяет в случае необходимости использовать перемешивающий агент (воздух) в качестве окислителя. При достаточно интенсивном перемешивании твердые частицы быстро движутся с изменяющейся по направлению и величине скоростью, то отставая от потока омывающей их жидкости, то опережая его. В этих условиях возникает переменная во времени скорость обтекания, обусловленная инерцией твердых частиц. При таком инерционном режиме создаются благоприятные условия для ускорения процессов растворения и экстрагирования, несмотря на то что движущая сила процесса снижается по мере приближения системы к состоянию равновесия. [c.286]

При экстрагировании из полидисперсной смеси целевой компонент относительно быстро извлекается из наиболее мелких частиц, что увеличивает его концентрацию в экстрагенте. Это может создать такую ситуацию, когда после выравнивания концентрации в жидкости и в мелкой фракции (точнее — после достижения равновесия) продолжающееся поступление целевого компонента частиц из крупной фракции в растворитель приведет к обратному процессу — поглощению части компонента мелкими частицами (рис. 2.19). [c.139]

При выделении гетероатомных соединений путем предварительного добавления акцептора электронов в нефтепродукт с последующим экстрагированием комплексов органическим растворителем кроме экстрагирования простого комплекса МХ -Ь могут протекать процессы замещения молекул лиганда в комплексе молекулами растворителя (равновесия 3.8—3.10). В связи с этим в растворителе может накапливаться свободный лиганд, часть которого может переходить в нефтепродукт -> Ь. Пусть равновесная концентрация лигандов, связанных в комплекс и находящихся в органическом растворителе, будет концентрация лигандов, связанных в комплекс и оставшихся в рафинате,— Ь р концентрация свободных лигандов в экстракте и рафинате — соответственно Ьз пЬр. На основе соотношений материального баланса при экстрагировании в одну ступень легко показать, что доля неэкстрагированных лигандов будет равна [c.79]

Книга содержит следующие разделы гидравлика и гидродинамические процессы (перемещение жидкостей, разделение газообразных и жидких неоднородных систем, перемешивание), теплопередача и тепловые процессы (нагревание, охлаждение, конденсация, выпаривание и кристаллизация), диффузионные процессы (основные законы фазового равновесия и диффузии, перегонка жидкостей, сорбционные методы разделения газов, экстрагирование, сушка), термодинамические процессы (сжатие газов, охлаждение до низких температур) и механические процессы (измельчение, грохочение и дозировка твердых материалов). [c.2]

Экстрагируемое вещество переходит из донора в акцептор , т. е. из одного растворителя в другой. При простом перемешивании обоих растворителей, в одно.м из которых растворено экстрагируемое вещество, согласно закону распределения Нернста устанавливается определенное состояние равновесия. Такой процесс является экстракцией в одну ступень. При обработке донора непрерывно сменяющимися порциями акцептора (в несколько ступеней) устанавливаются все новые состояния равновесия, до полного извлечения растворенного вещества из донора . Это соответствует извлечению взбалтыванием вещества в делительной воронке до полного его экстрагирования. Следовательно, после каждой ступени необходимо производить расслаивание и разделение. [c.78]

Экстрагирование из жидкостей периодическим способом с применением различного рода размешивающих устройств широко используется в химической и фармацевтической промышленности, особенно в малотоннажных производствах. Обычно этот процесс осуществляется в аппаратах с мешалкой (типа делительной воронки), куда загружают раствор с распределяемым веществом, и экстрагирующий растворитель подвергают размешиванию, отстаиванию, разделению фаз и т. д. В действующих регламентах на размешивание отводится 20—45 мин. Даже в лабораториях при экстрагировании в воронке с энергичным перемешиванием зачастую рекомендуется встряхивание в течение 10—15 и более минут. Смысл этого размешивания состоит в том, чтобы привести в равновесие фазы по экстрагируемому веществу. В литературе мы не обнаружили публикаций о том, как быстро наступает равновесие при перемешивании фаз мешалкой. [c.222]

Необходимость интенсификации и повышения качества продукции твердофазного экстрагирования требует увеличения информации об условиях равновесия, гидродинамике и кинетике процессов извлечения, о конструкциях и методах расчета перспективных промышленных экстракторов. [c.5]

Сложность процессов твердофазного экстрагирования обусловливается, во-первых, неопределенностью изменения структуры твердой фазы во время извлечения из нее целевых компонентов, во-вторых, полидисперсностью твердой фазы (если она используется в измельченном состоянии) и влиянием ее на активную поверхность и, в-третьих, трудностями расчета избирательности экстрагентов, а также многими другими факторами, оказывающими влияние на равновесие . и кинетику процесса. [c.163]

Влияние температуры. Для интенсификации процессов растворения и экстрагирования используют повышение температуры растворителей в соответствии с правилом фаз Гиббса, которое позволяет определить число степеней свободы, или независимых параметров, необходимое для однозначного определения условий равновесия системы. [c.165]

Процессы, при которых изменяются только количественные соотношения веществ (компонентов), входящих в состав перерабатываемых продз ктов (сырья). В основе этих процессов лежат физикомеханические и физико-химические методы обработки. Сюда относятся сушка, выпаривание, кристаллизация, экстрагирование, разделение газов методом глубокого охлаждения, получение растворов двух и многокомпонентных систем и т. д. Материальный, а следовательно, и тепловой расчет подобного рода процессов основан на законах газового состояния и фазовых равновесий. [c.43]

Экстрагирование окрашенных, соединений мало чем отличается от экстрагирования неокрашенных. Так как химизм процессов экстракции подробно рассмотрен в других статьях [2, 2а, 3], а экстракционные равновесия —в монографии В. В. Фомина [4], в настоящей статье по ним приводятся только самые общие соображения. Вопросы же, связанные с окраской соединений, напротив, рассматриваются подробно. [c.4]

Разрешающая способность метода суммирующего фракционирования может оказаться пе столь высокой, как при постепенном фракционировании одного исходного раствора, поскольку низкомолекулярные компоненты способны захватываться образующимся осадком. Влияние указанного недостатка суммирующего фракционирования можно уменьшить, поскольку при достижении условий равновесия в процессе центрифугирования будет осуществляться последовательное экстрагирование низкомолекулярных компонентов, обладающих высокой степенью растворимости, из образовавшегося осадка в надосадочную жидкость. Йоргенсен [2] также ясно показал, что расхождение между данными последовательного растворения и последовательного осаждения не очень велико в области низкомолекулярного хвоста распределения, но становится крайне существенным в высокомолекулярной части кривой. [c.265]

Равновесие в тройных системах. Треугольная диаграмма. Практически процессы. экстрагирования проводятся с системами, состоящими минимально из трех компонентов (/С = 3) и двух жидких фаз Ф 2). Для таких систем, по правилу фаз, число степеней свободы равно трем (С = 3). Следовательно, в данном случае независимыми переменными являются три параметра — температура, давление и концентрация одной из фаз. Однако влиянием давления на равновесие в системе жидкость—жидкость можно пренебречь. Зависимость состава от температуры (при р = onsi) для тройных систем изображается с помощью треугольной призмы, в которой температуры откладываются по оси, перпендикулярной к плоскости, на которой наносятся составы. [c.525]

Было установлено [113], что процесс экстрагирования заключается не только в физическом растворении вещества, но также и в химическом разложении или деполимеризации угольного вещества. Было сделано предположение о возможности химического взаимодействия между растворителем и угольным веществом. Степень деполимеризации понижается при охлаждении и повышается с увеличением температуры, так что при каждой температуре устанавливается равновесие между процессами полимеризации и деполимеризации. В дополнение к возможности реполимеризации при охлаждении, которая не была экспе- [c.187]

Сложность процессов экстрагирования заключается в том, что скорость извлевения целевых компонентов зависит от большого числа параметров, трудно поддающихся обобщению и анализу. Действительно, извлекаемый компонент может находиться в твердом пористом мат ериале в твердом или жидком состоянии твердый пористый материал может быть инертным носителем целевого компонента либо взаимодействовать с ним, удерживать за счет адсорбционных, электрических или других сил растворитель может иметь различную избирательность по отношению к компонентам, содержащимся в твердой фазе, и, наконец, структура твердого пористого материала (или упругой клеточной растительной ткани) может оказывать различное сопротивление процессу извлечения. Кроме того, на механизм процесса экстрагирования оказывают влияние условия равновесия и кинетика. [c.57]

Раметт и Сэнделл провели количественное исследование равновесий родамина С. Несмотря на то, что они ограничили свою задачу преимущественно изучением равновесий в водных растворах, полученные результаты в высшей степени существенны для понимания процессов экстрагирования комплексных солей этого реагента. Закономерности, характеризующие родамин С, по-видимому, в известной мере могут быть распространены и па другие основные красители. [c.21]

Выражение для конста11ты равновесия реакции экстрагирования. Если экстракция сопровождается химическим взаимодействием, для характеристики процесса необходимо определение константы равновесия этой реакции. [c.111]

Если растворитель обнаруживает частичную растворимость в исходной жидкости, расчет процесса экстрагирования можно провести с помощью диаграммы равновесия в треугольной системе (рис. 15-21). Соединяем точку С, соответствующую растворителю, с точкой 5, обозначающей исходный раствор. Зная количество исходного раствора 5 и количество взятого растворителя С, найдем с помощью правила рычага точку Р, соответствующую среднему составу смеси. Эта смссь делится на две фракции (экстракт и рафинат). Их составы определяются точками О VI Е пересечения хорды равновесия, проходящей через точку Р, с кривой растворимости. Зная количество смесн Е (оно равно сумме исходного раствора 5 и растворителя С) и длину отрезков ОР и РЕ на диаграмме, с помощью правила рычага найдем количество экстракта Е и рафината О с первой ступени экстрагирования. Во второй ступени к рафинату О прибавляется свежая порция растворителя С. Поэтому соединяем точки С н О. [c.799]

Основные сведения по теории экстрагирования, отражающие-особенности диффузии в пористых оредах, кинетику извлечения растворенного вещества, массоотдачу с поверхности твердых тел, обобщены в первой отечественной монографии по этой проблеме [2]. В этой же работе рекомендованы методы расчета процесса экстрагирования, основанные на представлении о ступенях равновесия, а также на использовании кинетических моделей при до1пуш нии об изотропности частиц, равномерном распределении извлекаемого вещества по объему и правильности геометрической формы тела (пластина, цилиндр, шар). [c.99]

При смешивании и разделении жидкостей в канедой ступени устанавливается в идеальном случае состояние межфазного равновесия, обеспечнваюш,ее достижение наивысшей степени возможного экстрагирования. Такая ступень, в которой достигаются равновесные составы жидкостей, называется теоретической ступенью. Вследствие несовершенства процессов перемешивания и отстаивания, а TaKHie конечного времени контакта фаз состояние равновесия в действительности не достигается, поэтому число ступеней, из которых состоит экстракционная система, всегда несколько больше теоретически рассчитанного числа. Также и количество экстрагированного вещества всегда меньше количества, которое растворилось бы, если бы было достигнуто равновесие. [c.256]

Сопутствующие биологические процессы. Эфирномасличное сырье перерабатывают, как правило, в свежем виде влажностью до 90 % Такое состояние сырья обусловливает высокую активность биологических систем, что способствует изменению количества и состава экстрагируемых веществ в самом процессе экстракции. Контакт с растворителем нарушает внутриклеточное равновесие. Изменяются Р и, как следствие, глубина и направленность биологических процесов. С одной стороны, происходит гидролиз гликозидов и повышается содержание эфирного масла, наиболее ценной части конкрета. С другой стороны, вследствие глубокого гидролитического распада некоторых веществ образуются низкомолекулярные соединения, которые извлекаются растворителем и искажают аромат конкрета. Преобладание тех или других процессов зависит от состава и свойств конкретного вида сырья. В некоторой мере ими можно управлять путем изменения температуры экстрагирования и длительности контакта с растворителем. [c.110]

Для идентификации опытных даппых по кинетике экстрагирования с помощью уравнений типа (2.44) следует установить константы процесса р, О, В1. Наиболее простой экспериментальной процедурой, предназначенной для определения указанных величин, является периодический процесс. В сосуд, содержащий объемных единиц жидкости, при работающей мешалке загружают М , массовых единиц пористых частиц. На протяжение эксперимента следят за нарастанием концентрации жидкости. При достаточно длительном эксперименте устанавливается равновесие и регистрируется равновесная концентрация жидкости С, = Ср. Из уравнения (2.44) при I = оо следует [c.80]

Больше1я часть технологических схем основного органического синтеза свюана о процессами разделения дистилляцией, абсорбцией, экстрагированием. Для рационального проектирования таких процессов необходима количественная информация по фазовоцу равновесию в разделяемых бинарных или многокомпонентных системах. [c.58]

Условия равновесия характеризуются достижением равенства концентрации извлекаемого компонента в растворе и концентрации насыщения и зависят от физико-химических свойств растворителя и целевого компонента, а также от температуры и давления. Термином экстракционные твердофазные процессы чаще всего обозначают растворение, выщелачивание и собственно экстрагирование, являющиеся гетерогенными массообменными процессами. При этом осуществляется извлечение одного или нескольких (назьшаемых целевыми) компонентов из твердой или пористой фазы на основе их избирательной растворимости в жидком (или парообразном) экстрагенте. [c.57]

Фукс [22—24] развил удивительно простой способ приближения к равновесию за относительно небольшое время при фракционировании методом, являющимся по существу методом прямого экстрагирования. Пленка полимера толщиной 5—10 мк наносится на алюминиевую фольгу путем погружения фольги в раствор полимера. Образовавшуюся пленку высушивают и разрезают на маленькие кусочки размером примерно 1x3 см. Для получения пленки из 500—800 мг полимера площадь поверхности алюминиевой фольги должна равняться приблизительно 600—1000 Сухие кусочки покрытой полимером фольги помещают в колбу Эрленмейера и экстрагируют с помощью 100 мл подобранной смеси растворитель — осадитель при медленном вращении колбы. После достижения равновесных условий элюирующую смесь удаляют и в колбу приливают вторую порцию смеси с несколько большей растворяющей способностью. Эту процедуру повторяют до полного заверп1ения процесса фракционирования. Фракции полимера, растворенные в использованных для экстрагирования смесях, выделяют и исследуют обычными способами. Фукс [24] сконструировал колбу с термостати-рующей рубашкой, которая позволяет проводить экстрагирование при строго контролируемых повышенных температурах. Такая колба оборудована также пористым стеклянньгм фильтром, через который сливается полученный экстракт фракции полимера. При этом через фильтр не проходят полимерные частицы, отделившиеся от алюминиевой фольги, и из прибора выходит чистый экстракт. [c.69]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология