Извлечение растворенного вещества из пористых частиц

Протекание экстракционного процесса обусловлено разностью концентраций (концентрация раствора в порах минус концентрация в основной массе жидкости). В кинетическом аспекте наиболее выгодная ситуация возникает тогда, когда концентрация в основной массе жидкости равна нулю. В технологическом же аспекте эта ситуация лишена смысла, так как задачей процесса является получение раствора возможно большей концентрации. Обычно жидкость, контактирующая с пористыми частицами, непрерывно увеличивает свою концентрацию и концентрационная обстановка на поверхности пористых частиц непрерывно меняется. Накопление вещества в основной массе жидкости зависит от отдачи вещества пористыми частицами и от организации экстракционного процесса, которая воплощена в схеме взаимодействия твердой и жидкой фаз. Каждой такой схеме можно поставить в соответствие определенное уравнение материального баланса, связывающее концентрацию в основной массе жидкости со средней концентрацией в порах С. Совместно с уравнениями (1.33) и (1.60) получим замкнутую систему, определяющую кинетику экстракционного процесса. Перейдем к рассмотрению схем взаимодействия фаз, имея в виду извлечение растворенного и твердого веществ. [c.63]

Процесс извлечения твердого вещества (рис. X И1-27) отличается тем, что в пористой частице имеется внешняя область, где извлекаемое вещество уже отсутствует (в пределах Го г<.Я), и внутренняя область, в которой это вещество еще сохраняется (в пределах 0<-г<1го). Стечением времени объем внешней области возрастает, а внутренней — уменьшается, причем в первой находится раствор, концентрация которого изменяется [c.552]

Экстракцией из твердых веществ называется процесс извлечения одного или нескольких компонентов этих веществ путем их избирательного растворения в жидкостях (экстрагентах). Простейшей разновидностью процесса является полное растворение индивидуальных твердых веществ или их смесей в жидкостях. Более сложен процесс экстракции (выщелачивания) отдельных компонентов из твердых тел, состоящих из инертного (нерастворимого) скелета, в котором распределено растворимое вещество последнее переходит в раствор, а инертный скелет сохраняется. Оба процесса относятся к числу диффузионных, существенно отличаясь, однако, механизмом протекания. При растворении растворимое вещество непосредственно контактирует с окружающей жидкой средой в течение всего процесса, при экстракции межфазная граница непрерывно передвигается внутрь пористой частицы. В процессе растворения сопротивление переходу твердого вещества в жидкость относительно мало и падает с ростом скорости омывающего потока жидкости в случае экстракции это сопротивление значительно больше, так как молекулы растворимого вещества должны пройти внутри пористой частицы путь, который в среднем равен ее радиусу. Заметим, что возможность интенсификации процесса экстракции путем увеличения скорости потока экстрагента ограничена, поскольку лимитирующей стадией перехода растворимого вещества в раствор является диффузия внутри твердой частицы. [c.598]

Преобразуем теперь уравнение (1.75) с учетом фазовой неоднородности, которая имеет место в процессе извлечения твердого вещества (см. параграф Содержание вещества в пористых частицах ). Пусть в некотором объеме сохраняется твердая фаза и насыщенный раствор в норах, а в объеме V — — только раствор. Тогда [c.25]

Извлечение растворенного вещества путем фильтрования жидкости сквозь слой пористых частиц — весьма распространенная технологическая операция. Сюда относятся многочисленные процессы промывки кусковых (дисперсных) материалов, предпринимаемые с целью частичной регенерации растворителя или освобождения пористого материала от маточного раствора. Процесс в слое сохраняет свое значение и как метод получения целевого продукта. Задача [c.90]

Типичным для подземного выщелачивания является использование растворов кислот, щелочей, солей для извлечения твердого вещества, содержащегося в пористых средах. Рассмотрим закономерности такого процесса, полагая, что извлекаемое вещество сосредоточено в пористых частицах, составляющих слой, что при извлечении происходит быстрая реакция А-1-К = В-Ь Уи что, следовательно, скорость процесса лимитируется диффузией реагента В к поверхности реакции (см. раздел 1.3). При допущениях, принятых выше (стр. 51—52), получим [c.99]

Целевые компоненты, извлекаемые в процессе экстрагирования из частиц твердой фазы, могут находиться в них либо в виде раствора, заполняющего элементы пористой структуры, либо в виде твердого растворимого вещества. Известно, что если процесс извлечения не осложнен химической реакцией на границе раздела фаз, то скорость процесса определяется скоростью диффузии извлекаемого вещества. При этом процесс переноса можно рассматривать состоящим из двух этапов 1) движение вещества внутри частицы к ее поверхности (внутренняя диффузия) и 2) диффузия вещества из концентрированного раствора в пограничном слое в ядро потока экстрагента (внешняя диффузия), причем диффузии внутри частицы предшествует растворение извлекаемого вещества. [c.88]

Адсорбция молекул из газовой смеси или из раствора жидкости, протекающая на внутренней поверхности пористых твердых тел, открывает широкие возможности для очистки технологических потоков, как, например, при осушке газов, извлечении ценных компонентов и при пропускании растворов через молекулярные сита . Хотя процесс иногда можно осуществить при противоточном движении жидкой и твердой фаз [65], твердые частицы чаще удерживают в неподвижном слое, пропуская жидкость до тех пор, пока не наступит почти полное насыщение слоя и небольшие количества адсорбата не начнут проскакивать через него. Затем слой необходимо регенерировать для восстановления его адсорбционной способности и извлечения адсорбированного вещества. Подобным же образом действуют синтетические ионообменные смолы [42 1 или встречающиеся в природе глины, которые адсорбируют ионы из водных растворов, вытесняя другие ионы, первоначально содержащиеся в матрице смолы. Процесс продолжают до тех пор, пока не произойдет почти полное насыщение смолы компонентами потока питания. Затем следует регенерация. [c.565]

Растворимая фаза полностью или частично заполняет поры нерастворимой (инертной) массы системы. Для ее извлечения необходима диффузия растворителя внутрь зерен сквозь лабиринт пор к поверхности растворимых частиц и обратная диффузия растворенного вещества через заполняющий поры раствор. Пористая инертная масса создает дополнительное и весьма существенное диффузионное сопротивление в процессе выщелачивания по сравнению с растворением чистого компонента. Процессы выщелачивания идут значительно медленнее, чем процессы простого растворения тех же веществ. [c.223]

Пример 2.1. Рассмотрим периодическое извлечение целевого компоиеита из неподвижного слоя сферических монодисперсных частиц. Исходные данные радиус зерен 7 = 0,4-10- м, концентрация насыщения при постоянной температуре процесса с = 30 кг/м , исходный растворитель не содержит извлекаемого компонента Сн = О, плотность и динамическая вязкость раствора р = = 1,2-10 кг/м и Ц = 1,4-10 Па-с, порозность слоя материала е = 0,4, высота слоя = 4 м, пористость материала бм = 0,5, плотность растворяющегося твердого вещества рт = 4-10 кг/м скорость растворителя в свободном сечении гт = 0,1 м/с и коэффициент диффузии извлекаемого вещества в растворе О = = 3-10- м2/с. [c.109]

Большое технологическое значение может иметь применение пористых сополимеров стирола и дивинилбензола и ионитов на их основе в сорбционной технике для извлечения из водных растворов таких органических веществ, как детергенты, фенолы, эмульгаторы, аминокислоты, белки, а также для удаления больших ионов антибиотиков и даже частиц коллоидных размеров из водных растворов [3]. [c.9]

Извлечение целевого компонента, находящегося в виде твердых растворимых включений внутри пористой структуры инертного тела, называется экстрагированием. Процесс извлечения вещества состоит в том, что жидкий растворитель постепенно проникает внутрь пористого тела там растворяет целевой компонент. Растворенное вещество диффундирует по порам, заполненным раствором, к наружной поверхности частиц и из устьев пор переходит в основную массу растворителя вне частиц. [c.117]

Извлечение целевого компонента (вещества), находящегося в виде твердых растворимых включений внутри пористой структуры какого-либо инертного тела, называется экстрагированием. Процесс извлечения вещества в этом случае состоит в том, что жидкий растворитель постепенно проникает внутрь пористого инертного тела и там растворяет включения твердого растворяемого вещества. Растворенное вещество диффундирует по освободившимся от твердого компонента порам, заполненным теперь раствором, в направлении наружной поверхности частиц и далее с поверхности частиц переходит в основную массу растворителя, который находится между частицами. [c.485]

Растворимая фаза полностью или частично заполняет поры нерастворимой (инертной) массы системы. Для ее извлечения необходима диффузия растворителя внутрь зерен сквозь лабиринт пор к поверхности растворимых частиц и обратная диффузия растворенного вещества через заполняющий поры раствор. Пористая инертная [c.36]

По окончании растворения твердого вещества процесс экстрагирования переходит в стадию извлечения раствора. В этот момент доля неизвлеченного компонента в пористых частицах составляет [c.51]

Пример 2.1. Рассматривается периодическое извлечение твердого растворимого компонента из неподвижного слоя сферических монодисперсных частиц. Радиус частиц = 0,4-10-з концентрация насыщения при неизменной температуре процесса С = 30 кг/м извлечение происходит чистым растворителем (Сн = 0), плотность и динамическая вязкость раствора неизменны и равны Р1 = 1,2-10 кг/м и М-= 1,4-10- Па-с порозиость слоя е = 0,4 высота слоя частиц х = 4 м пористость частиц материала ем = 0,5 плотность растворяемого вещества р,. = 4-10з кг/м= скорость растворителя в свободном сечении слоя ьи = 0,1 м/с коэффициент диффузии целевого компонента в растворителе Д = 3-10- м. /с. Требуется определить распределение компонента по высоте слоя материала в любой момент времени. [c.124]

Процесс извлечения твердого вещества (рис. X111-27) отличается тем, что в пористой частице имеется внешняя область, где извлекаемое вещество уже отсутствует (в пределах Го <5 / < / ), и внутренняя область, в которой это вещество еще сохраняется (в пределах 0<<г<1го). Стечением времени объем внешней области возрастает, а внутренней — уменьшается, причем в первой находится раствор, концентрация которого изменяется во времени от концентрации насыщения с а<. до концентрации С1 в основной массе жидкости. Во внутренней области растворения не происходит, так как попавший в нее растворитель быстро насыщается. [c.552]

Простейшей моде.тью для анализа кинетики извлечения твердого вещества из капиллярно-пористого тела яв1мется одиночный цилиндрический капилляр с инертными к жидкости стенками, заполненный дисперсными частицами (см. рис. 16.2.1.3). Пространство между частицами заполнено насьпценным раствором. По мере растворения граница между дисперсными частицами и свободным от них объемом капилляра перемещается в глубь капилляра, а растворенное вещество диффундирует к выходному отверстию капилляра. Модели процесса различной степени сложности и точности приведены в [3, 5, 21, 23, 24], Наиболее точная модель получена в [24] при решении дифференциального уравнения массопереноса [c.458]

Другая приближенная модель извлечения твердого вещества из слоя пористых частиц предложена Г.А. Аксельрудом [3, 5]. При ее разработке принят ряд допущений пористые шаровые частицы одинаковые и изотропные в диффузионном отношении, твердое вещество равномерно распределено по объему частиц, продольное перемешивание можно исключить (диффузионный критерий Пекле достаточно большой), основной вклад в массосодержание частиц вносит твердое вещество (массосодержанием раствора в порах частиц пренебрегаем). Последнее допущение основано на том, что в начш]ьный момент времени практически весь объем пор частицы занят твердым веществом, а в конце извлечения концентрация раствора в порах невелика. [c.469]

Рассмотрение кинетики извлечения вольфрама в раствор свидетельствует о том, что в ускорении процесса извлечения вещества из пористых частиц существенную роль играют мелкомасштабные пульсации среды, величина которых соизмерима с поперечным сечением пор. При этом относительное тангенциальное колебательное смещение частиц среды трансформируется в однонаправленное движение раствора, заменяя тем самым молекулярный перенос диффундирующих частиц вещества значительно более ускоренным конвективным переносом при наложении акустического поля. [c.361]

В практике экстрагирования всгречаются случаи, когда целевой компонент находится в инертном носителе как в виде раствора, так и в виде твердого вещества. Кинетика извлечения целевого компонента зависит от его агрегатного состояния и описывается различными уравнениями. Приведенные ниже теоретические модели не позволяют напрямую рассчитывать реальные процессы экстрагирования, однако они полезны для более глубокого понимания его механизма. Вместе с тем в ряде случаев удается отождествить частицы сырья с изотропными телами простейшей формы (шаром, пластиной, цилиндром) и, после экспериментального определения эффективных коэффициентов диффузии извлеченного компонента в реальных пористых телах, использовать модели для расчета промышленных аппаратов. [c.456]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология