Равновесие между фазами при экстракции

Очистка сточных вод методом экстракции. При относительно высоком содержании в сточных водах растворенных органических веществ, особенно продуктов, представляющих техническую ценность, эффективным методом очистки сточных вод во многих случаях является экстракция органическими растворителями. При контакте сточной воды и экстрагента по истечении достаточного времени наступает динамическое равновесие между концентрациями экстрагируемого вещества в водной фазе С и органической фазе (экстрагент) Сэ. Зависимость между равновесными концентрациями Св и Сэ для данного вещества и растворителя при постоянной температуре называется изотермой экстракции. В обш,ем случае изотермы экстракции различных веществ являются нелинейными. Однако в некоторых слу чаях, например для фенола и бутилацетата, можно считать, что отношение равновесных концентраций является величиной постоянной, зависящей от температуры, т. е. [c.337]

При рассмотрении методов расчета абсорбции и жидкостной экстракции ограничимся простыми случаями, когда процесс осуществляется в соответствии со схемами, показанными на рис. 111.1. Кроме того, будем считать, что в массопереносе участвует лишь один из компонентов системы. Тогда кажДую фазу можно считать бинарным раствором, состоящим из распределяемого компонента (вещество, участвующее в массопереносе) и инертного компонента (остальные вещества). Для характеристики составов фаз в этом случае достаточно указать концентрацию распределяемого компонента, а равновесие между фазами можно описать одной функцией — функцией [c.42]

Экстракция жидкостей. Распределение растворенного вещества между жидкими фазами определяется законом распределения Нернста отношение концентраций вещества, которое растворено в двух несмешивающихся и находящихся в равновесии жидких фазах при определенной температуре — величина постоянная, называемая коэффициентом распределения = К. [c.36]

Массообменные процессы обратимы, т. е. направление переноса компонентов смеси может изменяться в зависимости от рабочих условий (давления, температуры) и свойств разделяемой смеси. Перенос вещества прекращается при достижении состояния равновесия между фазами. К массообменным процессам относятся перегонка, ректификация, абсорбция, экстракция, адсорбция, сушка. [c.191]

При изменении содержания компонента В в смеси равновесные составы будут располагаться на других хордах равновесия. Последние перемещаются от стороны треугольника АС до критической точки К, соответствующей исчезновению поверхности раздела между фазами при их расслаивании, когда система становится гомогенной. Если концы хорд равновесия соединить так называемой бинодальной кривой, то она ограничит область площади треугольника, все точки которой соответствуют двухфазным (расслаивающимся) системам эта область является рабочей частью треугольной диаграммы. Остальная область, вне кривой, соответствует гомогенным системам, для разделения которых экстракция неприменима. [c.362]

В связи с указанными причинами сформулируем и решим задачу разработки алгоритма расчета азеотропно-экстрактивной ректификации в общем виде. При этом в задаче учитывается возможность расслаивания жидкой фазы по высоте колонны, допускается организация рециклов по любой из фаз как внутри отдельной колонны, так и в комплексе взаимосвязанных колонн с промежуточными и конечными декантаторами (рис. 7.19), расчет может вестись как при допущении равновесия между фазами, на тарелках, так и с учетом кинетики массопередачи, алгоритмы расчета обычной ректификации и экстракции являются частными случаями предлагаемого алгоритма [811. [c.355]

При использовании различных схем имитации непрерывной экстракции предполагается, что каждая операция периодической экстракции эквивалентна одной идеальной (теоретической) ступени, поэтому жидкости должны быть достаточно хорошо перемешаны. Для смещения можно применять лабораторные трясучки , однако и при простом встряхивании руками равновесие достигается очень быстро. Было показано например, что 50 переворачиваний пробирки с экстрагируемой смесью в течение 1,5 мин при невысокой вязкости жидкостей достаточно для достижения равновесия между фазами. Равновесие достигается быстрее, если энергично перемешиваемой смеси давать возможность несколько раз отстаиваться. Это обусловливается перемешиванием при коалесценции капель. В некоторых системах чересчур энергичное перемешивание может привести к установлению ложного равновесия вследствие адсорбции распределяемого вещества на поверхности раздела фаз . Иногда, например при разделении металлов, может протекать медленная химическая реакция между экстрагентом и распределяемым веществом. В таких системах нужно предварительно исследовать скорость приближения к равновесию. [c.406]

Простейшим вариантом динамической экстракции является непрерывная экстракция из одного и того же объема. Растворитель непрерывной струей подается в экстракционный объем, из которого непрерывно удаляется экстракт. При условии равновесия между фазами и постоянства коэффициента распределения [c.147]

Равновесие между фазами. Определение оптимальных условий проведения процесса экстракции, направленный поиск экстрагентов, комплексообразователей невозможны без знания теории экстракции. Отсутствие теории приводит к малоэффективным поискам, к опробыванию многих тысяч различных реагентов, многих соотношений концентраций веществ и т. д. К сожалению, из-за отсутствия исчерпывающей теории растворов полная теория экстракции не существует. Впрочем, может быть дано термодинамическое описание экстракционной системы. [c.108]

При извлечении урана аминами равновесие между фазами устанавливается очень быстро, причем вне зависимости от формы амина в органической фазе. В присутствии железа в водной фазе или других аминов в органической фазе равновесие устанавливается немного медленнее. Таким образом, продолжительность процесса. экстракции во всех случаях лимитируется временем расслаивания фаз и обычно не превышает 30 сек. [c.177]

Недостатком метода щелочной экстракции является обратимость реакции защелачивания, в результате чего, по мере накопления меркаптанов в щелочном растворе, устанавливается равновесие, препятствующее дальнейшей экстракции меркаптанов. Кроме того, экстракции препятствует низкая растворимость тяжелых меркаптидов в воде. В имеющихся в литературе материалах речь идет о распределении общего количества меркаптанов и меркаптидов между органической и водно-щелочной фазами. Данные о распределении меркаптидов между этими фазами или данные о растворимости меркаптидов в углеводородах в литературе отсутствуют. [c.18]

Разработан подход к математическому описанию равновесий процессов диссоциативной экстракции. В качестве иллюстрации рассмотрено распределение слабых органических кислот между органической и водной фазами, [c.190]

Такие широко известные методы разделения, как дистилляция, кристаллизация, экстракция и адсорбция основаны на изменении фазовых равновесий. В этих процессах молекулы веществ, образующих смесь, переходят через границу раздела, стремясь к такому распределению между фазами, при котором в каждой из них устанавливается постоянная равновесная концентрация. [c.7]

Процессы экстракции направлены в сторону химического равновесия между водной и органической фазами, поэтому они в принципе обратимы и, как всякие обратимые реакции, могут сдвигаться в желаемом направлении теми или иными средствами. Скорость экстракции может лимитироваться или скоростью химической реакции, или диффузией, или зависеть от скоростей обоих этих процессов. [c.317]

В четвёртом разделе приведены основные уравнения расчета равновесия фаз многокомпонентной смеси, учета эффективности массообмена между фазами. Изложены основные уравнения и алгоритмы расчета процессов ректификации, абсорбции, экстракции. [c.3]

Можно провести аналогию между этим процессом и противоточной экстракцией. Капля воды, находящаяся в порах диатомита, в первом приближении представляет собой миниатюрную делительную воронку с водной фазой. Второй фазой является протекающий бутанол. При равномерном потоке равновесие между обеими фазами непрерывно обновляется на [c.443]

На рис. 3.4 изображено устройство для стриппинга водных растворов с непосредственным вводом паровой фазы в хроматограф. Проба водного раствора (2—10 мл), вводимая в верхнюю часть приспособления, продавливается током газа-носителя через четыре обогреваемые камеры, стекая по их стенкам тонкой пленкой, что способствует быстрому установлению равновесия. Условия обмена между фазами в устройстве с четырьмя камерами приблизительно соответствуют четырехкратной последовательной газовой экстракции. Перешедшие в паровую фазу примеси увлекаются газом-носителем в хроматографическую колонку. Внутренний объем приспособления не должен превышать максимально допустимого для данной хроматографической колонки объема газовой пробы. Степень извлечения большинства углеводородов и галогенпроизводных в таких условиях составляла 0,8—0,98, а минимально определяемая концентрация (при пробе воды 10 мл) 10 % [12]. Возможна работа не только с водными растворами, но и с гомогенизированными биосубстратами. [c.113]

Очень часто экстракция веществ происходит благодаря химическим реакциям между извлекаемым компонентом и экстрагентом [5, 10, 1491. Так, для успешного извлечения электролитов из водной фазы необходимо, чтобы экстрагент образовывал химическую связь, достаточную для компенсации эффекта гидратации ионов, а часто также и эффекта диссоциации веществ на ионы [5, 149]. Реакции такого рода можно назвать реакциями, обусловливающими экстракцию, или реакциями образования экстрагируемого соединения. Так как для экстракции обычно используют органические растворители с низкой диэлектрической проницаемостью, полученные соединения практически не диссоциируют на ионы в органической фазе. Если до экстракции в каждой из фаз существовало химическое равновесие между различными формами извлекаемого вещества, то образование экстрагируемого соединения и его перенос между фазами вызывают нарушение этого равновесия, а следовательно. приводят к протеканию химических реакций в фазах. Заме- [c.379]

В работе [133] были получены данные о скорости экстракции и, Ри, Ки и 2г из нитратных сред растворами ТБФ. Опыты проводились в центробежном экстракторе. Было установлено, что экстракция и и Ри происходит быстрее, чем Ии и 2г, скорость извлечения которых определяется химическими превращениями. Эти медленные стадии не связаны с актом образования экстрагируемого соединения, а обусловлены малоподвижными равновесиями между различными формами извлекаемого вещества в водной фазе. В некоторых случаях это явление можно использовать для отделения одних элементов от других. [c.409]

Массопередача при экстракции. В любом из сечений колонны встречающиеся друг с другом фазы рафината и экстракта неравновесны, поэтому между ними возникает процесс массообмена — переход вещества В путем диффузии из фазы рафината в фазу экстракта. Предел этого перехода — состояние равновесия между [c.164]

Теоретической, или идеальной, ступенью является ступень, на которой продолжительность взаимодействия между фазами достаточна для достижения равновесия между ими. Таким образом, экстракт и рафинат, покидающие теоретическую ступень, представляют собой растворы, находящиеся в равновесии друг с другом. Существует много модификаций и комбинаций смесителей и отстойников, применяемых для проведения процессов экстракции. Идеальная ступень схематично будет обозначаться в дальнейшем кружком, как показано на рис. 102. [c.224]

Методы разделения, основанные на равновесии между двумя жидкими фазами. К методам этой группы относятся экстракция органическими растворителями и электролиз на ртутном катоде. Преимуществом данных методов, по сравнению с осаждением, является то, что при этом мало захватывается посторонних веществ. Это обусловлено тем, что поверхность раздела двух фаз невелика и легко подвижна. Электролиз на ртутном катоде представляет собой часть электровесовых методов и рассматривается в общем курсе количественного анализа. [c.44]

Каждая ступень такого экстрактора состоцт из смесителя I, где происходит собственно процесс экстракции при интенсивном перемешивании фаз, и отстойника 2, в котором осуществляется отделение экстракта от рафината. В смесителе происходит полное смешение фаз (т. е. этот аппарат работает по модели идеального смешения-МИС) и вследствие этого в смесителе обычно достигается состояние равновесия между фазами. Таким образом, в одной ступени фазы двг жу ся прямоточно по отношению друг к другу, в то время как в целом в усга1.овке создается противоточное движение фаз. [c.158]

При достижении в первой ступени равновесия между фазами получаются экстракт Е1 и рафинат Нь Последний поступает во вторую ступень, куда направляется также экстракт Ез из третьей ступени. При достижении равновесия из второй ступени выходят экстракт Ег и рафинат R2, отвечающие ноде НгЕг. Точка Еа находится на пересечении продолжения прямой 0 1 с правой ветвью бинодали. Таким образом, на диаграмме первой теоретической ступени экстракции соответствует фигура, ограниченная прямыми Р Е1 и Я Е2 и кривой Е1Е2. Аналогичным образом вторая ступень соответствует фигуре 2 2- з. Ступенчатое построение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут желаемый конечный состав рафината Яп- Так определяется необходимое число теоретических ступеней экстракции. Соотнощение расходов экстрагента и исходной смеси определяется как отношение отрезков ЕМ1М5. Точка М находится на пересечении ЕхНп и Р8. Чем меньше относительный расход экстрагента, тем ближе точка М к точке Е и тем больше содержание распределяемого компонента С в экстракте Е[, а также число необходимых теоретических ступеней экстракции. Соответственно с этим точка О приближается к стороне треугольника АС. Минимальный расход экстрагента, соответствующий бесконечно большому числу ступеней экстракции, определяется таким положением точки О, при котором линия (г = 1,2,3,. ... п) [c.573]

Вопросы, связанные с процессом массопередачи при экстракции, основные характеристики экстракционных аппаратов и методы их расчета рассматривались в ряде опубликованных работ [1—7]. При этом основное внимание уделялось анализу работы экстракционных колонн, в которых равновесия, между фазами обычно не достигается и характер процесса определяется массопередачей между фазами. Важнейшую роль при этом играют гидродинамические характеристики, и найденные закономерности имеют сложный вид и нолуэмпирическнй характер. Однако иногда, например при использовании экстракционных аппаратов ступенчатого типа с эффективным перемешиванием фаз, распределение экстрагируемых веществ практически полностью соответствует равновесному. Кроме того, в некоторых системах, особенно при разделении смесей веществ в низких концентрациях, с достаточно хорошим приближением можно считать коэффициенты распределения разделяемых компонентов практически постоянными. В таких случаях дело значительно упрощается и расчет экстракционной системы можно производить без учета диффузионных и гидродинамических явлений. [c.143]

Основным недостатком противоточной кристаллизации и з расплава является сравнительная трудность осуществления самого процесса, в частности, трудность в создании достаточно большого и однородного потока твердой фазы по высоте кристаллизационной колонны. Кроме того, диффузионные процессы в системе твердая фаза — жидкость протекает значительно медленнее, чем, например, в системе жидкость — жидкость (экстракция) или в системе жидкость —пар (ректификация). Это может привести к тому, что даже при выбранных оптимальных условиях равновесие между фазами в кристаллизационной колонне будет достигаться по существу лищь на границе их раздела. В результате в ряде случаев средний состав кристаллов твердой фазы при их прохождении по колонне в противотоке с расплавом будет изменяться мало, что соответственно будет обусловливать больщую величину ВЭТТ. [c.108]

Непрерывный противоточ-ный процесс, например дистилляцию или экстракцию,. можно представить теоретически, а иногда и практически осуществить, если провести ряд отдельных ступеней — элементарных процессов, с установлением полного равновесия между фазами и последующим разделением фаз. Каждая такая ступень называется теоретической ступенью, или тарелкой. В колонке, заполненной насадкой, фазы находятся в непрерывном движении и установление поллого равновесия невозможно. В таких случаях длина колонки, на которой достигнуто такое же разделение, как и на теоритической тарелке, называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке , или ВЭТТ. [c.158]

Серия кривых изменения э( ективности экстракции урана в зависимости от времени контакта фаз показана на рис. 2. Для системы 0,011 М раствор уранилнитрата — 2 М азотная кислота — 1,1 М ТБФ в смеси предельных углеводородов (ПУВ) (температура кипения 110—270° С) при скорости вращения центробежного экстрактора п = 1300 об мин время практически полного массоперехода равно 6 сек, при п = 2500 об1мин оно составляет 2,1 сек, а при п = 4000 об/мин равновесие между фазами наступает уже за 0,8 сек. Это значительно меньше, чем время наступления равновесия для той же системы при перемешивании в гравитационном поле, которое, по данным ряда работ, составляет десятки секунд. [c.274]

В некотором отношении этот метод имеет много обш,его с рассмотренными нами ранее методами разделения смесей путем ректификации и экстракции ( 122 и 130). Как н в тех случаях, метод основан в сущности на изменении различия в содержании данного комЬонента в двух взаимодействующих фазах—от минимального (при первоначальном равновесии между этими фазами) до значительного (на выходе фаз из аппарата). Это достигается благодаря соответсгвующей форме проведения процесса, когда за одну операцию прн постепенном изменении условий (в данном случае концентрации компонента) равновесие сдвигается и происходит перераспределение компонента. Однако названные методы обладают и существенным различием. В то время как методы ректификации и экстракции обычно применяются в форме непрерывных методов со встречным перемещением взаимодействующих потоков материалов, при хроматографическом методе поглотитель не перемещается в колонке, т. е. вместо принципа противотока здесь применяется принцип фильтрации через покоящийся слой поглотителя, и в соответствии с этим процесс требует периодической за1руэки и выгрузки поглотителя, т. е. является не непрерывным, а периоди ческим. [c.374]

Диссоциативная экстракция может быть определена как гетерогенный хемосорбционный процесс, включающий в сёбя совокупность физических и химических равновесий, существующих как внутри фазы, так и между фазами. Математическое описание равновесия для систем диссоциативной экстракции возможно путем составления системы уравнений, описывающих фазовые и химические равновесия, дополненной уравнениями материального баланса на ступени. При этом адекватность описания системы зависит как от соответствия выбранного механизма реальным взаимодействиям, так и от полноты описания физического и химического факторов. Попытки обосновать адекватность модели равновесия только на языке химических взаимодействий могут привести к выдвижению формальных гипотез о присутствии в системе комплексов и соединений, не идентифицированных в действительности. В то же время возможности физического подхода ограничены отсутствием строгих теоретических выражений для коэффициентов активности, позволяющих объяснить отклонения от идеальности с помощью теории растворов. [c.80]

В химической технологии большое значение имеют процессы диффузионного обмена веществом между фазами. Сюда относятся с одной стороны перегонка (ректификация) жидких смесей,сдругой, — процессы абсорбции (поглощения газов жидкостями) и экстракции (переноса вещества меящу двумя несмешивающими ся яшдкими фазами). Перегонка представляет собой многократное повторение процессов испарения и конденсации при переменном составе жидкой смеси. Поглощение газа жидкостью подобно процессу конденсации, с той лишь разницей, что к диффузионному сопротивлению газа добавляется диффузионное сопротивление конденсированной фазы. Если абсорбция не сопровождается медленными химическими реакциями, то на поверхности устанавливается равновесие между концентрациями диффундирующего вещества в газовой и жидкой фазах. При стационарном протекании процесса он может быть описан моделью двух пленок газовой и жидкой. Как и всегда в подобных случаях, действует закон сложения последовательных сопротивлений [c.166]

Отдельные главы посвящаются протолитическим, окислительно-восстановительным реакциям, реакциям комилексообоазования, равновесию между жидкой и твердой фазами, экстракции. [c.2]

При контакте сточной воды и экстрагента по истечении достаточного времени наступает динамическое равновесие между коицентрациямн экстрагируемого вещества в водной Св и органической Сэ фазах. Зависимость между равновесными концентрациями Св и Сэ для данного вещества или смеси веществ и растворителя при постоянной температуре называется изотермой экстракции. В общем случае изотермы экстракции различных [c.65]

Весьма интересен метод приготовления Pu(V), предложенный Маркиным и Мак-Кеем [536] и основанный на быстром установлении равновесия между ионами плутония по реакции (22) (стр. 55). Равные объемы растворов Pu(VI) и Pu(lII) в 0,2 М HNO3 с концентрацией каждого компонента 2 мг/мл смешивают в присутствии 0,1%-ного раствора дибутилфосфата в бензоле. Образующийся в процессе реакции между Pu(Vl) и Pu(lll) четырехвалентный плутоний экстрагируется в органическую фазу, а пятивалентный плутоний остается в водном слое. Pu(Vl) и Pu(lll) полностью превращаются в Pu(IV) и Pu(V) благодаря выводу Pu(lV) из системы. Как показали спектрофотометрические измерения, после 15-минутной экстракции в водной фазе оставался только Pu(V). [c.67]

Дитизон используют как титрант и одновременно как индикатор при двухфазном титровании солей некоторых металлов [88]. Отмеренный объем исследуемого водного раствора, содержащего определяемый катион, помещают в делительную воронку, доводят pH до значения, необходимого для образования и экстракции дитизоната данного металла. Из бюретки вводят небольшими порциями зеленый стандартный приблизительно 10 М раствор дитизона в четыреххлористом углероде и взбалтывают 20—30 с. Этого времени достаточно, чтобы установилось равновесие между двумя фазами. Образующийся дитизонат окрашивает органическую фазу в красный, красно-фиолетовый, иногдя в желтый цвет. Главную массу экстракта удаляют из делительной воронки (не затрагивая водной части), вводят новую порцию титранта, снова взбалтывают и снова удаляют экстракт. Пока в водном растворе имеется соль данного металла, экстракт приобретает цвет соответствующего дитизоната. Окончанием титрования признается момент, когда окраска экстракта окажется либо зеленой, либо смешанной, т. е. обусловленной одновременным присутствием и дитизоната, и избытка дитизона. [c.73]

Этот способ, как специальный способ разделения жидких смесей, можно в какой-то мере срав1шть с процессом экстракции, при которой в качестве растворителя используют воду. Паровая фаза, образовавшаяся при дистилляции с водяным паром, при конденсации дает дистиллат, который расслаивается на две фазы. Между фазами в соответствии с коэффициентом распределения устанавливается равновесие третьего компонента, присутствующего в смеси. Поэтому из органической фазы дистиллата как и при экстракции в воду переходят те компоненты, которые растворимы в воде. Дистилляцию с водяным паром используют также для очистки высококипящих, но растворимых в воде веществ от нелетучих примесей, например, при производстве глицерина, В этих случаях для дистилляции может использоваться только перегретый пар. Кроме [c.56]