ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Селективность и другие свойства экстрагентов из "Экстрагирование из твердых материалов" Экстрагенты (растворители) имеют различные свойства, которые используют в зависимости от механизма и технологических особенностей процесса экстрагирования. Так, например, для растворения, проводимого электрохимическим методом при очистке благородных и цветных металлов, большое влияние на скорость и эффективность процесса оказывает изменение состава раствора за счет введения в него активирующих ионов или поверхностно-активных веществ. [c.43] Выбор экстрагента в каждом конкретном случае представляет собой сложную задачу, поскольку при этом необходимо уметь определять или оценивать характер сил взаимодействия молекул экстрагента и растворяемого вещества. [c.43] Следует учитывать, что неорганические и органические вещества при растворении ведут себя по-разному. Неорганические вещества при растворении обычно распадаются на ионы и образуют электролиты, т. е. растворы, проводящие электрический ток. [c.43] В твердом состоянии молекулы неорганических веществ также состоят из отдельных аТомов (или различных групп атомов). Атомная структура была установлена примерно для 15000 кристаллических материалов с помощью рентгеноструктурного анализа. Тем же методом найдено, что структура кристаллов органических веществ совсем иная они состоят из молекул. В этом случае раствор вещества не будет проводить электрический ток, не будет электролитом. Кроме того, пар (газ) такого вещества также будет состоять из молекул и молекулы его в твердом, жидком или газообразном состояниях будут одинаковы. И только для растворов неэлектролитов имеет смысл изучать межмолекулярные силы. [c.43] Межмолекулярные силы традиционно делят на ориентационные, индукционные и дисперсионные. Ориентационные силы возникают между асимметричными (дипольными) молекулами при их электростатическом взаимодействии. Индукционные силы действуют между дипольной и недипольной молекулами при поляризации последней в поле, создаваемом дипольной молекулой. Дисперсионные силы образуются при таком взаимодействии молекул, когда в каждый момент времени электроны молекул создают заряд с дипольным моментом, который вызывает взаимное притяжение молекул, не зависящее от температуры. [c.43] ДЛЯ расчета энергии притяжения (см. правую ветвь кривой на рис. 2.1). [c.44] На больших расстояниях г действуют силы притяжения, на малых — отталкивания. При равновесии сил ( потенциальная яма — минимум на кривой взаимодействия) абсцисса минимума на кривой соответствует так называемому равновесному расстоянию, ордината — энергии связи. Если известна кривая Е = /(г), то можно определить свойства вещества. Например, кривые взаимодействия для пар атомов, входящих в разные молекулы, можно использовать для расчетов структур веществ. [c.44] В частности, найдено, что в молекуле бензола валентно связанные атомы расположены на расстоянии 1,4 А, а валентно не связанные атомы — на расстоянии 2,8 А. Отсюда можно сделать вывод о напряженности молекул бензола, так как не связанные валентно атомы в нем сжаты невалентными силами. [c.44] Оценку сил взаимодействия между молекулами неэлектролитов проводят по различным признакам 1) по величине энергии взаимодействия 2) по направленности 3). по числу одновременно взаимодействующих молекул 4) по радиусу действия 5) по распространенности в природе. При этом энергия взаимодействия (в кДж/моль) может быть 420 (сильное взаимодействие), 42—420 (среднее) и 40 (слабое). По направленности учитывают объемные и локальные взаимодействия, по числу одновременно вступающих в контакт молекул — коллективные и парные, по радиусу действия — дально-и близкодействующие. [c.44] Дальнодействующие силы проявляются между молекулами, находящимися на таком расстоянии одна от другой, когда можно пренебречь эффектом перекрывания их электронных облаков. Близкодействующие силы имеют место при соприкосновении частиц, т. е. йри перекрывании окружающих их электронных облаков. [c.44] Необходимо отметить, что теория слабых взаимодействий между молекулами в настоящее время развита еще недостаточно и не позволяет предсказывать селективность (избирательность) экстрагентов, т. е. их влияние на величину коэффициента распределения К. [c.45] В дальнейшем следует развивать исследования зависимости селективности и растворяющей способности экстрагентов от их химического строения и от строения извлекаемых компонентов, а на основе установленных закономерностей осуществлять поиск и синтез высокоэффективных экстрагентов с заданными свойствами. [c.45] Известны различные корреляции между селективностью и растворяющей способностью экстрагентов, а также влияние на селективность скелетной изомеризации молекул растворителей, однако имеющиеся зависимости не могут претендовать на универсальность. Например, для алифатических углеводородов наблюдаются линейные зависимости между величинами селективности различных экстр-агентов и их химическим строением. [c.45] Я-гептан з — ксилол—/ -октан 4 — бензол—циклогексан. [c.45] Основные требования к экстрагентам можно кратко сформулировать следующим образом 1) малая растворимость в компоненте-носителе исходной смеси (в первичном растворителе) 2) хорошая избирательность (селективность), т. е. способность извлекать из исходной смеси или материала только один (целевой) компонент или группу компонентов. [c.46] Для промышленного использования экстрагента необходимо, чтобы он дополнительно обладал 1) высоким коэффициентом распределения К, что дает возможность снизить расход растворителя на единицу исходной смеси (материала) 2) высоким коэффициентом диффузии О, что позволяет увеличить скорость процесса и, следовательно, уменьшить размеры экстрактора 3) невоспламеняемостью или узким пределом температур вспышки 4) некоррозионными свойствами по отношению к материалу аппаратуры 5) низкой температурой замерзания (или застывания) 6) безвредностью для здоровья обслуживающего персонала 7) низкой теплоемкостью, высокой летучестью, низкой теплотой испарения (для снижения затрат на регенерацию). [c.46] При выборе экстрагентов следует сравнивать такие их свойства как плотность, температура кипения и температура вспышки, давление насыщенных паров, показатель преломления, растворимость в воде и других средах и т. д. [c.46] При выборе растворителя необходимо также учитывать скорость испарения экстрагента. Если принять скорость испарения диэтилового эфира за I, то при одинаковых условиях сероуглерод будет испаряться в 1,8 раза медленнее, хлороформ — в 2,5, бензол — в 3, толуол — в 6,1, уайт-спирит — в 40—60, тетралин — в 190, этиленгликоль —в 2625 раз. [c.47] В качестве показателей взрыво- и пожароопасности органических растворителей используют температуры 1) вспышки 2) воспламенения 3) самовоспламенения. Температуру вспышки определяют экспериментально по существующим методикам (в открытом и закрытом тигле). К легковоспламеняющимся относят все растворители с температурой вспышки в открытом тигле не выше 66 °С и в закрытом тигле не выше 61 °С. Температурой вспышки считают самую низкую температуру, при которой над поверхностью жидкости образуются пары (или газы), способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость испарения еще недостаточна лщя устойчивого горения. [c.47] Температура воспламенения — это такая температура, при которой скоррсть испарения растворителя достаточна для устойчивого горения (после вспышки образующихся паров от источника зажигания). Температура воспламенения отличается от температуры самовоспламенения — самой низкой температуры растворителя, при которой резко увеличиваются скорости экзотермических реакций, возникает пламенное горение. [c.47] Вернуться к основной статье