ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные равновесные характеристики экстракционных процессов из "Жидкостные экстракторы" Для изображения составов трехкомпонентных систем используют равносторонний треугольник (рис. II. 1). Вершины треугольника соответствуют чистым компонентам А, В и С, стороны треугольника АВ, ВС и АС — двухкомпонентным смесям А и В, В и С, А и С, точки внутри треугольника — трехкомпонентным системам [например, точка g является фигуративной, т. е. характеризующ,ей состав смеси 70% (масс.) А, 20% (масс.) В и 10% (масс.) С]. Лучи Аа, ВЬ, Сс, проведенные из вершин треугольника, являются геометрическим местом фигуративных точек смесей с постоянным отношением содержаний двух других компонентов хц/хс, хд/хс, х хв, соответственно. Линии с1с1, ее, параллельные сторонам треугольника АС, ВС, АВ, являются геометрическим местом фигуративных точек смесей с постоянным содержанием В, А, С, соответственно. [c.23] Здесь Оа, Сь, Сс — масса смеси а, Ь, с, кг Ка, Хь, Хс — содержание любого компонента (А, В или С) в смеси а, 6 и с, % (масс.). [c.24] Эти же соотношения действительны при расслаивании смеси с на две сосуществующие фазы а н Ь. [c.24] Типовые тройные системы, имеющие наибольшее практическое значение, представлены на рис. П. 3. Здесь вершина треугольника А соответствует первичному растворителю, вершина В — экстрагируемому компоненту, вершина С — вторичному растворителю или экстрагенту. Линия аЬсйКй с Ь а — пограничная (бинодальная) кривая поле внутри этой кривой — область смесей, расслаивающихся на две сосуществующие фазы, состав которых выражается точками на кривой поле вне пограничной кривой — область нерасслаивающихся (гомогенных) растворов точка К — критическая левая часть пограничной кривой —ветвь рафинатов (первичного растворителя после извлечения из него экстрагируемого вещества) правая часть пограничной кривой — ветвь экстрактов отрезки аа, ЬЬ, сс, йй, соединяющие фигуративные точки сосуществующих фаз,— хорды равновесия (конноды). Угол наклона коннод показывает, в какой фазе более растворим распределяемый компонент. [c.24] Вид кривых распределения для двух основных типов систем и способ перехода от треугольных диаграмм к прямоугольным показан на рис. 11.4, где каждая хорда равновесия представлена одной точкой на кривой распределения. [c.25] Называемым коэффициентом распределения (определение см. ниже). [c.26] Каждая точка, лежащая на кривой распределения, характеризует равновесие концентрации в обеих фазах, и, следовательно, по ней можно определить коэффициенты распределения т во всем диапазоне концентраций. [c.26] Когда же величина т сильно изменяется с концентрацией раствора (неидеальные смеси), удобнее пользоваться изотермой экстракции (кривой равновесия), вид которой обычно устанавливается опытным путем. [c.26] Расчет равновесных характеристик экстракционных процессов осуществляется с целью определения количества экстрагента, состава получаемых экстракта и рафината и числа теоретических ступеней равновесия. В результате сопоставления значений показателей, рассчитанных для различных вариантов осуществления процесса экстракции (периодический, непрерывный, противоточный, с перекрестным током и т. д.), выбирают оптимальный вариант, а затем с учетом физико-химических свойств системы осуществляют дальнейшие расчеты, связанные с определением параметров работы экстракционного оборудо вания и его конструктивных размеров. [c.26] В технических расчетах экстракционных процессов широко используются графические методы, основанные на использовании прямоугольных и Треугольных диаграмм, в связи с тем, что аналитические методы определения числа теоретических ступеней экстракции разработаны лишь для систем с постоянной величиной коэффициента распределения и поэтому в ряде случаев дают только приближенные результаты. Наиболее часто аналитические методы расчета используют для предварительной оценки величины рассчитываемого показателя экстракционного процесса. [c.26] В результате взаимодействия фаз при экстракции получают фазу экстрагента, насыщенного извлекаемым компонентом,— экстракт и фазу, обедненную по извлекаемому компоненту,— рафинат. Схематически процесс экстракции изображен на рис. 11.5. Полное взаимодействие жидкостей в некотором объеме называют ступенью экстракции. Если растворы, покидающие ступень, достигают равновесных значений по распределяемому компоненту, то такую ступень называют теоретической или идеальной. [c.26] Величины Ув и Хв могут измеряться в мольных долях, % (масс.), г/л. [c.27] По значению коэффициента распределения судят об экстракционной способности экстрагента. Чем больше т, тем выше способность данного экстрагента извлекать целевой компонент. В экстракционных системах т=1-т- 10000. Коэффициент распределения зависит от температуры и концентрации компонента в исходном растворе. В разбавленных растворах т не зависит от концентрации. [c.27] Коэффициенты распределения определяют экспериментальным путем. Экстракцию ведут при длительном перемешивании в изотермических условиях (при постоянной температуре), тщательно разделяют фазы при тех же температурных условиях и отобранные пробы анализируют на содержание распределяемого компонента. [c.27] Коэффициент разделения показывает, во сколько раз отношение равновесных концентраций разделяемых компонентов в экстракте больше такого же отношения в рафинате. Для практических целей значение р должно быть не менее 1,5—2. [c.27] В современных экстракционных аппаратах значение к.п.д. ступени экстракции достигают 80—99%, поэтому число практических ступеней Л пр всегда больше теоретического числа ступеней Nt и равно Nnp = Nr/r. [c.29] Рассмотрим отдельные процессы в водной и органической фазах, влияющие на распределение вещества при катионообменной экстракции. [c.29] Значение pH экстракции возрастает при переходе от трехвалентных металлов к двухвалентным и одновалентным. Полная экстракция металлов наблюдается в области pH гидратообразования. В этом случае последовательность экстракции (экстракционный ряд) практически совпадает с последовательностью установленной при рНу . [c.30] Зависимости экстракции металлов нафтеновой кислоты приведены на рис. П. 6, из которого следует, что регулированием pH экстракции можно выделить Ре + и Си + селективно из сложного раствора. [c.30] Сопоставление зависимостей (II. 12) и (II. 7) показывает полную аналогию уравнений катионо- и анионообменной экстракции. В обоих случаях имеют место аналогичные зависимости от констант диссоциации экстрагента и экстрагированного соединения, а также от констант ионного равновесия. Отличие заключается в характере зависимости коэффициента распределения т от концентрации аниона-лиганда и от константы устойчивости Рк. [c.31] Вернуться к основной статье