Главная | Обратная связь

Периодическая простая экстракция

Простой экстракцией называется извлечение вещества одной или несколькими порциями свежего экстрагента периодически из одной и той же порции исходного раствора этого вещества.

Количество растворителя, необходимого для экстракции, определяется количеством раствора вещества, коэффициентом распределения, количеством вещества, заданной степенью извлечения.

Степень извлечения вещества после проведения простой экстракции можно легко оценить из отношения

(11)

 

где R – степень извлечения; (С₁ × V₁) – количество вещества, содержаще-гося в экстракте после экстракции, (моль/л × л = моль); (С₂ × V₂ ) – количество вещества, содержащегося в исходном растворе, моль.

При заданном коэффициенте распределения, как видно из уравнения (11), степень извлечения тем больше, чем больше объем экстракта, однако из закона распределения (10) следует, что при использовании определенного растворителя нужно проводить экстракцию не сразу всем его объемом, а несколько раз равными его частями. При этом количество вещества, оставшееся в растворе после n-го извлечения, можно вычислить по формуле, полученной из закона распределения Нернста – Шилова:

 

(12)

 

где x – количество вещества, оставшееся в растворе после n-го извлечения, г; х₀ – первоначальное количество растворенного вещества, г; К – коэффициент распределения; V – объем исходного раствора, мл; V₁ – объем растворителя, использованного на каждое извлечение, мл; n – число извлечений.

Практически проводят 3 – 4 экстракции (извлечения).

Во многих случаях при извлечении из водной фазы рекомендуется предварительно насыщать водный раствор какой-либо неорганической солью – проводить высаливание. При внесении в водный раствор неорганической соли растворимость извлекаемого вещества понижается, что благоприятствует процессу его перехода в органическую фазу. Кроме того, облегчается разделение слоев, уменьшаются потери растворителя. Экстракция может быть проведена и смешанными растворителями, например, с большой эффективностью используется смесь циклогексана с октиловым спиртом для экстракции фенола. Извлечение карбоновых кислот и органических оснований (аминов) осложняется процессами их ионизации в водной фазе. В общем виде перераспределение карбоновой кислоты между двумя растворителями при установлении равновесия можно представить так:

 

 

В этом случае для увеличения степени извлечения кислоту в водной фазе необходимо перевести в неионизированное состояние путем увеличения концентрации ионов водорода ([Н⁺]) при добавлении минеральной кислоты, то есть уменьшением рН среды. Вычисления показывают, что при рН < 3 слабые органические кислоты полностью находятся в неионизированном состоянии и при этих значениях рН-среды экстрагироваться будет максимальное количество кислоты.

При экстрагировании аминов органическими растворителями устанавливается равновесие

 

 

Поэтому увеличение рН-среды путем добавления щелочи увеличивает степень экстракции органического основания.

При экстракции амфотерных электролитов неполярными растворителями извлекаются только неионизированные молекулы. Степень экстракции и коэффициент распределения этих электролитов находятся в сложной зависимости от рН-среды.

Метод экстракции может быть использован для отделения одного вещества от другого.

Два вещества (с коэффициентами распределения К₁ и К₂) в идеальном случае распределяются между двумя жидкими фазами независимо друг от друга. Если различие в величинах их коэффициентов распределения достаточно велико, то такие вещества можно разделить при помощи экстракции. Для оценки трудности разделения введен фактор разделения b:

 

Оба вещества могут быть удовлетворительно разделены простой экстракцией, если b ³ 100. Для разделения смесей b £ 100 следует применять методы дробной экстракции.