Extrakce kapalina – kapalina - Liquid–liquid extraction

Extrakce rozpouštědlem.

Extrakce kapalina-kapalina ( LLE ), také známá jako extrakce a dělení rozpouštědlem , je metoda k oddělení sloučenin nebo kovových komplexů na základě jejich relativní rozpustnosti ve dvou různých nemísitelných kapalinách, obvykle ve vodě (polární) a organickém rozpouštědle (nepolární) ). Existuje čistý přenos jednoho nebo více druhů z jedné kapaliny do jiné kapalné fáze, obvykle z vodné do organické. Přenos je řízen chemickým potenciálem, tj. Jakmile je přenos dokončen, celkový systém chemických složek, které tvoří rozpuštěné látky a rozpouštědla, je ve stabilnější konfiguraci (nižší volná energie). Rozpouštědlo obohacené o rozpuštěnou látku (látky) se nazývá extrakt. Krmný roztok, který je vyčerpán v solutu (ách), se nazývá rafinát . LLE je základní technikou v chemických laboratořích, kde se provádí pomocí různých přístrojů, od separačních trychtýřů po protiproudá distribuční zařízení nazývaná usazovače směšovačů. Tento typ procesu se běžně provádí po chemické reakci jako součást zpracování , často včetně kyselého zpracování.

Termín rozdělování se běžně používá k označení základních chemických a fyzikálních procesů spojených s extrakcí kapalina -kapalina , ale v jiném smyslu může být pro něj plně synonymem. Termín extrakce rozpouštědlem může také odkazovat na separaci látky ze směsi přednostním rozpuštěním této látky ve vhodném rozpouštědle. V takovém případě je rozpustná sloučenina oddělena od nerozpustné sloučeniny nebo komplexní matrice.

Z hydrometalurgického hlediska se extrakce rozpouštědlem používá výhradně k separaci a čištění uranu a plutonia, zirkonia a hafnia, separaci kobaltu a niklu, separaci a čištění prvků vzácných zemin atd., Přičemž jeho největší výhodou je schopnost selektivně separovat dokonce velmi podobné kovy. Člověk získá vysoce čisté jednotlivé kovové toky „vytažením“ hodnoty kovu z „naloženého“ organického materiálu, přičemž hodnotu kovu lze vysrážet nebo ukládat. Odizolování je opakem extrakce: Přenos hmoty z organické do vodné fáze.

LLE je také široce používán při výrobě jemných organických sloučenin , zpracování parfémů , výrobě rostlinných olejů a bionafty a dalších průmyslových odvětvích. Patří k nejběžnějším počátečním separačním technikám, i když některé potíže mají za následek vytažení úzce souvisejících funkčních skupin.

Extrakce kapalina-kapalina je možná v nevodných systémech: V systému sestávajícím z roztaveného kovu v kontaktu s roztavenými solemi lze kovy extrahovat z jedné fáze do druhé. To souvisí s rtuťovou elektrodou, kde lze redukovat kov, kov se pak často rozpustí ve rtuti za vzniku amalgámu, který výrazně mění jeho elektrochemii. Například je možné, aby byly sodíkové kationty redukovány na rtuťové katodě za vzniku amalgámu sodíku , zatímco na inertní elektrodě (jako je platina) nejsou sodné kationty redukovány. Místo toho se voda redukuje na vodík. Ke stabilizaci emulze nebo třetí fáze lze použít detergent nebo jemnou pevnou látku .

Opatření účinnosti

Distribuční poměr

Při extrakci rozpouštědlem je distribuční poměr často uváděn jako měřítko toho, jak dobře je druh extrahován. Distribuce poměru ( Kd ) je rovna koncentraci části rozpuštěné látky v organické fázi dělené jeho koncentrace ve vodné fázi . V závislosti na systému může být distribuční poměr funkcí teploty, koncentrace chemických látek v systému a velkého počtu dalších parametrů. Všimněte si, že D souvisí s Δ G extrakčního procesu.

Někdy je distribuční poměr označován jako rozdělovací koeficient , který je často vyjádřen jako logaritmus . Všimněte si toho, že byl popsán distribuční poměr uranu a neptunia mezi dvěma anorganickými pevnými látkami ( zirkonolit a perovskit ). Při extrakci rozpouštědlem se dvě nemísitelné kapaliny protřepou dohromady. Více polárních rozpuštěných látek se přednostně rozpouští v polárnějším rozpouštědle a méně polární rozpuštěné látky v méně polárním rozpouštědle. V tomto experimentu se nepolární halogeny přednostně rozpouštějí v nepolárním minerálním oleji.

Přestože se distribuční poměr a rozdělovací koeficient často používají synonymně, nemusí tomu tak být. Rozpuštěné látky mohou existovat ve více než jedné formě v jakékoli konkrétní fázi, což by znamenalo, že rozdělovací koeficient (Kd) a distribuční poměr (D) budou mít různé hodnoty. Toto je důležité rozlišení, protože zatímco rozdělovací koeficient má pevnou hodnotu pro rozdělení rozpuštěné látky mezi dvě fáze, distribuční poměr se mění s různými podmínkami v rozpouštědle.

Po provedení extrakce kapalina - kapalina je třeba provést kvantitativní opatření ke stanovení poměru celkové koncentrace roztoku v každé fázi extrakce. Toto kvantitativní měřítko je známé jako distribuční poměr nebo distribuční koeficient.

Separační faktory

Separační faktor je jeden distribuční poměr dělený druhým; je to míra schopnosti systému oddělit dvě rozpuštěné látky. Pokud je například distribuční poměr pro nikl (D Ni ) 10 a distribuční poměr pro stříbro (D Ag ) je 100, pak je separační faktor stříbra/niklu (SF Ag/Ni ) roven D Ag /D Ni = SF Ag/Ni = 10.

Dekontaminační faktor

Toto se používá k vyjádření schopnosti procesu odstranit kontaminující látku z produktu. Pokud je například proces přiváděn směsí kadmia 1: 9 do india a produktem je směs kadmia a india v poměru 1:99, pak dekontaminační faktor (pro odstranění kadmia) procesu je 0,11 / 0,01 = 11.

Svahy grafů

Snadný způsob, jak vypracovat extrakční mechanismus, je kreslit grafy a měřit svahy. Pokud je pro extrakční systém hodnota D úměrná druhé mocnině koncentrace činidla ( Z ), pak bude sklon grafu log 10 ( D ) vůči log 10 ([[ Z ]]) dva.

Míry úspěchu

Úspěch extrakce kapalina -kapalina se měří pomocí separačních faktorů a dekontaminačních faktorů. Nejlepší způsob, jak porozumět úspěchu extrakční kolony, je prostřednictvím sady dat LLE (liquid -liquid equilibrium). Datovou sadu lze poté převést na křivku, aby se určilo chování rozdělování rozpuštěné látky mezi oběma fázemi v ustáleném stavu. Osa y je koncentrace rozpuštěné látky ve fázi extraktu (rozpouštědla) a osa x je koncentrace rozpuštěné látky ve fázi rafinátu. Odtud lze určit kroky pro optimalizaci procesu.

Techniky

Dávkové jednostupňové extrakce

To se běžně používá v malém měřítku v chemických laboratořích. Je normální použít oddělovací trychtýř . Procesy zahrnují DLLME a přímou organickou extrakci. Po ekvilibraci se extrakční fáze obsahující požadovanou rozpuštěnou látku oddělí pro další zpracování.

Disperzní mikroextrakce kapalina – kapalina (DLLME)

Proces používaný k extrakci malých množství organických sloučenin ze vzorků vody. Tento proces se provádí vstřikování malého množství vhodného extrakčního rozpouštědla (C 2 Cl 4 ) a dispergátoru rozpouštědla (aceton) do vodného roztoku. Výsledný roztok se poté odstředí, aby se oddělily organické a vodné vrstvy. Tento postup je užitečný při extrakci organických sloučenin, jako jsou organochloridové a organofosforové pesticidy, a také substituovaných benzenových sloučenin ze vzorků vody.

Přímá organická extrakce

Mícháním částečně organických rozpustných vzorků v organickém rozpouštědle (toluen, benzen, xylen) se organické rozpustné sloučeniny rozpustí v rozpouštědle a lze je oddělit pomocí dělicí nálevky . Tento proces je cenný při extrakci proteinů a konkrétně fosfoproteinů a fosfopeptidových fosfatáz.

Dalším příkladem této aplikace je extrakce anisol ze směsi z vody a 5% kyselinou octovou za použití etheru , potom anisol přejde do organické fáze. Obě fáze by pak byly odděleny. Kyselinu octovou lze poté z organické fáze vydrhnout (odstranit) protřepáním organického extraktu s hydrogenuhličitanem sodným . Kyselina octová reaguje s hydrogenuhličitanem sodným za vzniku octanu sodného , oxidu uhličitého a vody.

Kofein lze také extrahovat z kávových zrn a čajových lístků přímou organickou extrakcí. Fazole nebo listy mohou být namočeny v ethylacetátu, který příznivě rozpouští kofein, přičemž v původním vzorku zůstane většina příchuti kávy nebo čaje.

Vícestupňové protiproudé kontinuální procesy

Kontinuální protiproudý extraktor Coflore.

Ty se běžně používají v průmyslu ke zpracování kovů , jako jsou lanthanoidy ; protože separační faktory mezi lanthanoidy jsou tak malé, je zapotřebí mnoha extrakčních stupňů. Ve vícestupňových procesech je vodný rafinát z jedné extrakční jednotky přiváděn do další jednotky jako vodné krmivo, zatímco organická fáze se pohybuje v opačném směru. Proto tímto způsobem, i když je separace mezi dvěma kovy v každém stupni malá, může mít celkový systém vyšší dekontaminační faktor.

K separaci lanthanoidů byla použita vícestupňová protiproudá pole. Pro návrh dobrého postupu by distribuční poměr neměl být v extrakční části procesu příliš vysoký (> 100) ani příliš nízký (<0,1). Často se stává, že způsob bude mít část pro čištění nežádoucích kovů z organické fáze a nakonec část pro odizolování pro získání kovu zpět z organické fáze.

Mixér – osadníci

Baterie počítadla směšovačů je aktuálně propojena. Každá míchací a usazovací jednotka poskytuje jeden stupeň extrakce. Usazovač mixéru se skládá z prvního stupně, ve kterém se mísí fáze, a poté z fáze klidu, která umožňuje oddělení fází gravitací.

Ve vícestupňovém protiproudém procesu je instalováno více usazovačů směšovače se směšovací a usazovací komorou umístěnou na střídavých koncích pro každý stupeň (protože výstup usazovacích sekcí napájí vstupy míchacích sekcí sousedního stupně). Směšovače se používají, když proces vyžaduje delší dobu zdržení a když jsou roztoky snadno separovány gravitací. Vyžadují velký prostor zařízení, ale nevyžadují velký prostor nad hlavou a pro příležitostnou výměnu míchacích motorů vyžadují omezené možnosti vzdálené údržby. (Colven, 1956; Davidson, 1957)

4stupňová baterie směšovačů pro odběr protiproudu.

Odstředivé extraktory

Odstředivé extraktory se mísí a oddělují v jedné jednotce. Dvě kapaliny budou intenzivně míchány mezi spřádacím rotorem a nepohyblivým pouzdrem rychlostí až 6000 ot / min. To vytváří skvělé povrchy pro ideální přenos hmoty z vodné fáze do organické fáze. Při 200–2 000 g se obě fáze znovu oddělí. Odstředivé extraktory minimalizují rozpouštědlo v procesu, optimalizují množství produktu v rozpouštědle a úplně extrahují vodnou fázi. Extrakce protiproudu a křížového proudu se snadno vytvoří.

Extrakce bez chemické změny

Některé rozpuštěné látky, jako jsou vzácné plyny, lze extrahovat z jedné fáze do druhé bez nutnosti chemické reakce (viz absorpce ). Toto je nejjednodušší typ extrakce rozpouštědlem. Když se extrahuje rozpouštědlo, protřepou se dvě nemísitelné kapaliny dohromady. Více polárních rozpuštěných látek se přednostně rozpouští v polárnějším rozpouštědle a méně polární rozpuštěné látky v méně polárním rozpouštědle. Některé rozpuštěné látky, které na první pohled nevypadají během extrakční reakce, nemají distribuční poměr nezávislý na koncentraci. Klasickým příkladem je extrakce karboxylových kyselin ( HA ) do nepolárních médií, jako je benzen . Zde často platí, že karboxylová kyselina vytvoří v organické vrstvě dimer, takže se distribuční poměr změní v závislosti na koncentraci kyseliny (měřeno v každé fázi).

V tomto případě je extrakční konstanta k popsána k = [[ HA organický ]] 2 /[[ HA vodný ]]

Solvatační mechanismus

Pomocí extrakce rozpouštědlem je možné selektivně extrahovat uran , plutonium , thorium a mnoho prvků vzácných zemin z kyselých roztoků za použití správné volby organického extrakčního rozpouštědla a ředidla. Jedním rozpouštědlem použitým pro tento účel je organofosfát -tributylfosfát (TBP). Proces PUREX, který se běžně používá v jaderném přepracování, používá směs tri-n-butylfosfátu a inertního uhlovodíku ( petroleje ), uran (VI) se extrahuje ze silné kyseliny dusičné a zpětně se extrahuje (zbaví) pomocí slabého dusíku kyselina. Vytvoří se organický rozpustný komplex uranu [UO 2 (TBP) 2 (NO 3 ) 2 ], poté se organická vrstva nesoucí uran uvede do kontaktu se zředěným roztokem kyseliny dusičné; rovnováha je posunuta od organického rozpustného komplexu uranu směrem k volnému TBP a uranylnitrátu ve zředěné kyselině dusičné. Plutonium (IV) tvoří podobný komplex jako uran (VI), ale je možné odstranit plutonium více než jedním způsobem; redukční činidlo , které převádí plutonium na trojmocný oxidační stav může být přidána. Tento oxidační stav netvoří stabilní komplex s TBP a dusičnany, pokud není koncentrace dusičnanů velmi vysoká (ve vodné fázi je vyžadováno přibližně 10 mol/l dusičnanu). Další metodou je jednoduše použít zředěnou kyselinu dusičnou jako stripovací činidlo pro plutonium. Tato chemie PUREX je klasickým příkladem solvatační extrakce .

Zde v tomto případě D U = k TBP 2 [[NO 3 ]] 2

Mechanismus iontové výměny

Další extrakční mechanismus je známý jako mechanismus iontové výměny . Zde, když je iont přenesen z vodné fáze do organické fáze, je další iont přenesen opačným směrem, aby byla zachována rovnováha náboje. Tento dodatečný ion je často vodíkový ; u mechanismů iontové výměny je distribuční poměr často funkcí pH . Příkladem extrakce iontoměničové by extrakce americium kombinací terpyridinových a karboxylové kyseliny v terc - butyl- benzen . V tomto případě

D Am = k terpyridin 1 karboxylová kyselina 3 H+ −3

Dalším příkladem je extrakce zinku , kadmia nebo olova o di alkyl fosfinové kyseliny (R 2 PO 2 H) do nepolárního rozpouštědla , jako je například alkan . Která není polární rozpouštědlo upřednostňuje tvorbu náboje nepolárních kovových komplexů.

Některé extrakční systémy jsou schopné extrahovat kovy jak solvatačním, tak iontovýměnným mechanismem; příkladem takového systému je extrakce americium (a lanthanidu ) z kyseliny dusičné kombinací 6,6'- bis- (5,6-di pentyl -1,2,4-triazin-3-yl) -2 , 2'-bipyridin a 2-brom hexanové kyseliny v terc - butyl- benzen . Při vysokých i nízkých koncentracích kyseliny dusičné je poměr distribuce kovů vyšší než pro střední koncentraci kyseliny dusičné.

Extrakce iontových párů

Pečlivým výběrem protiiontu je možné extrahovat kov. Pokud je například koncentrace dusičnanů vysoká, je možné extrahovat americium jako komplex aniontových dusičnanů, pokud směs obsahuje lipofilní kvartérní amonnou sůl .

Příkladem, se kterým se „průměrný“ chemik setká s větší pravděpodobností, je použití katalyzátoru fázového přenosu . Jedná se o nabitý druh, který přenáší další ion do organické fáze. Ion reaguje a poté vytvoří další iont, který je poté přenesen zpět do vodné fáze.

Například k převodu acetátového aniontu do nitrobenzenu je zapotřebí 31,1 kJ mol −1 , zatímco energie potřebná na přenos chloridového aniontu z vodné fáze na nitrobenzen je 43,8 kJ mol −1 . Pokud je tedy vodnou fází v reakci roztok octanu sodného, zatímco organickou fází je nitrobenzenový roztok benzylchloridu , pak, když je katalyzátor fázového přenosu, mohou být acetátové anionty přeneseny z vodné vrstvy, kde reagují s benzylchlorid za vzniku benzylacetátu a chloridového aniontu. Chloridový anion se poté převede do vodné fáze. Přenosové energie aniontů přispívají k energii dané reakcí.

43,8-31,1 kJ mol -1 = 12,7 kJ mol -1 přídavné energie je dána z reakcí ve srovnání s energií, pokud by byla reakce provedena v nitrobenzenu pomocí jedné ekvivalentní hmotnost o tetraalkylamonium acetátu.

Typy vodných dvoufázových extrakcí

Polymer -polymerové systémy. V systému polymer -polymer jsou obě fáze generovány rozpuštěným polymerem. Těžkou fází bude obecně polysacharid a lehkou fází je obecně polyethylenglykol (PEG). Tradičně je použitým polysacharidem dextran . Dextran je však relativně drahý a výzkum zkoumal použití méně nákladných polysacharidů ke generování těžké fáze. Pokud je cílovou sloučeninou, která je separována, protein nebo enzym, je možné začlenit ligand k cíli do jedné z polymerních fází. Tím se zlepší afinita cíle k této fázi a zlepší se jeho schopnost rozdělit z jedné fáze do druhé. To, stejně jako absence rozpouštědel nebo jiných denaturačních činidel, činí extrakce polymer -polymer atraktivní možností pro čištění proteinů. Obě fáze systému polymer -polymer mají často velmi podobnou hustotu a velmi nízké povrchové napětí mezi nimi. Z tohoto důvodu je demixování systému polymer - polymer často mnohem obtížnější než odstranění směsi extrakcí rozpouštědlem. Metody ke zlepšení demixování zahrnují centrifugaci a aplikaci elektrického pole .

Systémy polymer -sůl. Vodné dvoufázové systémy mohou být také generovány generováním těžké fáze koncentrovaným solným roztokem. Použitá polymerní fáze je obecně stále PEG. Obecně platí, že kosmotropic sůl, jako je například Na 3 PO 4 se používá, však systémy PEG-NaCl byly zdokumentovány, když je koncentrace soli je dostatečně vysoká. Protože systémy polymer -sůl se snadno demixují, jsou snadněji použitelné. Při vysokých koncentracích solí však proteiny obecně buď denaturují, nebo se z roztoku vysráží. Systémy polymer -sůl tedy nejsou pro čištění proteinů tak užitečné.

Systémy iontových kapalin. Iontové kapaliny jsou iontové sloučeniny s nízkými body tání. I když nejsou technicky vodné, nedávný výzkum experimentoval s jejich použitím v extrakci, která nepoužívá organická rozpouštědla.

Purifikace DNA

Schopnost purifikovat DNA ze vzorku je důležitá pro mnoho moderních biotechnologických procesů. Vzorky však často obsahují nukleázy, které degradují cílovou DNA, než může být purifikována. Ukázalo se, že fragmenty DNA se rozdělí do světelné fáze systému separace polymer -sůl. Pokud jsou do polymerní fáze začleněny ligandy, o nichž je známo, že váží a deaktivují nukleázy, nukleázy se poté rozdělí na těžkou fázi a deaktivují se. Tento systém polymer -sůl je tedy užitečným nástrojem pro čištění DNA ze vzorku a současně jej chrání před nukleázami.

Potravinářský průmysl

Ukázalo se, že systém PEG – NaCl je účinný při dělení malých molekul, jako jsou peptidy a nukleové kyseliny. Tyto sloučeniny jsou často aromatickými nebo vonnými látkami. Tento systém by pak mohl být použit v potravinářském průmyslu k izolaci nebo odstranění určitých příchutí. Extrakce kofeinu se dříve prováděla extrakcí kapalina-kapalina, konkrétně přímá a nepřímá extrakce kapalina-kapalina (švýcarská vodní metoda), ale od té doby se přesunula k superkritickému CO 2, protože je levnější a lze ji provádět v komerčním měřítku.

Analytická chemie

V jedné fázi zpracování vzorku často existují nebo jsou nutné chemické látky, které interferují s analýzou. Některé monitorování vzduchu se například provádí nasáváním vzduchu skrz malou skleněnou trubičku naplněnou částicemi sorbentu, které byly potaženy chemikálií za účelem stabilizace nebo derivatizace požadovaného analytu. Povlak může mít takovou koncentraci nebo charakteristiky, že by poškodil přístrojové vybavení nebo narušil analýzu. Pokud lze vzorek extrahovat ze sorbentu pomocí nepolárního rozpouštědla (jako je toluen nebo sirouhlík) a povlak je polární (jako je HBr nebo kyselina fosforečná), rozpuštěný povlak se rozdělí do vodné fáze. Je jasné, že opak je pravdou také, s použitím polárního extrakčního rozpouštědla a nepolárního rozpouštědla k rozdělení nepolárního interferentu. Malý alikvot organické fáze (nebo v druhém případě polární fáze) lze poté vstříknout do přístroje pro analýzu.

Čištění aminů

Aminy (analogicky k amoniaku) mají na atomu dusíku osamocený elektronový pár, který může k atomu vodíku vytvořit relativně slabou vazbu. Proto platí, že za kyselých podmínek jsou aminy typicky protonovány, nesou pozitivní náboj a za zásaditých podmínek jsou typicky deprotonované a neutrální. Aminy s dostatečně nízkou molekulovou hmotností jsou spíše polární a mohou vytvářet vodíkové vazby s vodou, a proto se snadno rozpustí ve vodných roztocích. Deprotonované aminy na druhé straně jsou neutrální a mají mastné , nepolární organické substituenty, a proto mají vyšší afinitu k nepolárním anorganickým rozpouštědlům. Takové čisticí kroky je možno provádět tam, kde je vodný roztok aminu neutralizován zásadou, jako je hydroxid sodný, a poté protřepán v dělící nálevce s nepolárním rozpouštědlem, které je nemísitelné s vodou. Organická fáze se potom odstraní. Následné zpracování může získat amin technikami, jako je rekrystalizace, odpaření nebo destilace; následnou extrakci zpět do polární fáze lze provést přidáním HC1 a opětným protřepáním v dělicí nálevce (v tomto okamžiku by bylo možné amonný ion získat zpět přidáním nerozpustného protiiontu), nebo v kterékoli fázi lze reakce provádět jako součást chemická syntéza.

Extrakce rozpouštědlem při kolísání teploty

Extrakce rozpouštědlem při kolísání teploty je experimentální technika pro odsolování pitné vody. Byl použit k odstranění až 98,4% obsahu soli ve vodě a je schopen zpracovat hypersalinní solanky, které nelze odsolovat pomocí reverzní osmózy.

Kinetika extrakce

Je důležité zkoumat rychlost, jakou se rozpuštěná látka přenáší mezi oběma fázemi, v některých případech změnou doby kontaktu je možné změnit selektivitu extrakce. Například extrakce palladia nebo niklu může být velmi pomalá, protože rychlost výměny ligandů v těchto kovových centrech je mnohem nižší než u komplexů železa nebo stříbra .

Vodná komplexotvorná činidla

Pokud je ve vodné fázi přítomno komplexotvorné činidlo, může snížit distribuční poměr. Například v případě, že je jód distribuován mezi vodu a inertní organické rozpouštědlo, jako je chlorid uhličitý, pak přítomnost jodidu ve vodné fázi může změnit chemii extrakce.

Namísto konstanty se stává = k [[I 2 . Organické ]]/[I 2 . Vodný ] [[I - . Vodná ]]

Důvodem je, že jód reaguje s jodidem za vzniku I 3 - . I 3 - anion je příkladem polyhalogenidového aniontu, který je zcela běžný.

Návrh průmyslových procesů

V typickém scénáři bude průmyslový proces využívat extrakční krok, ve kterém jsou rozpuštěné látky přeneseny z vodné fáze do organické fáze; toto je často následováno fází praní, ve které jsou z organické fáze odstraněny nežádoucí rozpuštěné látky, poté fází stripování, ve které jsou požadované rozpuštěné látky odstraněny z organické fáze. Organická fáze může být poté zpracována, aby byla připravena k opětovnému použití.

Po použití může být organická fáze podrobena kroku čištění, aby se odstranily všechny degradační produkty; například v závodech PUREX se použitá organická fáze promyje roztokem uhličitanu sodného, ​​aby se odstranil případný přítomný dibutylhydrogenfosfát nebo butyldihydrogenfosfát.

Výpočty rovnováhy kapalina-kapalina

K výpočtu fázové rovnováhy je nutné použít termodynamický model jako NRTL, UNIQUAC atd. Odpovídající parametry těchto modelů lze získat z literatury (např. Dechema Chemistry Data Series, Dortmund Data Bank atd.) Popř . korelačním procesem experimentálních dat.

Zařízení

Separace fází v laboratorním měřítku LLE. Horní organický etherový roztok MTBE se extrahuje nižším alkalickým vodným roztokem hydrogenuhličitanu sodného, ​​aby se odstranila kyselina benzoová jako benzoátový aniont a v organické fázi zůstal nekyselý organický benzil (žluté barvy).

Zatímco extrakce rozpouštědlem se často provádí v malém měřítku syntetickými laboratorními chemiky pomocí separačního trychtýře , Craigova aparátu nebo technik založených na membráně, obvykle se provádí v průmyslovém měřítku za použití strojů, které navzájem spojují dvě kapalné fáze. Mezi takové stroje patří odstředivé stykače , extrakce na tenké vrstvě , rozprašovací kolony , pulzní kolony a usazovače míchadel .

Těžba kovů

Mezi metody těžby řady kovů patří:

Kobalt

Extrakce kobaltu z kyseliny chlorovodíkové pomocí Alamine 336 (tri -oktyl/decyl amin) v meta - xylenu . Kobalt lze extrahovat také za použití kyseliny Cyanex 272 { bis -(2,4,4 -trimethylpentyl) fosfinové} .

Měď

Měď může být extrahována pomocí hydroxyximů jako extrakčních činidel, nedávný dokument popisuje extrakční činidlo, které má dobrou selektivitu pro měď vůči kobaltu a niklu .

Neodym

Prvek vzácné zeminy neodym je extrahován di (2-ethyl-hexyl) fosforečnou kyselinou do hexanu mechanismem iontové výměny.

Nikl

Nikl lze extrahovat pomocí kyseliny di (2-ethylhexyl) fosforečné a tributylfosfátu v uhlovodíkovém ředidle (Shellsol).

Palladium a platina

K extrakci palladia a platiny byly použity dialkylsulfidy, tributylfosfát a alkylaminy.

Polonium

Polonium se vyrábí v reaktorech z přírodních 209 Bi , bombardovaných neutrony , čímž vzniká 210 Bi, které se pak rozpadá na 210 Po přes beta-minus rozpad. Konečné čištění se provádí pyrochemicky a následuje extrakce kapalina-kapalina vs hydroxid sodný při 500 ° C.

Zinek a kadmium

Zinek i kadmium se extrahují procesem iontové výměny, N, N, N ', N' -tetrakis (2 -pyridylmethyl) ethylendiamin (TPEN) působí jako maskovací činidlo pro zinek a extrakční činidlo pro kadmium. V modifikovaném procesu Zincex se zinek odděluje od většiny dvojmocných iontů extrakcí rozpouštědlem. K tomu se používá D2EHPA (di (2) ethylhexylfosforečná kyselina). Zinkový ion nahrazuje proton ze dvou molekul D2EHPA. K odizolování zinku z D2EHPA se používá kyselina sírová v koncentraci vyšší než 170 g/l (obvykle 240-265 g/l).

Viz také

Reference

Další čtení