Чем больше величина R, тем эффективнее процесс экстракции.

Обычно, считается, что извлечение проведено практически полностью (т.е. количественно), если R ≥ 99,9%. Если же R < 99,9%, то экстракционное извлечение повторяют.

 

Влияние объема экстрагента и числа экстракций на процессы экстракции.

Как уже отмечалось, экстракция веществ из одной жидкой фазы (обычно водной) в другую жидкую фазу (органическую) тем эффективнее, чем больше степень извлечения R. Выясним, как влияют на величину R объем экстрагента и число экстракций..Зависимость степени извлечения R от объема исходной водной фазы V_водн объема экстрагента V_орг и числа n последовательных экстракций одинаковым объемом V_орг описывается соотношением:

 

где D – коэффициент распределения.

Анализ формулы приводит к практически важным следствиям:

1. чем больше число экстракций n, тем выше степень извлечения экстрагируемого вещества.

2. чем больше объем органической фазы экстрагента, т.е. чем выше отношение V_орг/V_водн, тем больше степень извлечения экстрагируемого вещества (при неодинаковых объемах органической и водной фаз).

3. увеличение числа экстракций сильнее влияет на степень извлечения экстрагируемого вещества, чем увеличение объема экстрагента в то же число раз, поэтому одну и ту же степень извлечения можно получить, уменьшая объем экстрагента V_орг, но увеличивая число экстракций n. Обычно применяют 5-6 последовательных экстракций (делят экстрагент на 5-6 частей). Если коэффициент распределения достаточно велик (D > 100), то для практически количественного извлечения экстрагируемого вещества в органическую фазу бывает достаточно одной экстракции.

 

Органические растворители, используемые в процессе экстракции

Для экстракции органических веществ и координационных соединений элементов используют органические растворители различной природы:

1. углеводороды

а) гексан

б) циклогексан

в) бензол

г) толуол

2. хлороформные углеводороды

а) хлороформ

б) четыреххлористый углерод

в) хлорбензол

3. спирты

а) изоамиловый

б) бутиловый

в) изобутиловый

г) циклогексанол

4. простые и сложные эфиры

а) диэтиловый эфир

б) амилацетат

в) бутилацетат

5. кетоны

а) метилизобутилкетон

б) метилэтилкетон

в) циклогексанон

 

Природа органического растворителя в ряде случаев оказывает существенное влияние на экстракцию. Важны диэлектрическая проницаемость растворителя, его сольватирующая способность, способность участвовать в кислотно-основных взаимодействиях.

 

Экстракция типа твердое тело – жидкость

В фармации, кроме экстракции из жидкой фазы, широко применяется экстракция из твердой фазы, например для извлечения из растительного сырья различных масел и других физиологически активных веществ. Такой вид экстракции называется экстракцией типа твердое тело – жидкость.

Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость – это извлечение одного или нескольких компонентов из сложного твердого тела путем избирательной растворимости.

В качестве растворителя применяется жидкость (экстрагент), в которой хорошо растворяется извлекаемый компонент и плохо – другие составляющие твердого тела.

Известны примеры, когда второй фазой (экстрагентом) может быть расплав какого-либо органического вещества (например, нафталин), содержащий органический реагент. После распределения вещества фазы охлаждают, расплав застывает, и его отделяют от водной фазы. В некоторых экстракционных системах органическая или водная фаза может расслаиваться с образованием трехфазной системы, причем одна из фаз – часто очень небольшая по объему – содержит практически все экстрагируемое соединение.

ЭТАЛОНЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1

Рассчитайте коэффициент распределения D фенола между водой и хлороформом при 25°С, если концентрация фенола в воде и хлороформе соответственно равны ΣС_водн. = 0,0737; ΣС_орг. = 0,254 моль/л.

Решение:

Аналитическая концентрация – это суммарная концентрация данного вещества в растворе. В соответствии с формулой можно записать:

Задача 2

<Определите степень извлечения йода однократной экстракцией сероуглеродом из водной фазы при 25°С, если аналитическая концентрация йода в водной и органической фазах, находящихся в равновесии равна 25,71•10^-5 и 0,1676 моль/л соответственно. Объёмы водной и органической фазы равны.

Решение:

Вначале вычислим коэффициент распределения йода:

 

Теперь по формуле найдём степень извлечения йода с сероуглеродом из водного раствора:

 

 

Задача 3

<При ><экстракции ><микроколичеств ><олова(I><V) ><диэтиловым ><эфиром ><из ><водных >< ><солянокислых >< ><(с(НС1) >< ><= >< ><6 >< >< ><моль/л) >< ><растворов >< >< ><коэффициент ><распределения ><олова(IV) ><D(Sn(IV)) ><= ><0,71. ><В ><присутствии ><в ><водном ><растворе ><железа(III) >< >< >< ><коэффициент >< >< ><распределения >< >< >< ><олова(IV) >< >< >< ><возрастает >< >< ><до ><D(Sn(IV)) ><= ><3,77 ><за ><счет ><соэкстракции.>

<Рассчитайте ><степень ><извлечения ><R ><олова(IV) ><при ><отсутствии ><и ><в ><присутствии ><железа (III) ><в ><водном ><растворе, ><если ><объем ><водного ><раствора ><равен ><объему ><экстрагента ><— ><органической ><фазы.>

< Решение:

><Согласно ><формуле, ><><степень ><извлечения>:

<><Поскольку ><по ><условию ><V><_водн>< ><=V><_opr><, ><то:>

<><Следовательно, ><при ><отсутствии ><в ><растворе ><железа(III) >

<><В ><присутствии ><в ><растворе ><железа(III)>

<Таким ><образом, ><железо(III) ><способствует ><увеличению ><степени ><извлечения ><микроколичеств ><олова(IV) ><из ><солянокислых ><водных ><растворов ><почти ><в ><два ><раза ><(соэкстракция).>

 

Задача 4

<Определите, ><как ><изменится ><степень ><извлечения ><олова(IV) ><диэтиловым ><эфиром, ><если ><в ><предыдущем ><примере ><объем ><экстрагента ><а) ><уменьшить ><в ><10 ><раз ><или ><б) ><увеличить ><в ><10 ><раз ><по ><сравнению ><с ><объемом ><водной ><фазы.>

< Решение:

><a) >

<><так ><как ><.>

<При ><отсутствии ><железа ><(III) ><степень ><извлечения ><олова(IV)>

<><><><><><><><В ><присутствии ><железа ><(III) ><степень ><извлечения ><олова(IV)>

<Таким ><образом, ><степень ><извлечения ><олова(IV) ><из ><водных ><солянокислых ><растворов ><падает ><с ><уменьшением ><объема ><органической ><фазы ><(экстрагента).>

 

<б) >

<><так ><как ><.>

<При ><отсутствии ><железа ><(III) ><степень ><извлечения ><олова(IV) ><равна>

<><><><><><><>< ><В ><присутствии ><железа ><(III) ><степень ><извлечения ><олова(IV) >

<следовательно, ><степень ><извлечения ><олова(IV) ><из ><водных ><солянокислых ><растворов ><возрастает ><с ><увеличением ><объема ><органической ><фазы ><(объема ><экстрагента).>

Задача 5

<<><Коэффициент ><распределения ><йода ><I><₂>< ><между ><хлороформом ><и ><водой ><при ><25><°С ><составляет ><D(I><₂><) ><=133. ><Определите ><отношение ><объемов ><органической ><и ><водной ><фаз ><( ><><), ><при ><котором ><степень ><извлечения ><иода ><из ><водного ><раствора ><в ><хлороформ ><составит <R(I><₂>)>< ><= ><99,9%.>

< Решение:

><В ><соответствии ><с ><формулой>

<><в ><данном ><случае:>

<><Решая ><это ><уравнение ><относительно ><><, ><получаем: >

<Следовательно, ><чтобы ><добиться ><степени ><извлечения ><иода ><из ><водного ><раствора ><в ><хлороформ, ><равной ><99,9 ><%, ><при ><однократной ><экстракции ><необходимо, ><чтобы ><объем ><органической ><фазы ><был ><больше ><объема ><водной ><фазы ><в ><1/0,13 ><~ ><7,7 ><раза.>

Задача 6

Определите, сколько потребуется последовательных экстракций (n) для извлечения на 99,9% йода из водного раствора хлороформом, если объём органической фазы, используемой каждый раз для экстракционного извлечения, в 10 раз больше объёма водной фазы <( ><>).

<Степень ><извлечения ><йода, ><как ><и ><в ><предыдущем ><примере, ><равна ><99,9%, ><коэффициент ><распределения ><йода ><между ><хлороформом ><и ><водой ><равен>

<D(I><₂><) ><=133.>

< Решение: ><><

><><><Степень ><><извлечения>

<><В ><><рассматриваемом ><><случае>

<><Решая ><это ><уравнение ><относительно ><n, ><получаем: ><n ><= ><2,6 >< ~ ><3. ><Таким ><образом, ><требуются ><три ><последовательные ><экстракции.>

<Сравнивая ><полученные ><результаты ><с ><данными, ><приведенными ><в ><предыдущем ><примере, ><можно ><заключить, ><что ><при ><последовательной ><кратной ><экстракции ><расходуется ><намного ><меньше ><органического ><экстрагента ><(в ><данном ><случае ><— ><примерно ><в ><26 ><раз) ><для ><достижения ><одной ><и ><той ><же ><степени ><извлечения.>

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: