Краткие теоретические сведения. Экстракция – процесс переноса растворенного вещества из одной жидкой фазы в другую, при условии, что обе жидкие фазы не смешиваются друг с другом

Экстракция – процесс переноса растворенного вещества из одной жидкой фазы в другую, при условии, что обе жидкие фазы не смешиваются друг с другом. Обычно распределение (перенос) растворенного вещества осуществляется между водным и органическим растворами. Жидкостная экстракция используется для разделения компонентов гомогенных жидких систем.

Для извлечения и разделения ионов металлов используется экстракция за счет химического взаимодействия. Процесс протекает с образованием сложных комплексных соединений экстрагируемого вещества с органическим компонентом. Здесь экстрагент – органический раствор экстракционного реагента, способного к образованию химических соединений с ионами или молекулами извлекаемого вещества в органическом растворителе. Образующееся химическое соединение должно быть нерастворимо в воде и хорошо растворяться в выбранном органическом растворителе. Молекула экстракционного реагента должна иметь гетерополярное строение и состоять из неполярного углеводородного радикала и полярной функциональной группы. Углеводородный радикал обеспечивает малую растворимость в воде и высокую растворимость в разбавителе, а функциональная группа – образование химической связи с целевым компонентом. В качестве разбавителей обычно применяют ароматические или алифатические углеводороды, хлорпроизводные углеводородов, спирты, нитробензол и др.

Для количественной характеристики полноты и селективности извлечения целевого компонента в процессе экстракции используют следующие показатели.

1. Коэффициент распределения, который подчиняется закону распределения Нернста: «каждое из растворенных веществ распределяется между жидкими несмешивающимися фазами со своим индивидуальным коэффициентом распределения». Коэффициент распределения представляет собой соотношение активностей вещества в органической и водной фазе:

.

При небольших концентрациях растворов активность вещества можно заменить на его концентрацию:

.

Если D>1, то растворенный компонент будет концентрироваться в органической фазе.

2. Степень извлечения. Представляет собой отношение количества вещества в органической фазе к его общему содержанию в системе.

.

3. Константа равновесия процесса экстракции.

Для физико-химической характеристики процесса экстракции следует знать, какие параметры будут влиять на экстракционное равновесие и, как следствие, на величину коэффициента распределения. Например, при экстракции ионов металла Me^z+ нафтеновой кислотой HR, не смешивающейся с водой, можно записать такую схему реакции:

.

При не слишком высоких концентрациях ионов можно считать g_± » 1. Тогда константу равновесия можно записать в виде уравнения:

.

,

тогда

.

После логарифмирования и небольших преобразований получаем уравнение

,

которое связывает константу равновесия и коэффициент распределения, а также показывает зависимость коэффициента распределения от концентрации экстрагента и рН.

Получив экспериментальную зависимость коэффициента распределения от, например, рН при постоянной концентрации экстрагента можно определить сольватное число z и константу равновесия процесса экстракции.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 144; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!