Жидкостная экстракция

Жидкостная экстракция — это метод извлечения ценных компонентов из растворов, основанный на том, что при контактировании водного раствора, содержащего ценный компонент, с нерастворимыми в воде органическими жидкостями (экстрагентами) определенная часть этого компонента переходит (экстрагируется) в органическую жидкость.

Обработка раствора экстрагентом может выполняться неоднократно, в результате чего достигается высокое извлечение полезного компонента.

Экстракт – органическая фаза после экстракции, насыщенная извлекаемым компонентом обрабатывается водным раствором какого-либо реагента и полезный компонент снова переводится в водную фазу. Полученный таким образом новый раствор (реэкстракт) отличается от исходного тем, что он содержит значительно меньше вредных примесей и более обогащен извлекаемым полезным компонентом.

Реэкстракт направляется на стадию осаждения извлекаемого металла, а органическая фаза возвращается снова в процесс (рис.1.13).

К веществам, применяемым в качестве экстрагента, предъявляются определенные требования. Экстрагент должен обладать хорошей экстракционной способностью и селективностью по отношению к извлекаемому металлу; малой растворимостью в воде, растворах кислот и щелочей; устойчивостью в водных растворах (не подвергаться гидролизу, не окисляться и не восстанавливаться компонентами раствора); легко регенерироваться с возвращением в цикл экстракции. Он также должен иметь низкую вязкость и плотность, отличную от плотности водного раствора (для лучшего разделения фаз после перемешивания).


Рис. 1.13. Общая схема экстракционного концентрирования металлов

Экстрагенты подразделяют на две группы.

К первой группе относятся нейтральные экстрагенты, органические вещества, молекулы которых способны к образованию координационных связей донорно-акцепторного типа с извлекаемым ионом. В их составе должны быть активные атомы, обладающие электронно-донорной способностью (кислород, сера, азот). То есть, в этом случае энергия сольватации молекулами экстрагента должна превышать энергию гидратации.

Вторую группу составляют органические кислоты и их соли, а также

органические основания и их соли. Они способны при контакте с водным раствором к обмену неорганического катиона или аниона, входящего в состав экстрагента, на одноименный ион, находящийся в водном растворе. Условием протекания экстракции в данном случае является более высокая энергия гидратации ионов, переходящих из органической фазы в водную.

Для эффективной экстракции необходимо обеспечить возможно большую поверхность контакта водной и органической фаз и последующее разделение фаз.

В практике экстракции используются три типа аппаратов: смесители-отстойники, колонные аппараты и центробежные экстракторы.

Смесители-отстойники состоят из смесительной и отстойной камер. В смесительной камере водная и органическая фазы перемешиваются турбинной мешалкой, а затем смесь фаз передается в отстойную камеру.

Ряд смесителей-отстойников соединяются в каскад таким образом, чтобы одна из фаз (чаще органическая) перетекает из одного аппарата в другой самотеком, а другая фаза насосами перекачивается противотоком к первой. Смешение фаз можно осуществить и в насосах при быстром установлении равновесия. На рис. 1.14 изображены схемы экстракторов со смешением фаз в агитаторах и насосах.

Рис. 1.14. Горизонтальные смесительно-отстойные экстракторы

со смешиванием фаз в агитаторах (а) и в насосах (б):

I – легкая фаза; II – тяжелая фаза.

На рис. 1.15 изображен внутренний смеситель-отстойник, в котором обе камеры находятся в одном корпусе.

Рис. 1.15. Схема внутреннего смесителя-отстойника:

1 – исходный раствор;

2 – экстрагент;

3 – экстракт;

4 – рафинат.

Наиболее рационально (с точки зрения экономии металла и пространства) каскад смесителей-отстойников осуществляется в экстракторе «ящичного типа», который представляет собой прямоугольный ящик, разделенный поперечными перегородками на ряд ступеней, состоящих из смесительной и отстойной камер. План и поперечный разрез такого экстрактора изображены на рис. 1.16.

Органическая фаза продвигается через экстрактор справа налево, а

навстречу ей перемещается водная фаза (исходный водный раствор и промывная жидкость). Потоки органической и водной фаз перемешиваются турбинной мешалкой закрытого типа, она же служит и насосом, который поднимает водную фазу от переливного окна, соединяющего смесительную и отстойную камеры. Из смесительной камеры через жалюзийное окно смесь органической и водной фаз поступает в отстойную камеру, где происходит всплытие или осаждение капель дисперсной фазы. В конце отстойной камеры органическая фаза через верхнее переливное окно перемещается в левую ступень, а водная фаза через нижнее переливное окно – в правую ступень.


Рис. 1.16. План и поперечный разрез экстрактора «ящичного типа»:

1 – смесительная камера; 2 – отстойная камера; 3 – турбинная мешалка; 4 – жалюзийное окно; 5 – перелив органической фазы; 6 – перелив водной фазы.

Экстракционные процессы широко используются в урановой промышленности. В настоящее время область их применения расширяется. Они используются для извлечения и очистки многих редких и некоторых цветных металлов: никеля, меди, кобальта, ниобия, рения и др.

Окончательное выделение извлекаемых металлов из полученных экстракционным и сорбционным методами растворов осуществляется путем осаждения, фильтрования, выпаривания и т.д.

1.4.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме Жидкостная экстракция:

  1. Жидкостная экстракция
  2. Жидкостная терапия
  3. Сверхкритическая экстракция
  4. Экстракция органическими растворителями
  5. Примеры поддержания жидкостного баланса
  6. МЕТОДЫ ЭКСТРАКЦИИ И ОЧИСТКИ ГОМОГЕНАТОВ ВОЛОС И НОГТЕЙ
  7. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ
  8. КРОВОТЕЧЕНИЕ ПОСЛЕ ЭКСТРАКЦИИ ЗУБА
  9. Твердофазная экстракция. (ТФЭ, сорбция
  10. КРОВОТЕЧЕНИЕ ПОСЛЕ ЭКСТРАКЦИИ ЗУБА
  11. Наложение акушерских щипцов и вакуум. экстракция плода
  12. Экстракция потожировых выделений с поверхности волос и ногтей
  13. Глава 20ДИСБАЛАНС ЖИДКОСТИ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ
  14. Экстракты (
  15. ПАСТА КОКИ. ВА811СО, ВА200КА
  16. ВЫБОР УСЛОВИЙ РАЗДЕЛЕНИЯ
  17. ВЭЖХ-ОБНАРУЖЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ 1,4-БЕНЗОДИАЗЕПИНА
  18. 1.4. ПРЕПАРАТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ