загрузка...

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 терапия
  2. Наложение акушерских щипцов и вакуум. экстракция плода
  3. Примеры поддержания жидкостного баланса
  4. Глава 20ДИСБАЛАНС ЖИДКОСТИ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ
  5. Vasopressors
  6. ИНФУЗИОННАЯ ТЕРАПИЯ В ОПЕРАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ
  7. Отношения неэстерифицированный холестрин/общий холестерин
  8. ЭФФЕКТ СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ
  9. Определение липидов
  10. Ингаляция перфторана.
  11. ПАНКРЕАТИЧЕСКИЙ ПОЛИПЕПТИД
  12. Глава 25ИНФУЗИОННЫЕ СРЕДЫ
  13. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКИХ ИНСТИТУТОВ
  14. Раздел IVОСТРЫЕ НАРУШЕНИЯ ПОСТОЯНСТВА ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ
  15. Раздел VIГомеостаз:синдромные нарушения водно-электролитного и кислотно-основногоравновесия
  16. Гипертонический раствор натрия хлорида
  17. Список сокращений
  18. ОПЕРАЦИОННЫЙ ПЕРИОД (УПРАВЛЕНИЕ ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫМ БАЛАНСОМ ВО ВРЕМЯ ОПЕРАЦИИ)