การคำนวณและการเลือกเครื่องสกัดในการผลิตภาคอุตสาหกรรม กระบวนการสกัดเพื่อบำบัดน้ำเสีย

บรรยายครั้งที่ 16

การสกัด

16.1. การสกัดในระบบของเหลว-ของเหลว

16.1.1. ข้อมูลทั่วไป

การสกัดในระบบของเหลว - ของเหลวคือกระบวนการสกัดสารที่ละลายหรือสารออกจากของเหลวด้วยความช่วยเหลือของของเหลวพิเศษอื่น ๆ ที่ไม่ละลายหรือเกือบไม่ละลายในอันแรกแต่ละลายส่วนประกอบที่สกัดออกมา

แผนผังของการสกัดแสดงไว้ในรูปที่. 16.1.1.

ยาปฏิชีวนะ" href="/text/category/antibiotik/" rel="bookmark">ยาปฏิชีวนะที่สลายตัวที่อุณหภูมิสูง

ในหลายกรณี การสกัดจะใช้ร่วมกับการแก้ไข เนื่องจากการใช้ความร้อนในการแก้ไขจะลดลงตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของสารละลายเริ่มต้น ความเข้มข้นเบื้องต้นของสารละลายโดยการสกัดจะทำให้สามารถลดการใช้ความร้อนเพื่อแยกส่วนผสมเริ่มต้นได้

16.1.2. ความสมดุลในระบบของเหลว-ของเหลว

การเปลี่ยนผ่านของสารที่กระจายจากเฟสของเหลวหนึ่ง (สารละลายเริ่มต้น) ไปยังอีกเฟสหนึ่ง (สารสกัด) เกิดขึ้นจนกระทั่งเกิดความสมดุล นั่นคือ จนกว่าศักยภาพทางเคมีในเฟสจะเท่ากัน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับสามองค์ประกอบ (K=3) และสองเฟส (F=2) ตามกฎเฟส ความแปรผันของระบบ F=3 . อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิและความดันในระหว่างกระบวนการสกัดมักจะคงที่ จากนั้นความแปรปรวนของระบบการสกัดจะเท่ากับหนึ่ง

ดังนั้นความเข้มข้นที่กำหนดของสารที่กระจายอยู่ในระยะหนึ่งในสภาวะสมดุลจึงสอดคล้องกับความเข้มข้นที่แน่นอนในอีกระยะหนึ่ง

ความสมดุลในกระบวนการสกัดมีลักษณะเฉพาะด้วยสัมประสิทธิ์การกระจาย φ ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของความเข้มข้นสมดุลของสารที่สกัดในทั้งสองเฟสของเหลว - ในสารสกัดและราฟฟิเนต

ในระบบที่ง่ายที่สุด สารละลายเจือจางก็เพียงพอแล้ว โดยเป็นไปตามกฎของ Berthelot - Nernst ที่อุณหภูมิคงที่ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารที่กระจายตัวและ φ = คุณ/เอ็กซ์ที่ไหน คุณ x- ความเข้มข้นสมดุลของสารกระจายตัวในสารสกัดและราฟฟิเนต ในกรณีนี้ เส้นสมดุลจะเป็นเส้นตรง:

DIV_ADBLOCK7">

ตามกฎแล้วค่าสัมประสิทธิ์การกระจายในระบบอุตสาหกรรมถูกกำหนดโดยการทดลอง

หากเราพิจารณาว่าเฟสของเหลวทั้งสองเฟสไม่ละลายซึ่งกันและกัน แต่ละเฟสจะเป็นสารละลายที่มีสององค์ประกอบ ในกรณีนี้ กระบวนการสกัดโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการถ่ายโอนมวลอื่นๆ สามารถแสดงเป็นพิกัดได้ ย- x.

หากเฟสของเหลวละลายร่วมกันได้บางส่วน แต่ละเฟสจะเป็นสารละลายสามองค์ประกอบในระหว่างการสกัด องค์ประกอบของสารผสมสามองค์ประกอบจะแสดงในระบบพิกัดสามเหลี่ยม (รูปที่ 16.1.2)

DIV_ADBLOCK8">

เมื่อเอาสารที่จะกระจายออกไปแล้ว มจากส่วนผสม เอ็นและจุดที่สอดคล้องกับองค์ประกอบผลลัพธ์จะอยู่บนเส้นตรง RM,และยิ่งสารละลายเจือจางมากเท่าไรก็ยิ่งใกล้กับด้านข้างของสามเหลี่ยมมากขึ้นเท่านั้น แอล.อี..

ความสมดุลของวัสดุ" href="/text/category/balans_materialmznij/" rel="bookmark">ความสมดุลของวัสดุ

ร+อี=เอ็น,

ที่ไหน: ร, อี, เอ็น- มวลราฟฟิเนต, สารสกัด, ส่วนผสมเริ่มต้น ตามลำดับ, กก.

ตามกฎของการงัดที่เรามี

https://pandia.ru/text/78/416/images/image007_81.jpg" width="243" height="244 src=">

ข้าว. 16.1.4. เส้นสมดุลในแผนภาพสามเหลี่ยม

องค์ประกอบของสารละลายสององค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกัน มและ ลและ มและ อีโดดเด่นด้วยจุดต่างๆ ที่ด้านข้างของแผนภาพ แอล.เอ็ม.และ อีเอ็ม.ตัวทำละลาย ลและ อีสร้างสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกันเฉพาะในพื้นที่ขนาดเล็กเท่านั้น แอลอาร์และ อี.ส่วนผสมตัวทำละลายที่ไซต์งาน รอีแยกออกเป็นสารละลายอิ่มตัวสององค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกันสองชนิด ร(สารละลายอิ่มตัว อีวี ล) และ อี(สารละลายอิ่มตัว ลวี จ)นอกจากนี้ ปริมาณของสารละลายอิ่มตัวในแต่ละชั้นจะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของจุด เอ็นและหาได้ตามกฎคาน [(ดูสมการ (16.1.2)]

เมื่อเติมสาร มลงในส่วนผสมของส่วนผสม เอ็นส่วนผสมแบบไตรภาคขององค์ประกอบที่มีลักษณะเป็นจุดเกิดขึ้น เอ็น1 นอนเป็นเส้นตรง น.เอ็ม.. ส่วนผสมขององค์ประกอบhttps://pandia.ru/text/78/416/images/image009_88.gif" width="92" height="23 src="> ด้วยการเติมสารกระจายเพิ่มเติมลงในส่วนผสม ม2 , ม3 , ...เราได้รับการผสมผสานของการเรียบเรียงแบบไตรภาค เอ็น2 , เอ็น3 ..., ซึ่งแยกออกเป็นเฟสด้วยองค์ประกอบสมดุล R2 และ E2, R3 และ E3เป็นต้น ในเวลาเดียวกันอัตราส่วนมวลของอัตราการไหลสมดุลก็เปลี่ยนแปลงไปจนกระทั่งถึงช่วงเวลาที่เฟสใดเฟสหนึ่งหายไปในกรณีที่พิจารณาด้วยองค์ประกอบ N4 หลังจากนั้นเมื่อเติมสารที่จะกระจายแล้ว มมีการสร้างสารละลายไตรภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบ เอ็น5 ฯลฯ หากคุณเชื่อมต่อ ร 1 และ E1, R2 และ E2... โดยใช้เส้นตรง เราจะได้คอร์ดสมดุล ร1 E1,ร2 E2,... ซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบสมดุล คอร์ดสมดุลมาบรรจบกันที่จุดหนึ่ง ถึง,เรียกว่าวิพากษ์วิจารณ์ ความชันของคอร์ดสมดุลถูกกำหนดโดยธรรมชาติขององค์ประกอบและองค์ประกอบของเฟส การเชื่อมต่อจุดที่แสดงลักษณะขององค์ประกอบสมดุล ร, ร1 ร2 , ... และ E, E1 E2, ... ซึ่งเป็นเส้นโค้งเรียบ เราจะได้เส้นโค้งสมดุล (เส้นโค้งไบโนดัล) สาขา อาร์เคกราฟสมดุลแสดงลักษณะองค์ประกอบสมดุลของเฟสตัวทำละลาย ล, และสาขา อีซี- องค์ประกอบสมดุลของเฟสตัวทำละลาย อี.

เส้นโค้งไบโนดัลในแผนภาพสามเหลี่ยมแบ่งเขตบริเวณที่สอดคล้องกับของผสมสองเฟส (ใต้เส้นโค้งไบโนดัล) และสารละลายเฟสเดียว (นอกเส้นโค้งไบโนดัล)

แสดงในรูปที่. 16.1.4 แผนภาพสมดุลถูกวาดขึ้นโดยมีอุณหภูมิคงที่และเรียกว่าไอโซเทอร์ม

ในทางปฏิบัติ เราต้องจัดการกับส่วนประกอบที่มีการละลายได้บางส่วนในช่วงความเข้มข้นบางช่วง ตามพฤติกรรมของส่วนประกอบ แผนภาพสามเหลี่ยมจะมีโซนการละลายที่จำกัดสองและสามโซน

อุณหภูมิยังส่งผลต่อความสมดุลของระบบด้วย ตามกฎแล้วความสามารถในการละลายร่วมกันของส่วนประกอบจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นช่วงของการดำรงอยู่ของระบบที่ต่างกันจึงลดลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เส้นโค้งไบโนดัลในรูปที่ 16.1.4 จะเข้าใกล้แกน แอล.อี., ในขณะที่พื้นที่ใต้เส้น อาร์เคอีจะลดลง

16.1.3. การถ่ายโอนมวลระหว่างการสกัด

กฎจลน์ของกระบวนการสกัดถูกกำหนดโดยกฎพื้นฐานของการถ่ายโอนมวล

เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวของหน้าสัมผัสเฟส เฟสใดเฟสหนึ่งจะกระจายไปในรูปของหยดในอีกเฟสต่อเนื่องกัน พื้นที่ผิวของหน้าสัมผัสเฟสถูกกำหนดโดยการเก็บรักษาเฟสที่กระจายตัวในตัวแยกและเส้นผ่านศูนย์กลางปริมาตรพื้นผิวเฉลี่ยของหยด สารที่กระจายตัวจะแพร่กระจายจากระยะต่อเนื่องไปยังพื้นผิวของหยด จากนั้นจึงเข้าสู่หยด หรือในทางกลับกัน จากหยดผ่านส่วนต่อประสานเฟสไปสู่เฟสต่อเนื่อง

การถ่ายโอนมวลภายในหยดจะดำเนินการโดยการแพร่กระจายของโมเลกุลและการพาความร้อน การพาความร้อนภายในหยดเกิดขึ้นเนื่องจากการไหลเวียนของของเหลว รูปร่างและขนาดของหยดมีการเปลี่ยนแปลงหลายครั้งในระหว่างกระบวนการสกัดเนื่องจากการกระจายตัวและการรวมตัวกัน ในกรณีนี้ พื้นผิวของหน้าสัมผัสระหว่างผิวหน้าจะถูกสร้างขึ้นใหม่

กฎข้อที่สองของ Fick ใช้เพื่ออธิบายการถ่ายโอนมวลในกระบวนการสกัด

ในกรณีทั่วไป เมื่อไม่สามารถละเลยความต้านทานการแพร่กระจายในเฟสต่อเนื่องและเฟสกระจายได้ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลจะถูกกำหนดโดยนิพจน์

https://pandia.ru/text/78/416/images/image005_121.gif" width="12" height="23 src=">.gif" width="17" height="24 src=">. gif" width="55" height="24"> จากนั้นสมการการถ่ายโอนมวลพื้นฐานจะถูกเขียนใหม่ดังนี้:

หากความต้านทานการแพร่กระจายหลักกระจุกตัวอยู่ในเฟสการกระจาย เช่น..gif" width="113" height="25 src=">

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในแต่ละเฟสคำนวณโดยใช้สมการเกณฑ์ซึ่งได้มาจากข้อมูลการทดลอง สมการเกณฑ์มีระบุไว้ด้านล่างเมื่ออธิบายการออกแบบตัวแยก

แรงผลักดันโดยเฉลี่ยจะคำนวณโดยคำนึงถึงปัจจัยการเปลี่ยนแปลงของขนาด และนำค่าของมันไปใช้ในสมการการคำนวณ

16.1.4. แผนภาพและการคำนวณกระบวนการสกัด

ในอุตสาหกรรม มีการใช้การสกัดเป็นระยะหรือต่อเนื่องตามรูปแบบต่อไปนี้: กระแสย้อนแบบขั้นตอนเดียว หลายขั้นตอน และหลายขั้นตอนพร้อมตัวแยกกระแสข้าม

การสกัดขั้นตอนเดียวใช้ในกรณีที่ค่าสัมประสิทธิ์การแยกสูง สามารถดำเนินการได้เป็นระยะและต่อเนื่องตามรูปแบบที่แสดงในรูป 16.1.5 ก. สารละลายเริ่มต้นจะถูกโหลดลงในเครื่องผสม เอฟในปริมาณ ลกิโลกรัมความเข้มข้นของตัวทำละลาย ฮและสารสกัด อีซึ่งนำมาผสมกับเครื่องกวนแล้วแยกออกเป็น 2 ชั้น คือ สารสกัด อีและกลั่นแกล้ง ร.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image025_42.gif" width="97" height="24 src="> (16.1.5)

เชื่ออย่างนั้น ย=φxและโมดูลการสกัด ม= อี/ ลเราจะได้ความเข้มข้นของราฟฟิเนต

https://pandia.ru/text/78/416/images/image028_36.gif" width="77" height="48 src="> (16.1.7)

ขณะเดียวกันก็มีระดับการสกัด

https://pandia.ru/text/78/416/images/image030_37.gif" width="80" height="21">

พิจารณากระบวนการแยกขั้นตอนเดียวบนไดอะแกรมสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยม (รูปที่ 16.1.5, ข, ค)- เมื่อผสมสารละลายเริ่มต้นกับสารสกัดจะเกิดส่วนผสมแบบไตรภาคซึ่งมีองค์ประกอบที่มีลักษณะเฉพาะ เอ็น, ตั้งอยู่บนเส้นผสม เอฟ.อี.. หลังจากการแบ่งชั้นของส่วนผสมนี้จะเกิดสารสกัดและราฟฟิเนตขึ้นซึ่งองค์ประกอบจะถูกกำหนดโดยคะแนน รและ อีนอนอยู่บนคอร์ดสมดุลที่ผ่านจุดนั้น เอ็น- โมดูลแยกจะถูกกำหนดโดยกฎคันโยก: อี/ เอฟ= เอฟเอ็น/(TH)

ปริมาณราฟฟินเนท ร= https://pandia.ru/text/78/416/images/image032_34.gif" width="79" height="24">

องค์ประกอบของราฟฟิเนตถูกกำหนดโดยจุด อาร์เค, และสารสกัดคือจุดเอกที่อยู่ด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม แอล.เอ็ม..

ค่าสูงสุดของโมดูลแยกจะกำหนดจุด เอ็น1 และ เอ็น2 บนเส้นโค้งไบโนดัล: และ .

เมื่อสารละลายตั้งต้นและสารสกัดไม่ละลายร่วมกันในแผนภาพ ที่-เอ็กซ์กระบวนการสกัดจะแสดงเป็นเส้นตรง เอบี,สำหรับการก่อสร้างจากจุด ไงลากเส้นเป็นมุม DIV_ADBLOCK13">

โมดูลแยกสารสำหรับรับราฟฟิเนตตามความเข้มข้นที่กำหนด ฮ่องกง

ยิ่งโมดูลของสารสกัดมากขึ้น ค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงและความเข้มข้นของส่วนประกอบที่สกัดในราฟฟิเนตและสารสกัดก็จะยิ่งน้อยลง : และ . อย่างไรก็ตาม เมื่อโมดูลของสารสกัดเพิ่มขึ้น ค่าใช้จ่ายในการฟื้นฟูก็เพิ่มขึ้น ค่าปัจจัยการสกัดที่เหมาะสมที่สุดคือ 1.2< มφ <2.

การสกัดแบบหลายขั้นตอนดำเนินการในเครื่องแยกหรือหน่วยแยกหลายส่วน ซึ่งแต่ละหน่วยแสดงถึงการติดตั้งที่เป็นอิสระ การสกัดแบบหลายขั้นตอนสามารถทำได้โดยใช้กระแสสวนทางของตัวสกัด โดยมีการไหลข้ามของสารละลายเดิมและตัวสกัด หรือวิธีการรวมกันโดยมีตัวสกัดหลายตัว

การสกัดแบบทวนกระแสสามารถดำเนินการได้ตามรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในเครื่องสกัดแบบสเปรย์ แพ็ค และแบบเพลท องค์ประกอบของทั้งสองเฟสจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตามความยาวของอุปกรณ์ ในเครื่องแยกหรือการติดตั้งอื่นๆ องค์ประกอบของทั้งสองเฟสหรือหนึ่งเฟสจะเปลี่ยนไปอย่างกะทันหันเมื่อย้ายจากส่วนหนึ่งไปอีกส่วนหนึ่ง

ในการติดตั้งกระแสทวนหลายส่วน (รูปที่ 16.1.6, ก) วิธีแก้ปัญหาเบื้องต้น เอฟและสารสกัด อีมาจากปลายด้านตรงข้ามของการติดตั้ง สารสกัดที่มีความเข้มข้นของส่วนประกอบที่สกัดได้ใกล้กับความอิ่มตัวจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบในระยะแรกกับสารละลายเริ่มต้น เอฟความเข้มข้น ไงหลังจากแยกส่วนผสมแบบไตรภาคออกแล้วในขั้นแรกให้เป็นสารสกัดที่มีความเข้มข้นของ = ยถึงและความเข้มข้นของราฟฟิเนต x1 . องค์ประกอบของราฟฟินเนท x1ในระยะที่สองจะมีปฏิกิริยากับสารสกัดองค์ประกอบ E3 หลังจากแยกแล้วจะได้ราฟฟิเนตขององค์ประกอบ ร2 และสารสกัดที่เป็นองค์ประกอบ E2.ในขั้นที่ n สุดท้าย ราฟฟิเนตในส่วนประกอบที่ถูกสกัดจะหมดลง ร-1 ความเข้มข้นมีปฏิกิริยากับสารสกัดสด อีความเข้มข้น DIV_ADBLOCK14">

ให้เราอธิบายกระบวนการสกัดกระแสทวนหลายขั้นตอนในแผนภาพ ที่- เอ็กซ์(รูปที่ 16.1.6, ข- เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เราจะสร้างสมการสำหรับสายการทำงานของกระบวนการ

เราเขียนความสมดุลของวัสดุสำหรับการติดตั้งทั้งหมดสำหรับส่วนประกอบที่ถูกสกัด โดยละเลยความสามารถในการละลายร่วมกันของสารละลายและสารสกัด ในความเข้มข้นต่อสารสกัด 1 กิโลกรัม:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image043_26.gif" width="169" height="24 src=">

https://pandia.ru/text/78/416/images/image045_26.gif" width="151" height="41 src=">

ซึ่งเป็นสมการของเส้นตรงกับแทนเจนต์ของมุมเอียง

https://pandia.ru/text/78/416/images/image047_21.gif" width="57" height="24"> และตรงประเด็น

ตำแหน่งของเส้นจลน์ถูกกำหนดโดยค่าสัมประสิทธิ์การสกัดและสถานการณ์อุทกพลศาสตร์ในอุปกรณ์

กระบวนการสร้างแผนภาพสามเหลี่ยมดังแสดงในรูปที่ 1 16.1.6 วี.

ในส่วนแรกของการติดตั้งการสกัด การไหลของสารละลายเริ่มต้นของส่วนหลัง เอฟโต้ตอบกับสารสกัดจากระยะที่สองก่อนหน้า E2ด้วยการก่อตัวของส่วนผสมแบบไตรภาค เอ็น1 , หลังจากแยกแล้วจะได้สารสกัดมาในเครื่องแยก E1และกลั่นแกล้ง RLในกรณีทั่วไปขององค์ประกอบที่ไม่สมดุล

ในระยะที่สอง ราฟฟินเนท RLโต้ตอบกับสารสกัดจากขั้นตอนที่สาม E3ทำให้เกิดส่วนผสมที่ประกอบไปด้วย เอ็น2 , ซึ่งแบ่งออกเป็น ร2 และ E2

โดยการเชื่อมต่อสองจุดให้สอดคล้องกับองค์ประกอบเฟสที่ทางเข้าและทางออกของแต่ละส่วนด้วยเส้น เอฟE1,รE2,ร2 E3ฯลฯ. และเดินต่อไปก็จะถึงจุดตัด ร.

กระบวนการที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในส่วนที่เหลือของเครื่องสกัด เป็นผลให้สารละลายเริ่มแรกหมดลงในส่วนประกอบที่แยกออกมาและปล่อยทิ้งไว้ nส่วนความเข้มข้น ฮ่องกง,และสารสกัดจะอิ่มตัวกับส่วนประกอบจนถึงความเข้มข้นสุดท้าย สหราชอาณาจักร

การสกัดด้วยเครื่องสกัดแบบไหลขวางสามารถดำเนินการได้หลายส่วนอย่างต่อเนื่อง (รูปที่ 16.1.7 ,ก)หรือในส่วนใดส่วนหนึ่งเป็นระยะๆ (รูปที่ 16.1.7 ,ข)

เมื่อกระบวนการดำเนินไปอย่างต่อเนื่องจึงเกิดการแก้ปัญหาเบื้องต้น เอฟถูกนำเข้าสู่ส่วนแรกซึ่งจะมีการประมวลผลด้วยสารสกัด อีหลังจากการแยกตัวแล้วจะได้ราฟฟิเนต ร1 และสกัด - ราฟฟินเนท ร1 เข้าสู่ส่วนที่ 2 ซึ่งจะมีการแปรรูปอีกครั้งด้วยสารสกัดสด อี.สารสกัด E1และ E2จะถูกลบออกจากการติดตั้งและส่วนประกอบของราฟฟิเนต ร2 เข้าสู่ส่วนถัดไป ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำซ้ำอีกครั้ง เป็นผลให้ได้รับราฟฟิเนตขององค์ประกอบที่กำหนด รและสารสกัดจากองค์ประกอบแปรผัน E1, E2,..., Ep.

DIV_ADBLOCK16">

https://pandia.ru/text/78/416/images/image035_26.gif" width="16" height="15 src="> ซึ่งแทนเจนต์ถูกกำหนดโดยโมดูลการแยก

การสกัดกระแสย้อนแบบหลายขั้นตอนเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการสกัดแบบไหลข้าม ด้วยการสกัดแบบทวนกระแส แรงผลักดันโดยเฉลี่ยของกระบวนการจึงสูงขึ้น เนื่องจากแรงขับเคลื่อนที่เท่ากันที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการติดตั้ง การสกัดส่วนประกอบจากสารละลายจึงสมบูรณ์มากขึ้น ในขณะที่โมดูลการสกัดจะลดลง เมื่อเทียบกับการสกัดในการไหลข้าม แต่ต้องใช้จำนวนขั้นตอนการสัมผัสเพื่อให้ได้การทำให้บริสุทธิ์ในระดับเดียวกัน

16.1.5. การออกแบบและการคำนวณของเครื่องสกัด

ประสิทธิภาพของการถ่ายโอนมวลในกระบวนการสกัดนั้นแปรผันตามพื้นที่ของพื้นผิวการถ่ายเทมวลและแรงผลักดันเฉลี่ยของกระบวนการ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวการถ่ายเทมวลในตัวสกัด เฟสของเหลวระยะหนึ่งจะถูกกระจายและกระจายไปยังอีกเฟสหนึ่งในรูปของหยด กระบวนการถ่ายโอนมวลเกิดขึ้นระหว่างระยะการกระจายตัวและระยะต่อเนื่อง เพื่อดำเนินกระบวนการด้วยแรงผลักดันที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ปฏิสัมพันธ์ของการไหลจะถูกจัดระเบียบในตัวสกัดภายใต้เงื่อนไขที่เข้าใกล้การกระจัดในอุดมคติ ซึ่งสามารถทำได้โดยการดำเนินการในชั้นบางๆ ในเครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงที่อัดแน่น โดยการแบ่งส่วนเครื่องสกัด หรือใช้หน่วยสกัดแบบแยกส่วนแบบหลายขั้นตอน

ตามหลักการของการจัดระเบียบกระบวนการ เครื่องสกัดอาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือแบบเป็นงวดก็ได้

ขึ้นอยู่กับวิธีการสัมผัสเฟส เครื่องสกัดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: แบบขั้นหรือแบบหน้าตัด การสัมผัสแบบดิฟเฟอเรนเชียล และการผสมและการตกตะกอน

เครื่องสกัดแบบขั้นบันได (แบบตัดขวาง)ประกอบด้วยส่วนที่แยกจากกันซึ่งการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในระยะเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน ในหลายกรณี แต่ละส่วนจะเข้าใกล้สนามความเข้มข้นของเครื่องผสมในอุดมคติ เครื่องแยกสารซึ่งประกอบด้วยส่วนดังกล่าวหลายส่วน จะเข้าใกล้อุปกรณ์การกระจัดในอุดมคติในแง่ของสนามความเข้มข้น

ความจำเป็นในการแยกเฟสหลังจากแต่ละส่วนการสกัดในกรณีของอิมัลชันที่แยกได้ไม่ดีอาจทำให้ขนาดของเครื่องสกัดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

เครื่องแยกหน้าสัมผัสแบบดิฟเฟอเรนเชียลให้การสัมผัสอย่างต่อเนื่องระหว่างเฟสและการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในเฟสอย่างต่อเนื่องอย่างราบรื่น เนื่องจากเฟสต่างๆ ในอุปกรณ์ดังกล่าวมีการผสมกันตามยาว แรงขับเคลื่อนโดยเฉลี่ยจึงลดลงได้อย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ดิสเพลสเมนต์ในอุดมคติ

ต้องใช้พลังงานในการกระจายเฟสของเหลว ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่ใช้ไป เครื่องสกัดอาจไม่มีหรือใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกก็ได้ พลังงานภายนอกสามารถนำเข้าสู่เฟสการโต้ตอบได้โดยการผสมอุปกรณ์ เครื่องสั่น และพัลเซเตอร์ เช่น ในเครื่องสกัดแบบพัลส์การสั่นสะเทือน ในรูปแบบของแรงเหวี่ยงในเครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยง พลังงานจลน์ของไอพ่นในเครื่องฉีด และเครื่องสกัดอีเจ็คเตอร์

เครื่องสกัดแบบผสมและตกตะกอนประกอบด้วยหลายขั้นตอน แต่ละขั้นตอนมีเครื่องผสมและตัวแยก ในเครื่องผสม เนื่องจากการจ่ายพลังงานภายนอก เฟสของเหลวระยะหนึ่งจึงถูกกระจายไปเป็นเฟสกระจาย ซึ่งจะถูกกระจายในอีกเฟสหนึ่งซึ่งเป็นเฟสต่อเนื่อง ระยะกระจายอาจเป็นได้ทั้งระยะเบาหรือระยะหนัก

ในตัวแยกซึ่งเป็นถังตกตะกอน และในการติดตั้งสมัยใหม่ที่ใช้ตัวแยก อิมัลชันจะถูกแยกออกเป็นราฟฟิเนตและสารสกัด แผนภาพของเครื่องสกัดแบบผสมและตกตะกอนที่ง่ายที่สุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 16.1.9.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image055_12.jpg" width="197" height="253 src=">

ข้าว. 16.1.10. เครื่องแยกแผ่นดิสก์:

1 – ตัวทรงกระบอก; 2 – อุปกรณ์ล้น; 3 – แผ่นตะแกรง

ระยะที่กระจัดกระจาย (เบาหรือหนัก) จะผ่านรูในแผ่นเปลือกโลก และถูกบดเป็นหยด เฟสต่อเนื่องเคลื่อนไปตามแผ่นจากล้นไปยังล้น หยดบนแผ่นจะรวมตัวกันและก่อตัวเป็นชั้นของเหลวต่อเนื่องเหนือแผ่น (ของเหลวหนัก) หรือใต้แผ่น (ของเหลวเบา) ชั้นรองรับจะแบ่งส่วนของเครื่องสกัดออกให้สูง และรองรับการกระจายของเหลวผ่านรูของแผ่น การแบ่งส่วนเครื่องแยกจะช่วยลดการผสมกลับของเฟส และส่งผลให้แรงผลักดันโดยเฉลี่ยของกระบวนการเพิ่มขึ้น

ความเร็วของเฟสกระจายในรูของเพลตถูกกำหนดจากเงื่อนไขในการสร้างโหมดเจ็ต ความเร็ววิกฤติที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนจากโหมดหยดเป็นโหมดเจ็ตขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของรู:

โวลต์ถึงพี=4,4/ ง0 .

ในการใช้งานเครื่องสกัดในโหมดเจ็ทที่เสถียร ความเร็วจะเพิ่มขึ้นประมาณ 20% เมื่อเทียบกับความเร็ววิกฤต

เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในเฟสการกระจายตัว เราสามารถแนะนำนิพจน์ได้

https://pandia.ru/text/78/416/images/image057_24.gif" width="116" height="25 src="> - หมายเลขการแพร่กระจายของ Nusselt (ที่นี่ (βd - สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในระยะการกระจายตัว; งเอ่อ- เส้นผ่านศูนย์กลางหยดเทียบเท่า Dd - สัมประสิทธิ์การแพร่กระจายในระยะกระจาย); - เกณฑ์ของ Reynolds สำหรับการหยด (ที่นี่ - ความเร็วสัมพัทธ์ของการหยดในเฟสต่อเนื่อง vc - ความหนืดจลนศาสตร์ของเฟสต่อเนื่อง) - เกณฑ์การแพร่กระจาย Prandtl สำหรับระยะการกระจายตัว (ที่นี่ โวลต์- ความหนืดจลนศาสตร์ของเฟสกระจายตัว)

เครื่องสกัดแผ่นดิสก์โรตารี(รูปที่ 16.1.11) หมายถึงเครื่องสกัดที่มีการผสมเฟสเชิงกล มันเป็นอุปกรณ์หลายส่วนแนวตั้งในตัวทรงกระบอกซึ่งมีการติดตั้งโรเตอร์ที่มีดิสก์แนวนอนทรงกลมตามแนวแกน ดิสก์หมุนในระนาบตรงกลางของส่วนแยกและถูกคั่นด้วยพาร์ติชันรูปวงแหวน ซึ่งช่วยป้องกันการไหลผสมตามยาวและช่วยเพิ่มแรงผลักดันของกระบวนการ เมื่อโรเตอร์หมุน ดิสก์จะสร้างการไหลตามแนวแกนของเฟสต่อเนื่องที่ส่งตรงจากแกนโรเตอร์ไปยังผนังของเครื่องสกัด

DIV_ADBLOCK20">

เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นดิสก์โรเตอร์ ดปคือ 0.5...0.7 ของเส้นผ่านศูนย์กลางตัวสกัด และเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในฉากกั้นวงแหวน ดี =(0,6...0,8) ดีเอ่อ(ที่ไหน ดีเอ่อ- เส้นผ่านศูนย์กลางตัวแยก) ความสูงของส่วน ชม=(0,15...0,3) ดีเอ่อ.

ในการออกแบบอื่นๆ เครื่องผสมกังหันแบบเปิดจะติดตั้งอยู่บนโรเตอร์ในระนาบตรงกลางของแต่ละส่วน การแบ่งส่วนทำได้โดยใช้พาร์ติชั่นแบบวงแหวน ในเครื่องสกัดดังกล่าว โซนการผสมและการแยกจะสลับกัน

แทนที่จะใช้ฉากกั้นแบบวงแหวน โซนการผสมสามารถแยกออกได้ด้วยชั้นบรรจุภัณฑ์ เช่น วงแหวน Raschig ซึ่งส่วนผสมแบบไตรภาคจะถูกแยกออกเป็นของเหลวเบาและของเหลวหนัก ในรูป รูปที่ 16.1.12 แสดงเครื่องสกัดพร้อมเครื่องผสมกังหันและโซนตกตะกอนที่เต็มไปด้วยวงแหวน Raschig

https://pandia.ru/text/78/416/images/image063_17.gif" width="157" height="27 src=">ซึ่งกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลสูงและพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างเฟส การแบ่งปริมาตรปฏิกิริยา เป็นส่วน ๆ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มแรงผลักดันโดยเฉลี่ยให้ใกล้เคียงกับค่าสำหรับเครื่องมือการเคลื่อนที่ในอุดมคติ ความสามารถในการควบคุมความเร็วของโรเตอร์ซึ่งช่วยให้คุณเปลี่ยนประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของเครื่องแยก

ในการคำนวณและสร้างแบบจำลองเครื่องสกัดแบบหมุน จำเป็นต้องทราบขนาดของหยดที่เกิดขึ้น ระยะเวลาในการคงตัวของเฟสการกระจายตัวในตัวสกัด ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล โหลดสูงสุดของตัวสกัดสำหรับเฟสต่อเนื่องและกระจายตัว ตามยาวและ การผสมเฟสตามขวาง

หากความต้านทานการแพร่กระจุกตัวอยู่ในเฟสต่อเนื่อง จะสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลได้จากสมการ

https://pandia.ru/text/78/416/images/image065_18.gif" width="116" height="25 src="> - เกณฑ์การแพร่กระจายของ Nusselt; βс- ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในระยะต่อเนื่อง https://pandia.ru/text/78/416/images/image067_19.gif" width="119" height="25 src="> (16.1.11)

โดยที่: A = 6.58 และ 17.9 ตามลำดับ สำหรับหยดที่อยู่นิ่งและสำหรับหยดที่มีการไหลเวียนภายใน เช่น βd จะเป็นสัดส่วนผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางปริมาตรเฉลี่ยของหยด

สำหรับหยดที่มีการไหลเวียนของของเหลวภายใน

DIV_ADBLOCK22">

DIV_ADBLOCK23">

ขนาดของรูในแผ่นแยกคือ 3...5 มม. พื้นที่ของรูทั้งหมดจะถือว่าเท่ากับ 20...25% ของพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ ระยะห่างระหว่างแผ่นคือ 50 มม.

การกระจายและการกระจายตัวดีขึ้นทำได้บนถาดที่มีรูสี่เหลี่ยมและใบพัดนำ

ในเครื่องสกัดแบบสั่น การสั่นสะเทือนของเพลทบล็อคจะเกิดขึ้นที่ความถี่สูงกว่าและแอมพลิจูดต่ำกว่าการสั่นเป็นจังหวะของของเหลวในเครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะ การใช้พลังงานสำหรับการสั่นสะเทือนของบล็อกแผ่นเพลตนั้นน้อยกว่าเครื่องสกัดแบบพัลส์สำหรับการเคลื่อนย้ายคอลัมน์ของเหลวทั้งหมดมาก

ข้อดีของเครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะและการสั่นสะเทือนคือการถ่ายโอนมวลที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล แรงผลักดันเฉลี่ยของกระบวนการ และพื้นผิวสัมผัสเฟสที่พัฒนาขึ้น VETS ในเครื่องสกัดดังกล่าวต่ำกว่าเครื่องสกัดตะแกรงแบบเพลทถึง 5...6 เท่า

โหลดเฉพาะสูงเกินกว่าโหลดที่อนุญาตในเครื่องแยกแผ่นโรตารี

ประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลที่สูงทำให้สามารถลดการใช้โลหะของอุปกรณ์สกัดได้อย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การลดต้นทุนด้านทุน

ในเวลาเดียวกัน เครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะและแบบสั่นสะเทือนต้องการฐานรากที่ทรงพลังมากกว่าซึ่งสามารถทนต่อโหลดไดนามิกที่สำคัญได้ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสำหรับเครื่องสกัดดังกล่าวจะสูงกว่าเครื่องสกัดแบบแผ่นดิสก์ทั่วไปเล็กน้อย

ในเครื่องแยกแบบแรงเหวี่ยง (รูปที่ 16.1.14) การสกัดจะเกิดขึ้นเมื่อมีการสัมผัสอย่างต่อเนื่องของเฟสที่เคลื่อนที่ในกระแสทวนด้วยเวลาโต้ตอบขั้นต่ำ

ในตัวเครื่องซึ่งประกอบด้วยปลอกสองอัน: บนและล่างมีเพลาที่มีโรเตอร์ติดอยู่ เพลากลวงที่ปลายทั้งสองข้างและทำจากแบบ "ท่อในท่อ" และในส่วนตรงกลางจะเป็นของแข็ง มีช่องสำหรับระบายของเหลวเบา เพลาพร้อมกับโรเตอร์หมุนด้วยความถี่ประมาณ 4,500 รอบต่อนาที

สารละลายที่กำลังดำเนินการและสารสกัดจะเข้าสู่เครื่องสกัดจากปลายด้านตรงข้ามของเพลากลวง ดังแสดงในรูป 16.1.14. ของเหลวชนิดเบาจะถูกส่งมาจากด้านขับเคลื่อน และของเหลวชนิดหนักจะถูกส่งมาจากปลายด้านตรงข้ามของเพลา เพลาถูกปิดผนึกโดยใช้ซีลเชิงกลสองชั้น น้ำยาซีลคือของเหลวที่ผ่านกระบวนการสกัดในตัวแยกสาร

ภายในโรเตอร์จะมีวงแหวนรูปตัววีศูนย์กลางอยู่ โรเตอร์มีช่องสำหรับของเหลวเบาและของเหลวไหลผ่าน ของเหลวหนักจะเข้าสู่แพ็คเกจโรเตอร์ในส่วนตรงกลาง ในขณะที่ของเหลวเบาจะเข้าสู่ส่วนต่อพ่วงของโรเตอร์ เมื่อโรเตอร์หมุนพร้อมกับแพ็คเกจวงแหวน ของเหลวหนักภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยงจะพุ่งเข้าหาขอบนอกของโรเตอร์ และของเหลวเบาจะเคลื่อนไปทางเพลาโรเตอร์ ดังนั้นของเหลวจึงสัมผัสกันในลักษณะทวนกระแส เนื่องจากการกระจายตัวของของเหลวไปเป็นหยดซ้ำๆ และการรวมตัวกันของหยด ทำให้ได้ประสิทธิภาพในการสกัดสูง

หลังจากแยกส่วนผสมแบบไตรภาคแล้ว ของเหลวจะถูกปล่อยผ่านช่องในโรเตอร์เข้าสู่เพลากลวง: ของไหลหนักจะถูกระบายออกจากด้านขับเคลื่อน และของไหลเบาจะถูกปล่อยออกจากปลายด้านตรงข้ามของเพลา จากด้านอินพุตของของหนัก ของเหลว

การผกผันเฟสเกิดขึ้นภายในโรเตอร์ หากในส่วนต่อพ่วงของโรเตอร์ เฟสที่กระจายตัวของของเหลวเบามีปฏิกิริยากับเฟสต่อเนื่องของของเหลวหนัก จากนั้นในพื้นที่ที่อยู่ติดกับแกนโรเตอร์ ในทางกลับกัน เฟสที่กระจายตัวของของเหลวหนักจะสัมผัสกับ เฟสต่อเนื่องของของเหลวเบา

https://pandia.ru/text/78/416/images/image071_6.jpg" width="335" height="224 src=">

ข้าว. 16.1.15. แผนผังหน่วยสกัดแบบต่อเนื่อง :

1,2 - ปั๊ม ; 3,4,5,6 - ตู้คอนเทนเนอร์ ; 5 - เครื่องแยก

ประสิทธิภาพของเครื่องสกัดจะพิจารณาจากภาระสูงสุดที่สอดคล้องกับ "น้ำท่วม" ของเครื่องสกัด ที่จุด "น้ำท่วม" โหลดจะคำนวณตามความสามารถในการกักเก็บสูงสุดของอุปกรณ์และความเร็วของหยดที่เป็นลักษณะเฉพาะ เท่ากับความเร็วตกตะกอนเฉลี่ยของหยดในเฟสต่อเนื่องที่อยู่กับที่

ลองใช้สมการธอร์นตัน-แพรตต์

https://pandia.ru/text/78/416/images/image073_19.gif" width="115" height="37 src=">.gif" width="163" height="25 src="> ( 16.1.15)

และหาความสามารถในการกักเก็บของเครื่องสกัด

https://pandia.ru/text/78/416/images/image078_15.gif" width="41" height="24"> ความเร็วลักษณะเฉพาะของการหยด โวลต์0 กำหนดโดยสมการที่สอดคล้องกันสำหรับเครื่องแยกแต่ละประเภท

ความเร็วในการทำงานของเฟสต่อเนื่องจะต่ำกว่าขีดจำกัด 20...40%:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image080_16.gif" width="143" height="25 src="> (16.1.18)

ที่ไหน: ชม.กับและชม. d คือความสูงของหน่วยถ่ายโอนในเฟสต่อเนื่องและเฟสกระจายตามลำดับ - ปัจจัยการสกัด

ค่านิยม ชม.กับและชม. d ถูกกำหนดขึ้นอยู่กับค่าของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image083_12.gif" width="17" height="24 src="> และ ชม. d - สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในเฟสต่อเนื่องและเฟสกระจาย ตามลำดับ kmol/(m2*s*kmol/kmol) - พื้นที่ผิวจำเพาะ m2/m3

ค่าของβc, βDและคำนวณโดยใช้เกณฑ์และสมการเชิงประจักษ์ที่ได้รับสำหรับตัวแยกประเภทบางประเภท ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องสกัดแบบบรรจุและแบบเพลทที่มีถาดตะแกรง สามารถใช้สมการนี้ในการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในเฟสการกระจายตัว

https://pandia.ru/text/78/416/images/image088_15.gif" width="26 height=31" height="31"> ลดลง

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในระยะต่อเนื่องสามารถประมาณได้จากสมการ

https://pandia.ru/text/78/416/images/image088_15.gif" width="26" height="31 src=">.gif" width="16" height="17 src=">c - ความหนาแน่นของเฟสต่อเนื่อง กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร µс - ความหนืดไดนามิกของเฟสต่อเนื่อง, Pa s); Рrc=µs/s ดี.ซี- เกณฑ์ Prandtl สำหรับเฟสต่อเนื่อง (ที่นี่ ดี.ซี- ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายในระยะต่อเนื่อง, m2/s)

สำหรับเครื่องสกัดจานหมุน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในเฟสกระจายจะถูกกำหนดโดยสมการ (16.1.12) และในเฟสต่อเนื่องด้วย (16.1.10)

ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลหรือความสูงของหน่วยการถ่ายโอน EEP ความสูงของเครื่องสกัดจะคำนวณโดยการกำหนดจำนวนขั้นตอนทางทฤษฎีของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. สาระสำคัญของกระบวนการสกัดคืออะไร? มีส่วนประกอบใดบ้างที่เกี่ยวข้องในกระบวนการสกัด? 2. ปัจจัยใดเป็นตัวกำหนดความสมดุลในระหว่างกระบวนการสกัด? ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายขึ้นอยู่กับอะไร? 3. ภายใต้เงื่อนไขใดที่สมดุลในกระบวนการสกัดที่อธิบายเป็นเส้นตรง? 4. แผนภาพใดแสดงถึงกระบวนการสกัด? 5. ในกรณีใดบ้างที่สามารถแสดงกระบวนการสกัดบนแผนภาพ y-x สี่เหลี่ยมได้ 6. แผนภาพของกระบวนการสกัดแบบใดที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร 7. โมดูลการสกัดคืออะไร และส่งผลต่อตำแหน่งของสายงานกระบวนการอย่างไร บนแผนภาพ y-x 8 กระบวนการสกัดกระแสทวนนั้นแสดงบนแผนภาพสามเหลี่ยมและในพิกัด y-x อย่างไร 9. กระบวนการสกัดแบบใดที่ดำเนินการ? คำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลในกรณีทั่วไปและกรณีพิเศษ เครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงมีข้อดีเหนือกว่าเครื่องสกัดแบบอื่นอย่างไร 14. ข้อใด การคำนวณจลน์ของตัวแยกคืออะไร 15. ค่าที่กำหนดความสูงของคอลัมน์คืออะไร?

16.2. การสกัดในระบบร่างกายที่มั่นคง-ของเหลว

16.2.1. ข้อมูลทั่วไป

การชะล้าง(กรณีพิเศษของการสกัด) คือการสกัดสารตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปจากของแข็งโดยใช้ตัวทำละลายที่มีความสามารถเฉพาะตัว

ในอุตสาหกรรมอาหาร พืชหรือสัตว์ที่มีรูพรุนจะถูกบำบัดโดยการชะล้าง

ตัวทำละลายต่อไปนี้ใช้: น้ำ - สำหรับสกัดน้ำตาลจากหัวบีท, กาแฟ, ชิโครี, ชา; ส่วนผสมแอลกอฮอล์และน้ำ - แอลกอฮอล์ - เพื่อรับ infusions ในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์และการผลิตเบียร์ที่ไม่มีแอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน, ไตรคลอโรเอทิลีน, ไดคลอโรอีเทน - ในการสกัดน้ำมันและการผลิตน้ำมันหอมระเหย ฯลฯ การชะล้างเป็นกระบวนการหลักในการผลิตน้ำตาลหัวบีท โดยใช้ในการสกัดน้ำตาลจากหัวบีท น้ำมันพืชสกัดจากเมล็ดทานตะวันโดยใช้น้ำมันเบนซิน

การชะล้างมักตามมาในการไหลของกระบวนการโดยกระบวนการกรอง การระเหย และการตกผลึก

16.2.2. สถิติและจลนศาสตร์ของการชะล้าง

กระบวนการชะล้างเกี่ยวข้องกับการแทรกซึมของตัวทำละลายเข้าไปในรูพรุนของของแข็งและการละลายของสารที่สกัดได้

ความสมดุลของการชะล้างจะเกิดขึ้นเมื่อศักยภาพทางเคมีของตัวถูกละลายและศักยภาพทางเคมีในวัสดุแข็งเท่ากัน ความเข้มข้นของสารละลายที่ได้รับซึ่งสอดคล้องกับความอิ่มตัวของสารละลายเรียกว่าความสามารถในการละลาย

เมื่ออยู่ใกล้พื้นผิวของวัตถุที่เป็นของแข็ง ความสมดุลจะเกิดขึ้นภายในระยะเวลาอันสั้น ดังนั้นเมื่อวิเคราะห์กระบวนการถ่ายเทมวลจะถือว่าความเข้มข้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งกับตัวทำละลายจะเท่ากับความเข้มข้นของสารละลายอิ่มตัว อูนัส

ภารกิจหลักของจลนศาสตร์ของการชะล้างคือการกำหนดระยะเวลาการสัมผัสของเฟสการโต้ตอบที่จำเป็นเพื่อให้ได้ระดับการสกัดสารที่สกัดออกมาตามที่กำหนด ระยะเวลาของการสัมผัสกับเฟสจะเป็นตัวกำหนดขนาดของเครื่องสกัด

การถ่ายโอนมวลระหว่างการชะล้างได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโครงสร้างภายในของของแข็ง เช่น ขนาดและรูปร่างของเส้นเลือดฝอย และองค์ประกอบทางเคมีของอนุภาค อัตราการถ่ายโอนมวลขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของของแข็ง ดังที่ระบุไว้ในบทที่ 4.1 ความซับซ้อนของโครงสร้างภายในของวัตถุที่มีรูพรุนทำให้ยากต่อการอธิบายกระบวนการถ่ายโอนมวลภายในวัตถุที่มีรูพรุนของเส้นเลือดฝอยในเชิงวิเคราะห์

การชะล้างเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนซึ่งประกอบด้วยการแพร่กระจายของตัวทำละลายเข้าไปในรูพรุนของของแข็ง การละลายของสารหรือสารที่ถูกสกัด การแพร่กระจายของสารที่ถูกสกัดในเส้นเลือดฝอยภายในของแข็งไปยังส่วนต่อประสานเฟสและมวล การถ่ายโอนสารที่ถูกสกัดในตัวทำละลายของเหลวจากส่วนต่อประสานเฟสไปยังแกนกลางของการไหลของสารสกัด

จากสี่ขั้นตอนของกระบวนการที่ระบุไว้ ขั้นตอนที่จำกัดอัตราการถ่ายโอนมวลโดยรวมคือสองขั้นตอนสุดท้าย เนื่องจากอัตราการถ่ายโอนมวลในสองขั้นตอนแรกมักจะสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับอัตราของ สองขั้นตอนต่อมา

ดังนั้น ความต้านทานการแพร่กระจายทั้งหมดของการถ่ายโอนมวลประกอบด้วยความต้านทานการแพร่กระจายภายในของแข็งและในตัวทำละลาย

อัตราการแพร่กระจายของสารภายในร่างกายที่มีรูพรุนของเส้นเลือดฝอยอธิบายได้จากสมการการนำมวล (12.30)

อัตราการถ่ายโอนมวลจากส่วนต่อประสานเฟสไปยังแกนกลางของการไหลของสารแยกอธิบายไว้ในสมการการถ่ายโอนมวล (12.15)

เพื่อประเมินความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการนำมวลและการถ่ายเทมวล จะใช้เกณฑ์ Biot [ดู สมการ (12.32)]

อัตราการนำมวลที่ต่ำเป็นพิเศษเกิดขึ้นในส่วนที่เป็นพืชและสัตว์ที่มีรูพรุนซึ่งมีรูพรุน

ในรูป รูปที่ 16.2.1 แสดงแผนภาพโครงสร้างของเซลล์พืช

https://pandia.ru/text/78/416/images/image095_13.gif" width="200" height="24 src="> และในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำ -

ในกรณีที่ความต้านทานการแพร่กระจายหลักเข้มข้นในเฟสของเหลว สามารถใช้สมการการถ่ายโอนมวล (12.15) เพื่ออธิบายกระบวนการได้

แรงผลักดันของกระบวนการชะล้างคือความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของสารที่ถูกสกัดที่พื้นผิวของของแข็งกับความเข้มข้นเฉลี่ยในมวลของสารสกัด เรา

ความเร็วของกระบวนการในกรณีนี้

https://pandia.ru/text/78/416/images/image099_11.gif" width="21" height="25 src="> - สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลในเฟสของเหลว

อัตราการแพร่กระจายของโมเลกุลในชั้นขอบเขตที่มีความหนา δ ถูกกำหนดโดยสมการ Fick (12.9)

https://pandia.ru/text/78/416/images/image101_10.gif" width="319" height="25 src="> (16.2.2)

โดยที่: https://pandia.ru/text/78/416/images/image103_11.gif" width="59" height="21"> . จากนั้นจาก (16.2.1) จะได้สัดส่วนกับ D2/3 ด้วยการสรุปข้อมูลการทดลองโดยคำนึงถึงการพึ่งพาที่ระบุ จะได้สมการสำหรับการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล https://pandia.ru/text/78/416/images/image104_11.gif" width="143" height=" 27 src="> (16.2.3)

โดยที่: https://pandia.ru/text/78/416/images/image106_10.gif" width="85" height="21"> - เกณฑ์ Reynolds (ที่นี่ โวลต์- ความเร็วในการสกัด µ - ความหนืดไดนามิกของสารสกัด); ปร= โวลต์/ ดี- เกณฑ์ Prandtl

จากนิพจน์ (16.2.2) เห็นได้ชัดว่า β เพิ่มขึ้นเมื่อความหนาของชั้นการแพร่ลดลง δ จากทฤษฎีของชั้นขอบเขต เป็นที่ทราบกันว่าความหนาของชั้นการแพร่จะลดลงตามเกณฑ์ของเรย์โนลด์สที่เพิ่มขึ้น กล่าวคือ เมื่อความเร็วสัมพัทธ์ของสารสกัดเพิ่มขึ้น (สัมพันธ์กับอนุภาคของแข็ง) ด้วยเหตุนี้ กระบวนการชะล้างจึงสามารถเข้มข้นขึ้นได้โดยการสร้างสภาพแวดล้อมทางอุทกพลศาสตร์ที่มีประสิทธิผล รวมถึงการบดวัสดุที่เป็นของแข็ง

การบดทำให้พื้นผิวการถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับเส้นทางการแพร่กระจายของวัสดุที่สกัดจากส่วนลึกของเส้นเลือดฝอยไปยังพื้นผิวของวัสดุลดลง เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การนำมวลเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การชะล้างจะดำเนินการที่อุณหภูมิใกล้กับจุดเดือดของสารสกัด ในเวลาเดียวกันความเข้มข้นของสารละลายอิ่มตัวของ unas ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงผลักดันในการชะล้างและการละลาย

อัตราการนำมวลยังสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการแปรรูปวัตถุดิบอาหารแบบพิเศษ ส่งผลให้ความต้านทานการแพร่กระจายในเซลล์ลดลง

ในทางปฏิบัติ การทำให้กระบวนการเข้มข้นขึ้นสามารถทำได้ในเครื่องสกัดที่มีสภาวะอุทกไดนามิกที่มีประสิทธิภาพ เช่น ในเครื่องสกัดแบบฟลูอิไดซ์เบด เช่นเดียวกับในเครื่องสกัดแบบสั่นและแบบเป็นจังหวะ

ตามที่ระบุไว้ การดำเนินการในฟลูอิไดซ์เบดด้วยวัสดุบดจะทำให้พื้นผิวการถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและความต้านทานการแพร่กระจายลดลง

ในบทที่ 4.4 มีการระบุว่าการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำของเฟสที่มีปฏิสัมพันธ์ทำให้กระบวนการสกัดมีความเข้มข้นมากขึ้น

16.2.3. การคำนวณอุปกรณ์สกัด

วิธีการแบบแบ่งเขตสำหรับการคำนวณกระบวนการสกัดจากของแข็งซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีพื้นฐานมาจากการแก้ปัญหาการนำมวลที่ไม่คงที่ ในการคำนวณระยะเวลาของกระบวนการในตัวของรูปทรงเรขาคณิตปกติ สามารถใช้สมการ (18.11) ได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์การนำมวล การใช้วิธีนี้ในการคำนวณจึงเป็นเรื่องยาก ดังนั้นในการคำนวณเครื่องแยกจึงใช้วิธีที่ขึ้นอยู่กับการกำหนดจำนวนขั้นตอนทางทฤษฎีของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น การแนะนำค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพในการคำนวณทำให้สามารถกำหนดจำนวนสเตจจริงของอุปกรณ์แบบหลายสเตจหรือความยาวของอุปกรณ์ได้

ลองพิจารณาวิธีการแบบกราฟิกเพื่อกำหนดจำนวนขั้นตอนทางทฤษฎีโดยใช้แผนภาพสามเหลี่ยม (รูปที่ 16.2.2) เพื่อความสะดวกในการคำนวณ ลองจินตนาการถึงแผนภาพในรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก แทนที่จะเป็นสามเหลี่ยมด้านเท่า

ปล่อยให้วัสดุแข็งตั้งต้นที่จะสกัดประกอบด้วยส่วนประกอบ L ที่ไม่ละลายน้ำ และส่วนประกอบที่ละลายน้ำได้ เอ็มซึ่งสกัดด้วยสารสกัดเหลว อี.จากกระบวนการนี้ จะได้สารสกัดที่ประกอบด้วยสารสกัด อีและสารนั้นก็ละลายไปในนั้น เอ็มและราฟฟิเนตซึ่งประกอบด้วยสารที่ไม่ละลายน้ำ ลในรูขุมขนซึ่งมีสารอยู่จำนวนหนึ่ง เอ็มละลายในสารสกัด อี.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image108_0.jpg" width="438" height="129 src=">

ข้าว. 16.2.3. โครงการสกัดของแข็งและของเหลวทวนกระแสหลายส่วน

สารละลาย E ของสารที่สกัดได้ มในสารสกัด อีเรียกมันว่าการไหลบนและการไหล รของผสมที่เป็นของแข็ง ลด้วยสารที่สกัดได้ ม- การไหลด้านล่าง

สมการความสมดุลของวัสดุจะถูกเขียนดังนี้:

เอฟ+ อี= รคุณและ

เครื่องต้มน้ำ (รูปที่ 16.2.5) เป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่มีก้นทรงกรวยและฝาปิด ที่ด้านล่างจะมีตะแกรงซึ่งชั้นของวัสดุแข็งที่บดแล้วจะถูกโหลดผ่านฟักด้านบน หลังจากการชะล้าง วัสดุจะถูกระบายออกทางบานบานพับด้านล่าง

บังเกอร์" href="/text/category/bunker/" rel="bookmark">บังเกอร์สำหรับใส่บีทรูทชิป และสว่านสำหรับเอาเยื่อออกจากอุปกรณ์

ภายในอุปกรณ์ ชิปจะถูกเคลื่อนย้ายด้วยสกรูสองตัวขนานกันจากล่างขึ้นบน สว่านถูกสร้างขึ้นจากใบมีดที่อยู่ตามแนวเกลียว ใบมีดของสว่านแต่ละอันจะเข้าสู่ช่องว่างระหว่างใบมีดของอีกอัน การจัดเรียงสว่านนี้ช่วยให้ชิปเคลื่อนที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของอุปกรณ์ และป้องกันความเป็นไปได้ที่ชิปบีทรูทจะหมุนไปพร้อมกับใบมีด เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน มีการติดตั้งเคาน์เตอร์เบลดและพาร์ติชั่นไว้ที่ส่วนล่างของฝาครอบ

https://pandia.ru/text/78/416/images/image138_3.jpg" width="241" height="257 src=">

ข้าว. 16.2.7. เครื่องกระจายคอลัมน์คู่:

1.5 - ฟิตติ้ง; 2 - เครื่องขว้างแบบหมุน; 3 - กลอง; 4 - ร่างกาย; 6 - โซ่; 7 - เฟรม

สายพานลำเลียงคราดและเครื่องขว้างเศษได้รับการออกแบบมาเพื่อป้อนเศษเข้าไปในอุปกรณ์ น้ำผลไม้อุ่นจะถูกส่งผ่านหัวฉีดเข้าไปในเครื่อง

น้ำที่แพร่กระจายจะถูกพรากจากอุปกรณ์ผ่านตะแกรงที่สร้างใหม่ได้เองโดยมีรูรูปกรวยติดตั้งอยู่ในห้องและท่อ น้ำบารอมิเตอร์จะเข้าสู่อุปกรณ์ผ่านทางแถวบนของหัวฉีด และน้ำเยื่อจะไหลผ่านแถวล่าง

ชิปที่เข้าสู่อุปกรณ์จะย้ายไปยังตำแหน่งที่ขนออกจากอุปกรณ์ น้ำบารอมิเตอร์และเยื่อกระดาษจะถูกส่งไปยังส่วนบนของคอลัมน์ที่สองโดยสวนทางกับหัวบีทชิป น้ำกระจายจะถูกส่งไปยังการผลิต และเยื่อกระดาษจะถูกส่งไปยังเครื่องอัดหรือเก็บเยื่อกระดาษ ในพืชบางชนิด น้ำที่มีความกดอากาศและน้ำจากเนื้อจะถูกป้อนลงในถังผสมขนาดใหญ่หนึ่งถังก่อน จากนั้นจึงเข้าไปในเครื่องทำความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่ส่วนผสม

ในการออกแบบอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา จะมีการลวกหัวบีทชิปภายในอุปกรณ์ และไม่จำเป็นต้องติดตั้งเครื่องลวกเพิ่มเติม น้ำผลไม้ที่ใช้สำหรับการลวกจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่กำหนดในเครื่องทำความร้อน

มีการออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้ถังเคลื่อนย้ายวัสดุที่เป็นของแข็ง

การใช้อุปกรณ์ลำเลียงแบบโซ่ที่มีโครงหรือถังทำให้เกิดการบดอัดมวลของวัสดุแข็งบนเฟรมหรือในถัง ซึ่งทำให้กระบวนการสกัดลดลง ในอุปกรณ์การแพร่กระจายที่มีเพลาใบมีดและเคาน์เตอร์เบลด จะเกิดการบดเศษอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้กรองน้ำที่แพร่กระจายในอุปกรณ์ได้ยาก และทำให้อัตราการสกัดลดลง จากการใช้บีทรูทชิพขนาดใหญ่ อัตราการสกัดก็ลดลงเช่นกัน เนื่องจากความต้านทานการแพร่กระจายภายในเพิ่มขึ้น

อุปกรณ์กระจายเตียงที่ถูกระงับไม่มีข้อเสียเหล่านี้ ในอุปกรณ์สองคอลัมน์ (รูปที่ 16.2.8) พัฒนาโดยศาสตราจารย์ , บีทรูทชิปอยู่ในช่วงระงับ แรงผลักดันในการเคลื่อนย้ายเนื้อหาในอุปกรณ์คือความแตกต่างของความดันเหนือวัสดุในคอลัมน์แรกและคอลัมน์ที่สอง เมื่ออุปกรณ์เคลื่อนย้ายลูกสูบขยับขึ้น จะเกิดสุญญากาศอยู่ข้างใต้ บีทรูทชิปเข้าสู่ส่วนบนของคอลัมน์แรกซึ่งเต็มไปด้วยน้ำกระจายในระดับหนึ่ง ระดับน้ำจะถูกรักษาไว้โดยใช้เกจวัดระดับ ดังนั้นบีทรูทชิพจึงเข้าสู่น้ำที่แพร่กระจายและกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งอุปกรณ์

https://pandia.ru/text/78/416/images/image140_5.gif" width="128" height="43 src="> (16.2.11)

ที่ไหน: วีป- ปริมาตรที่มีประโยชน์ของอุปกรณ์ m3; ถาม- มวลของเศษต่อหน่วยปริมาตรที่มีประโยชน์ของอุปกรณ์ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร (สำหรับอุปกรณ์แบบคอลัมน์ ถาม=600...700 กก./ลบ.ม.); τ - ระยะเวลาของกระบวนการสกัด s

เครื่องแยกสายพาน (รูปที่ 16.2.9) ใช้ในการสกัดน้ำมันจากเมล็ดทานตะวัน เฟสของแข็ง - เมล็ดบดจะถูกเคลื่อนย้ายไปตามสายพานในชั้นบาง ๆ และสารสกัด - น้ำมันเบนซินจะถูกจ่ายจากด้านบนโดยใช้ปั๊มและชลประทานวัสดุที่อยู่บนสายพาน กระบวนการนี้ดำเนินการตามรูปแบบการไหลรวมที่ซับซ้อนของวัสดุแข็งและสารสกัด: การไหลข้ามในแต่ละส่วนและการไหลทวนโดยรวมในตัวแยก การออกแบบเครื่องสกัดไม่ได้รับประกันการมีปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพของเฟสของแข็งกับเครื่องสกัด การดำเนินการสกัดจะเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำ ต้องใช้ขั้นตอนการสกัดหลายขั้นตอนเพื่อสกัดน้ำมันให้หมด

ข้าว. 16.2.9. เครื่องแยกสายพาน:

1 - ร่างกาย; 2 - หัวฉีด; 3 - เพลาโหลด; 4 - อุปกรณ์ขนส่ง; 5 – ปั๊ม

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. สาระสำคัญของกระบวนการชะล้างคืออะไร? มีส่วนประกอบอะไรบ้างในกระบวนการชะล้าง? 2. ปัจจัยอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการชะล้าง? 3. อัตราการชะล้างที่อธิบายโดยสมการ Shchukarev ในกรณีใด? 4. การคำนวณเครื่องสกัดคืออะไร? 5. กระบวนการสกัดกระแสทวนแสดงในแผนภาพสามเหลี่ยมอย่างไร 6. จำนวนขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในแผนภาพสามเหลี่ยมจะกำหนดได้อย่างไร? 7. ตั้งชื่อแผนงานที่ใช้กระบวนการชะล้าง 8. เครื่องสกัดแบบใดที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร?

การแนะนำ

การสกัดในระบบ “ของเหลว-ของเหลว” แนวคิดพื้นฐานและตัวชี้วัด

ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ในการสกัด

กระบวนการถ่ายโอนสารเคมีและมวลที่เกิดขึ้นระหว่างการสกัด

วิธีการสกัดหลัก

อุปกรณ์สกัดที่ทันสมัย

ส่วนการคำนวณ

การบำบัดน้ำเสีย

บทสรุป

อ้างอิง

การแนะนำ

การสกัดในความหมายกว้างๆ หมายถึงกระบวนการแยกส่วนประกอบตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไปออกจากสารละลายหรือของแข็งโดยใช้ตัวทำละลายแบบคัดเลือก ดังนั้นตามหลักการแล้ว การสกัดสามารถทำได้ในระบบของแข็ง-ของเหลว (เช่น การสกัดทองคำจากแร่ด้วยสารละลายไซยาไนด์) หรือของเหลว-ของเหลว ในทางอุทกโลหะวิทยา การสกัด หรือการสกัด มักหมายถึงกระบวนการสกัดของเหลว ซึ่งประกอบด้วยการสกัดสารที่ละลายในตัวทำละลายตัวหนึ่งโดยใช้ตัวทำละลายอีกตัวหนึ่งซึ่งไม่สามารถผสมกับตัวทำละลายชนิดแรกได้ สารละลายเคมีที่ประกอบด้วยน้ำของรีเอเจนต์เคมีและของเหลวอินทรีย์ถูกใช้เป็นตัวกลางของเหลวดังกล่าวสองตัว

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสกัดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการแยกของเหลวผสมอื่นๆ คือ:

อุณหภูมิในการทำงานต่ำ (โดยปกติกระบวนการจะดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง)

อัตราการถ่ายโอนมวลสูงระหว่างสองขั้นตอนการสัมผัส (เนื่องจากพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่มากในระหว่างการอิมัลชันของเฟสอินทรีย์ในสารละลายที่เป็นน้ำ)

สารสกัดคัดแยกสูง ช่วยให้สามารถแยกองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องและแยกยาก

ความสะดวกในการแยกสองเฟส (ของเหลวที่ละลายไม่ได้ที่มีความหนาแน่นต่างกัน)

ความสามารถในการสกัดโลหะจากสารละลายเจือจางสูง

เป็นการทำความสะอาดโลหะที่เกิดขึ้นอย่างล้ำลึกตามต้องการ

ความเป็นไปได้ในการสร้างรีเอเจนต์ที่ใช้แล้วใหม่

ความเป็นไปได้ของการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของกระบวนการอย่างสมบูรณ์

สถานการณ์เหล่านี้เป็นตัวกำหนดการใช้กระบวนการสกัดอย่างกว้างขวางในวิทยาโลหะวิทยาสมัยใหม่

การสกัดในระบบ “ของเหลว-ของเหลว” แนวคิดพื้นฐานและตัวชี้วัด

มีการนำคำศัพท์เฉพาะสำหรับการสกัดต่อไปนี้มาใช้ ตัวทำละลายสองตัวที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ (น้ำและอินทรีย์) ในสถานะเริ่มต้นเรียกว่า "สารละลายต้นทาง" และ "สารแยก" ในขณะที่สัมผัส (ระหว่างการสกัด) เรียกว่าเฟส "น้ำ" และ "อินทรีย์" และหลังจากการสกัด (ตกตะกอนและแยก) เรียกว่า "ราฟฟิเนต" และ "สกัด"

กระบวนการสกัดประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

การเตรียมสารละลายเริ่มต้นและสารสกัด (รูปที่ 1, a)

การสัมผัสกับสารละลายเหล่านี้ด้วยอิมัลชันของเฟสอินทรีย์และน้ำ (รูปที่ 1, b, c)

การตกตะกอนและการแยกขั้นตอนเหล่านี้ (สังเกตด้วยสายตาอย่างดี) (รูปที่ 1, d);

การแยกราฟฟิเนตและสารสกัด (รูปที่ 1, e)

รูปที่ 1. แผนผังกระบวนการสกัดของเหลว-ของเหลว 1 - วิธีแก้ปัญหาเบื้องต้น; 2 - สารสกัด; 3 - ราฟฟิเนต; 4 - แยก

จากสารสกัดที่อิ่มตัวด้วยองค์ประกอบที่ถูกสกัด (สารสกัด) โลหะจะถูกสกัดโดยวิธีการสกัดซ้ำซึ่งประกอบด้วยการบำบัดสารสกัดด้วยสารละลายในน้ำของตัวทำปฏิกิริยาเคมีบางชนิด ทำให้เกิดสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการถ่ายโอนโลหะแบบย้อนกลับจากเฟสอินทรีย์ สู่ระยะที่เป็นน้ำ ผังงานสำหรับกระบวนการแยกซ้ำจะคล้ายกับขั้นตอนการแยกข้อมูล ในกรณีนี้ รีเอเจนต์ที่ใช้ในการสกัดสารจากเฟสอินทรีย์เรียกว่าสารสกัดซ้ำ และผลลัพธ์ที่ได้เรียกว่าสารสกัดซ้ำ ดังนั้น สารสกัดและสารสกัดจึงเป็นเฟสอินทรีย์ และสารสกัดซ้ำและสารสกัดซ้ำจึงเป็นเฟสที่เป็นน้ำ เกือบทุกครั้งหลังจากการสกัดซ้ำ สารสกัดจะถูกสร้างขึ้นใหม่สู่สถานะดั้งเดิม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าสารสกัดที่เกิดใหม่

ดังนั้นในระหว่างการสกัดและการสกัดซ้ำ จะใช้การกำหนดผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้ในขณะที่กระบวนการดำเนินไป:

การสกัด:

สารสกัด ® สารสกัดเฟสอินทรีย์ ®

สารละลายเริ่มต้น ® เฟสที่เป็นน้ำ ® ราฟฟิเนต

การสกัดซ้ำ:

สารสกัด ® เฟสอินทรีย์ ® สารสกัดที่สร้างใหม่

สกัดซ้ำ ® เฟสน้ำ ® สกัดซ้ำ

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของวงจร "การสกัด - การสกัดซ้ำ" จะเป็นสารละลายที่เป็นน้ำ - การสกัดซ้ำอีกครั้ง แต่สารละลายในน้ำที่ได้จากการสกัดแถบนั้นแตกต่างจากสารละลายเดิมตรงที่ไม่มีหรือมีสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การแยกส่วนประกอบที่มีคุณค่าซึ่งเป็นปัญหาหลักในการแยกออกจากสารละลาย ในกรณีนี้ การแยกซ้ำซึ่งต่างจากสารละลายเดิม มักจะเสริมด้วยโลหะ

ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ในการสกัด

สารประกอบอินทรีย์ถูกใช้เป็นสารสกัด

สารสกัดในอุดมคติควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

คัดเลือกอย่างเพียงพอ (นั่นคือ คัดเลือกเฉพาะส่วนประกอบที่เราสนใจจากสารละลายน้ำที่ประกอบด้วยโลหะจำนวนหนึ่ง)

มีความสามารถในการสกัดสูง (ดูดซับส่วนประกอบที่สกัดได้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญต่อหน่วยปริมาตร)

ให้การงอกใหม่ของสารสกัดค่อนข้างง่ายด้วยการสกัดโลหะจากเฟสอินทรีย์

ปลอดภัยในการใช้งาน (ไม่เป็นพิษ ไม่ระเหย ไม่ติดไฟ)

คงความเสถียรระหว่างการเก็บรักษาหรือสัมผัสกับกรดและด่าง

มีราคาถูกพอ

การค้นหาสารสกัดในอุดมคตินั้นแทบเป็นไปไม่ได้เลย ดังนั้นจึงมักมีวิธีแก้ปัญหาแบบประนีประนอม

เมื่อคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าการถ่ายโอนมวลมีบทบาทสำคัญในกลไกการแยกตัวจากการสกัด คุณสมบัติทางกายภาพหลักอย่างหนึ่งของเฟสอินทรีย์คือความหนืด ความรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะของความหนืด พลังงานของขอบเขตระหว่างเฟส และความหนาแน่นของตัวกลางมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการตัดสินจลนศาสตร์ของกระบวนการสกัด ไม่เพียงแต่ในแง่ของการถ่ายโอนมวลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจากมุมมองของการกระจายตัวของเฟสและ อัตราการตกตะกอนของเฟสของเหลวที่เข้าสู่สภาวะสมดุล อย่างไรก็ตาม สารสกัดอินทรีย์มักจะเป็นตัวกลางที่ค่อนข้างหนืด ในกรณีนี้ความหนืดของเฟสอินทรีย์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มความอิ่มตัวของไอออนของโลหะ การเพิ่มความหนืดของเฟสอินทรีย์ที่สูงกว่าขีดจำกัดอาจทำให้กระบวนการสกัดช้าลงอย่างมาก ดังนั้นบางครั้งจึงไม่สามารถทำได้เพื่อให้ได้ความอิ่มตัวของสารสกัดที่มีนัยสำคัญด้วยโลหะ แต่ถึงแม้ว่าความอิ่มตัวของสารสกัดที่เป็นไปได้จะถูกจำกัด แต่ในบางกรณีก็จำเป็นต้องลดความหนืดของเฟสอินทรีย์โดยไม่ได้ตั้งใจ

นอกจากนี้ เพื่อการแยกเฟสที่ดีหลังจากการสกัด ความหนาแน่นของเฟสเหล่านี้จะต้องมีความแตกต่างเพียงพอ กล่าวคือ สารสกัดจะต้องเบากว่าสารละลายที่เป็นน้ำมาก ดังนั้นในทางปฏิบัติ สารสกัดจึงไม่ค่อยถูกใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ มักจะเจือจางด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ราคาถูกเพื่อลดความหนืดและความหนาแน่น ตัวทำละลายเสริมนี้มักจะเฉื่อยและไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการสกัด ในระบบของตัวทำละลายอินทรีย์สองตัวดังกล่าว สารประกอบอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีของการสกัดเรียกว่ารีเอเจนต์สำหรับการสกัด และตัวทำละลายของรีเอเจนต์สำหรับการสกัดเรียกว่าสารเจือจาง สารละลายอินทรีย์ทั้งหมดเป็นสารสกัด ควรสังเกตว่าตัวเจือจางนั้นไม่เพียงใช้เพื่อลดความหนืดและความหนาแน่นของเฟสอินทรีย์เท่านั้น แต่ยังเพื่อละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในระหว่างปฏิกิริยาการสกัดอีกด้วย

ตัวทำละลายอินทรีย์ประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ :

ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของฮาโลเจน

ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของคลอรีนส่วนใหญ่มักใช้เป็นตัวทำละลายสำหรับรีเอเจนต์การสกัด เนื่องจากไฮโดรคาร์บอนมีสารระเหยสูง ติดไฟได้ และเป็นพิษ จึงมีเพียงจำนวนจำกัดเท่านั้นที่เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ที่ใช้กันมากที่สุดคือ: เบนซิน C 6 H 6; โทลูอีนหรือเมทิลเบนซีน CH 3 C 5 H 5; น้ำมันก๊าด; น้ำมันดีเซล เฮกเซน (C 6 H 4), ออกเทน (C 8 H | 8), น้ำมันเบนซิน อนุพันธ์ของคลอรีนของไฮโดรคาร์บอนที่ใช้กันมากที่สุดคือคาร์บอนเตตระคลอไรด์ CCl 4, คลอโรฟอร์ม CHC1 3 และไดคลอโรมีเทน CH 2 C1 2 อนุพันธ์ของคลอรีนบางครั้งใช้เป็นสารสกัดสำหรับสารประกอบอนินทรีย์ (เช่น CCl 4 หรือ CHCl 3 ถูกสกัดด้วย GeCl 4)

สารสกัดที่มีออกซิเจนแบ่งเป็นสารประกอบที่ไม่มีและกลุ่มที่ทำให้เกิดเกลือ ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ประกอบด้วยออกซิเจนซึ่งไม่มีกลุ่มที่ก่อให้เกิดเกลือจะถูกใช้เป็นสารสกัดสำหรับการสกัดเฮไลด์ ไนเตรต ไทโอไซยาเนต และเกลือของโลหะอื่นๆ ซึ่งรวมถึงแอลกอฮอล์ ROH, เอสเทอร์ ROR, เอสเทอร์ R-OCO-R, คีโตน R-COR, d-คีโตน RCOCH 2 COR (โดยที่ R เป็นอนุมูลอินทรีย์) การสกัดดำเนินไปอย่างประสบความสำเร็จในสารละลายที่มีความเป็นกรดสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดเกลือออกโซเนียมได้ หรือในสารละลายที่มีความเป็นกรดต่ำ แต่เมื่อมีสารทำให้เป็นเกลือ เมื่อใช้แอลกอฮอล์ อีเทอร์ คีโตน จะสังเกตการก่อตัวของโซลเวตตามรูปแบบ: mROR + nMeCl 3 + pHCl = mROR × nMeCl 3 × pHCl นอกจากนี้ ระดับความเป็นกรดยังมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการนี้

ในบรรดาอีเทอร์ที่ใช้กันมากที่สุดคือไดเอทิลอีเทอร์ C 2 H 5 OS 2 H 5 และอนุพันธ์ของคลอรีน - chlorex ClC 2 H 4 OS 2 H 4 Cl หรือ (C 2 H 4 Cl) 2 O. Chlorex เป็นอย่างมาก เบสอ่อนและแยกเฉพาะกรดที่แรงมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ใช้ในการสกัดกรดคลอโรออริกจากสารละลายน้ำกัดทองในวงจรการกลั่นโลหะมีค่า

ในบรรดาแอลกอฮอล์อะลิฟาติก (อะไซคลิก) (ROH โดยที่ R คือ C n H (2n+1)), บิวทิล (C 4 H 9 OH), อะมิล (C 5 H 11 OH), ไอโซเอมิล, เฮกซิล (C 6 H 13 OH) ถูกนำมาใช้ , caprylic (C 7 H 15 OH), octyl (C 8 H 17 OH), nonyl (C 9 H 19 OH), ส่วนผสมของแอลกอฮอล์ C 7 - C 9 และ decyl (C 10 H 21 OH) ในบรรดาแอลกอฮอล์อะไซคลิก (ที่มีวัฏจักรในโมเลกุล - วงแหวนของอะตอมคาร์บอนสามอะตอมขึ้นไป) ไซโคลเฮกซานอล C 11 H 11 OH มักใช้บ่อยที่สุด ในบรรดาอะโรมาติกแอลกอฮอล์ (ที่มีวงแหวนในโมเลกุล - วงแหวนเบนซีน) จะใช้ a-naphthol และ a, a' -แนพทอล .

เมื่อใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีออกซิเจนกับกลุ่มที่สร้างเกลือ (กรดคาร์บอกซิลิก RCOOH) สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ - สบู่ - เกิดขึ้นเนื่องจากการสกัดไม่ใช่เกลือหรือกรดเชิงซ้อน แต่เป็นไอออนบวกของโลหะ กรดคาร์บอกซิลิกจะถูกลดขนาดลงในโครงสร้าง .

การลดขนาดนี้ยังคงอยู่ในระหว่างการสกัด กล่าวคือ เกลืออินทรีย์ M(HR 2) 2 ถูกสร้างขึ้น โดยปกติแล้วการสกัดด้วยกรดคาร์บอกซิลิกจะดำเนินการที่ pH 0.5 น้อยกว่าค่า pH ของการไฮโดรไลซิสของเกลือโลหะอนินทรีย์เริ่มต้น การสกัดประเภทที่คล้ายกันโดยใช้กรดไขมัน C n H 2 n +1 COOH ถูกนำมาใช้เช่นในวิทยาโลหะวิทยาโคบอลต์เพื่อทำให้สารละลายที่มีโคบอลต์บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก

หรือโดยตรง (พันธะ PC, สารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส):

โดยที่ R คืออัลคิล (CnH 2 n +), ไซโคลอัลคิลหรือเอริล (โมโนวาเลนต์เรซิดิวของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน) อนุมูล

มีการศึกษาความสามารถในการสกัดเอสเทอร์ปานกลางของกรดฟอสฟอริก ฟอสโฟนิก และฟอสฟีนิก รวมถึงออกไซด์ของฟอสฟีนทดแทน การสกัดด้วยรีเอเจนต์ทั้งหมดนี้ดำเนินการบนพื้นฐานของความสามารถของออกซิเจนฟอสโฟรีล - P=O ของผู้บริจาคและผู้รับ ซึ่งเพิ่มขึ้นตามลำดับ:

ส่งผลให้ความสามารถในการสกัดสารเหล่านี้เพิ่มขึ้นไปในทิศทางเดียวกัน ในบรรดาเอสเทอร์ขนาดกลางของกรดฟอสฟอริกสารสกัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือไตรบิวทิลฟอสเฟต TBP ((C 4 H 9 O) 3 PO) ซึ่งใช้ในโลหะวิทยาทางอุทกโลหะของโลหะกัมมันตภาพรังสี (ตัวอย่างเช่นในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยเฉพาะ ในการสกัดยูรานิลไนเตรต) ในการบำบัดด้วยโลหะวิทยาของโลหะหายาก (ไนโอเบียม, แทนทาลัม, เซอร์โคเนียม ฯลฯ ) ไดอัลคิลอัลคิลฟอสฟิเนต DAAF (R 1 P(O)(OR 2) 2) ใช้ในการสกัดสแกนเดียมจากกรดไฮโดรคลอริก ไนโอเบียม แทนทาลัม และธาตุหายากอื่นๆ

จากสารสกัดที่มีไนโตรเจนวัตถุประสงค์ในการสกัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือเอมีนที่มีระดับการทดแทนที่แตกต่างกัน (ได้มาจากการเปลี่ยนโปรตอนแอมโมเนียด้วยอนุมูลอินทรีย์): ปฐมภูมิ, ทุติยภูมิ , เบสแอมโมเนียมระดับตติยภูมิและควอเทอร์นารี (QAB): R 4 NOH เกลือหลายชนิดของเอมีนปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิที่มีอนุมูลอัลคิลปกติ C n H 2 n +1 (อัลคิลามีน) ละลายได้น้อยในไฮโดรคาร์บอนเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอะโรมาติก (> 0.1 โมล/ลิตร)

สำหรับการสกัดทองแดง นิกเกิล และโคบอลต์ จะมีการเสนอส่วนผสมของเอ-ไฮดรอกซีมที่มีสูตรทั่วไป โดยที่ R และ R’ เป็นอนุมูล R'' เป็นอะตอมของอนุมูลหรือไฮโดรเจน

สารสกัดที่มีซัลเฟอร์เนื่องจากความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนของอะตอมกำมะถันต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมออกซิเจน การแทนที่ออกซิเจนด้วยกำมะถันในสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจนที่เกี่ยวข้อง (อีเทอร์ แอลกอฮอล์ ฯลฯ) ส่งผลให้คุณสมบัติการสกัดของกำมะถันลดลง สารประกอบอินทรีย์ (ไทโออีเทอร์ R 2 S; ไทโอแอลกอฮอล์ RSH; ไทโอแอซิด , ; ไดไทโอแอซิด เป็นต้น)

อย่างไรก็ตาม การลดลงของความเป็นพื้นฐานของสารประกอบไธโอสามารถนำไปสู่การคัดเลือกการสกัดที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สารสกัดอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นที่สนใจ ซัลไฟด์อินทรีย์ (ไทโอเอสเทอร์) เป็นสารสกัดที่มีประสิทธิภาพทีเดียว ตัวอย่างเช่น diisobutyl sulfide (iC 4 H 9) 2 S แยกเฟอร์ริกคลอไรด์ได้ดีจากสารละลายของกรดไฮโดรคลอริกในรูปของ НFeСl 4 เช่นเดียวกับ dibutyl ether ที่ประกอบด้วยออกซิเจนธรรมดา (C 4 H 9) 2 O ซึ่งสัมพันธ์กับกรดอนินทรีย์ และเกลือยูเรเนียม ออกไซด์ได้รับการทดสอบเป็นสารสกัดไดอัลคิลซัลไฟด์ ซึ่งได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไดอัลคิลซัลไฟด์ที่สอดคล้องกันกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในกรดอะซิติก CH 3 COOH กรดซัลโฟนิก R-SO 3 H (หรือ ) ซึ่งเป็นสารสกัดแลกเปลี่ยนไอออนบวกเป็นที่สนใจในทางปฏิบัติในด้านอุทกวิทยา แนะนำให้ใช้ไฮโดรคาร์บอนที่มีซัลโฟเนตสำหรับการสกัดนิกเกิลและโคบอลต์ทางอุตสาหกรรมจากสารละลายในน้ำที่มีความเข้มข้นของโลหะตั้งแต่ 0.5 ถึง 10 กรัม/ลิตร

กระบวนการถ่ายโอนสารเคมีและมวลที่เกิดขึ้นระหว่างการสกัด

การแยกสารในระหว่างกระบวนการสกัดขึ้นอยู่กับความแตกต่างในการกระจายตัวระหว่างของเหลวที่ผสมไม่ได้สองชนิด ในกรณีที่ง่ายที่สุด เมื่อสารที่สกัดออกมาอยู่ในรูปแบบเดียวกันในทั้งสองระยะ (ที่เรียกว่าการกระจายทางกายภาพ) กฎของ Nernst จะใช้:

โดยที่ K d คือค่าคงที่การกระจาย ค่าคงที่การกระจาย Kd ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารที่ถูกสกัดในเฟสที่เป็นน้ำ และด้วยอัตราส่วนคงที่ที่กำหนดไว้ของปริมาตรของเฟสสัมผัส (P:E) ที่อุณหภูมิที่กำหนด ยังคงเป็นค่าคงที่สำหรับทั้งความสมบูรณ์และ วิธีแก้ปัญหาที่ไม่ดี ดังนั้นในกระบวนการหลายรอบติดต่อกัน จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุการสกัดหรือการทำให้บริสุทธิ์ในระดับลึกโดยพลการ

อย่างไรก็ตาม กฎการกระจายในรูปแบบคลาสสิกไม่สามารถใช้ได้กับระบบการสกัดจริงส่วนใหญ่ เนื่องจากในทั้งสองระยะ ปฏิกิริยาระหว่างสารกับตัวทำละลายสามารถเกิดขึ้นได้; การสกัดสารในรูปแบบของสารประกอบหลายประเภทก็เป็นไปได้เช่นกัน ก การเปลี่ยนแปลงความสามารถในการละลายร่วมกันของเฟสภายใต้อิทธิพลของสารที่สกัด ฯลฯ ดังนั้นเพื่อระบุลักษณะการกระจายตัวของสาร จึงมักใช้ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย

โดยที่ C x O และ C x B คือความเข้มข้นเชิงวิเคราะห์รวมของสารที่สกัดได้ในสารประกอบทั้งหมดในเฟสอินทรีย์และในน้ำตามลำดับ

เนื่องจากการสกัดดำเนินการไม่มากนักเพื่อแยกโลหะออกจากสารละลายบริสุทธิ์ แต่เพื่อเลือกแยกองค์ประกอบที่มีคุณค่าออกจากสารละลายที่มีสิ่งเจือปนรวมอยู่ จึงมีการใช้ตัวบ่งชี้อื่นที่เรียกว่าปัจจัยการแยก:

นั่นคือมันแสดงถึงอัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การกระจายของสารทั้งสอง สำหรับเงื่อนไขการแยก จำเป็นต้องมีความไม่เท่าเทียมกัน D Me1 ¹ D Me 2 การแยกที่ดีที่สุดเกิดขึ้นเมื่อ D Ме1 >> D Ме2 ยิ่งกว่านั้น ยิ่ง S ใกล้ถึงเอกภาพมากขึ้นเท่าใด จำนวนขั้นตอนการสกัดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อคำนวณค่าของปัจจัยการแยก เป็นเรื่องปกติที่จะใส่สัมประสิทธิ์การกระจายที่มากขึ้น D Me ในตัวเศษ ดังนั้น S ³ 1 เสมอ

เช่นเดียวกับในกระบวนการไฮโดรโลหะวิทยาอื่นๆ ตัวบ่งชี้ที่สำคัญของการสกัดคือปริมาณโลหะที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ (หรือเปอร์เซ็นต์ของการสกัด):

โดยที่ V 0 และ V B คือปริมาตรของเฟสอินทรีย์และสารละลายในน้ำตามลำดับ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย D และระดับการสกัด E เป็นปริมาณที่สัมพันธ์กัน:

บ่อยครั้งที่การสกัดโลหะจากน้ำถึงเฟสอินทรีย์ทำได้สามวิธี:

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนบวก - การสกัดโลหะที่พบในสารละลายไอโอดีนในรูปของไอออนบวกด้วยกรดอินทรีย์หรือเกลือ กลไกการสกัดประกอบด้วยการแลกเปลี่ยนแคตไอออนที่สกัดได้กับ H + หรือแคตไอออนของสารสกัดอื่น

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนประจุลบ - การสกัดโลหะที่พบในสารละลายในน้ำในรูปของประจุลบด้วยเกลือของเบสอินทรีย์ การสกัดเกิดขึ้นเนื่องจากการแลกเปลี่ยนไอออนที่ประกอบด้วยโลหะกับไอออนของสารสกัด

การสกัดแบบประสานงาน (Coordination Extraction) ซึ่งสารประกอบที่สกัดออกมาจะเกิดขึ้นจากการประสานกันของโมเลกุลหรือไอออนของสารสกัดโดยตรงกับอะตอม (ไอออน) ของโลหะที่สกัด ซึ่งส่งผลให้โลหะและสารสกัดพบว่าตัวเองอยู่ใน ทรงกลมเดียวกันของคอมเพล็กซ์ที่แยกออกมา

การประสานงานหรือสารประกอบเชิงซ้อนคือสารประกอบที่มีอะตอมกลางหรือไอออนล้อมรอบด้วยไอออนหรือโมเลกุลจำนวนหนึ่งที่เรียกว่าลิแกนด์

จำนวนพันธะเคมี (การประสานงาน) ระหว่างอะตอมกลางหรือไอออน (สารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อน) และลิแกนด์เรียกว่าหมายเลขโคออร์ดิเนชัน พันธะประสานงานมักมีลักษณะของผู้บริจาคและผู้รับ กล่าวคือ เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของผู้บริจาคมีอิเล็กตรอนคู่เดียว (อิสระ) ที่จับกับอะตอมของผู้รับ ตัวอย่างเช่น เมื่อไอออนเชิงซ้อน (NH 4) + เกิดขึ้น:

ไนโตรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนคู่เดียวในโมเลกุล NH 3 เป็นผู้บริจาค และไฮโดรเจนไอออนเป็นตัวรับ

ลิแกนด์คือประจุลบของกรดอนินทรีย์ กรดอินทรีย์ และโมเลกุลที่เป็นกลาง (เช่น H 2 O) และการก่อตัวของไอออนเชิงซ้อนสามารถแสดงได้เป็นการแทนที่โมเลกุลของน้ำที่อยู่รอบๆ (การให้ความชุ่มชื้น) ไอออนโดยลิแกนด์อื่น ลิแกนด์สามารถเป็นโมโนเดนเทต ไบเดนเทต เป็นต้น ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมที่ก่อให้เกิดพันธะประสานงาน

ลิแกนด์โพลีเดนเตต (ไบเดนเทตและอื่นๆ) ก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนแบบไซคลิก กล่าวคือ ไอออนที่สกัดออกมานั้นล้อมรอบด้วยโมเลกุลของสารสกัดอินทรีย์หลายโมเลกุล

อะตอมกลางและกลุ่มประสานงาน (ลิแกนด์) ก่อตัวเป็นทรงกลมประสานงานภายในของคอมเพล็กซ์ - ไอออนเชิงซ้อน ไอออนบวกหรือไอออนลบที่ชดเชยประจุของไอออนเชิงซ้อนจะสร้างทรงกลมด้านนอกของสารประกอบเชิงซ้อน

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนแคตไอออน

โดยทั่วไปการสกัดประเภทนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสมการ

โดยที่ Me เป็นโลหะที่มีความจุ z;

R คือกากที่เป็นกรดของกรดอินทรีย์ สารสกัดแลกเปลี่ยนไอออนบวกทั่วไปคือกรดไขมันประเภท RCOOH (เช่นกรดคาร์บอกซิลิก) ที่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนในอนุมูล R ตั้งแต่เจ็ดถึงเก้า (C 7 - C 9) และกรดแนฟเทนิก:

กรดแนฟเทนิกได้มาจากน้ำมันดิบ น้ำหนักโมเลกุลอยู่ระหว่าง 170 ถึง 330 มักใช้กรดอัลคิลฟอสฟอริกโดยเฉพาะอนุพันธ์ของกรดออร์โธฟอสฟอริก - อัลคิลออร์โธฟอสเฟต หากไฮโดรเจนไอออนสองตัวในกรดออร์โธฟอสฟอริก (H 3 PO 4) ถูกแทนที่ด้วยอนุมูลอินทรีย์ จะได้ผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่าไดอัลคิลออร์โธฟอสเฟต เช่น กรดได-(2-เอทิลเฮกซิล)-ฟอสฟอริก (D2EHPA)

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนบวกประเภทหนึ่งคือการสกัดด้วยสารสกัดเชิงซ้อน (คีเลต) โมโน- ไบ- และโพลีเดนเตต เช่น ออกไซมส์ - สารประกอบที่มีหมู่ (=N-OH) ในกรณีนี้ การสกัดเกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนไอออนและการประสานงานของสารสกัดกับอะตอม (ไอออน) ของโลหะที่สกัดด้วยการก่อตัวของสารประกอบภายในคอมเพล็กซ์

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนประจุลบ

สารสกัดแลกเปลี่ยนประจุลบอยู่ในกลุ่มเอมีนซึ่งเป็นอนุพันธ์ของแอมโมเนีย NH 3 ขึ้นอยู่กับจำนวนของอะตอมไฮโดรเจนที่ถูกแทนที่ในแอมโมเนียโดยอนุมูลไฮโดรคาร์บอนจะได้รับเอมีนปฐมภูมิทุติยภูมิหรือตติยภูมิ:

R คืออนุมูลไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมคาร์บอน 7 ถึง 9 (บางครั้งอาจมากถึง 16) อะตอม

ในเอมีน ไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียว ซึ่งกำหนดความสามารถของสารสกัดเหล่านี้ในการสร้างสารประกอบประสานงาน

เกลือเอมีนที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดกรดสามารถแลกเปลี่ยนไอออนของกรดกับไอออนที่มีโลหะได้ เป็นต้น

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เอมีนไม่สามารถพบได้ในรูปของเกลือที่สามารถแลกเปลี่ยนประจุลบได้ แต่จะอยู่ในรูปของโมเลกุลที่เป็นกลาง ดังนั้นจึงใช้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเท่านั้น

เอมีนที่พบมากที่สุดคือตัวสะสม ANP - เอมีนหลัก, ไดลอริลามีน (เอมีนรอง) และไตรโอคทิลามีน (เอมีนระดับอุดมศึกษา)

นอกเหนือจากการสกัดตามประเภทของการแลกเปลี่ยนประจุลบแล้ว การสกัดด้วยเอมีนบางครั้งยังนำไปสู่การนำเอมีนเข้าสู่ทรงกลมประสานงานภายในของแอนนอนเชิงซ้อนที่สกัดแล้วด้วยการก่อตัวของพันธะโลหะ - ไนโตรเจนที่แข็งแกร่ง (ซึ่งเป็นเรื่องปกติเช่น โลหะแพลทินัม) สารประกอบอินทราคอมเพล็กซ์ที่เกิดขึ้นในกรณีนี้มีความแข็งแรงมาก ส่งผลให้กระบวนการถ่ายโอนโลหะแบบย้อนกลับจากเฟสอินทรีย์ไปเป็นเฟสน้ำ - การสกัดซ้ำ - เป็นเรื่องยาก

สารสกัดแลกเปลี่ยนประจุลบอีกประเภทหนึ่งคือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเบส (QAB) และเกลือของพวกมัน (QAB) QAO เป็นอนุพันธ์ของแอมโมเนียมไอออน (NH 4) +:

โดยที่ R คืออนุมูลไฮโดรคาร์บอน

QAC ที่ใช้กันมากที่สุดคือ Trialkylbenzylammonium chloride - ตัวย่อ TABAC, Trialkylmethylammonium chloride (CH 3 R 3 N)Cl - TAMAC, tetraalkylammonium chloride (R 4 N)Cl - TAAX R - C n H 2 n +1 โดยที่ n = 8 - 10

QAS สกัดโลหะตามประเภทของปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนประจุลบเท่านั้น:

โดยที่ z คือประจุของประจุลบ MeX ที่ประกอบด้วยโลหะ

m คือประจุของประจุลบ HAC

Y - ไอออนชั่วโมง

QAS สามารถสกัดเกลือที่ประกอบด้วยโลหะได้ไม่เพียงแต่จากกรดเท่านั้น แต่ยังมาจากสารละลายอัลคาไลน์ด้วย

เกลือเอมีนและ QAS ในบางกรณีมีความสามารถในการละลายจำกัดในสารเจือจางที่ใช้กันทั่วไป (น้ำมันก๊าด ไฮโดรคาร์บอน) เพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลาย แอลกอฮอล์อินทรีย์ (เช่น เดซิลแอลกอฮอล์) จะถูกเติมเข้าไปในเฟสอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่สูง (มากกว่า 10%) มักจะทำให้การสกัดลดลงเนื่องจากมีอันตรกิริยากับสารสกัด

วิธีการสกัดหลัก

ส่วนใหญ่ใช้วิธีการสกัดต่อไปนี้: การสกัดเดี่ยว การสกัดหลายครั้งโดยการเคลื่อนที่แบบข้ามและทวนกระแสของตัวทำละลาย การสกัดแบบทวนกระแสอย่างต่อเนื่อง การสกัดด้วยตัวทำละลายตัวเดียวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรม แม้ว่าจะใช้การสกัดด้วยตัวสกัดสองตัวก็ตาม

การสกัดแบบขั้นตอนเดียว (ขั้นตอนเดียว)วิธีการสกัดนี้ประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารละลายเริ่มต้น F และสารสกัด S ผสมกันในเครื่องผสม หลังจากนั้นจึงแยกออกเป็นสองชั้นในถังตกตะกอน: สารสกัด E และ raffinate R โดยปกติเชื่อกันว่าสมดุลของเฟสคือ สร้างขึ้นในเครื่องผสมเนื่องจากการผสมอย่างเข้มข้นและเวลาสัมผัสที่เพียงพอ กล่าวคือ การสกัดเพียงครั้งเดียวทำให้ได้ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกับระดับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นทางทฤษฎี ระดับของการสกัดด้วยวิธีสกัดนี้สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มปริมาณสารสกัดไปยังอุปกรณ์ แต่จะส่งผลให้ความเข้มข้นของสารสกัดลดลงและต้นทุนของกระบวนการเพิ่มขึ้น

กระบวนการนี้สามารถดำเนินการเป็นระยะหรือต่อเนื่องก็ได้ เมื่อจัดระเบียบกระบวนการเป็นระยะ ๆ ขั้นตอนการแยกสารสกัดและราฟฟิเนตสามารถทำได้ในเครื่องผสม ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องมีบ่อน้ำ

การสกัดหลายครั้งด้วยการไหลข้ามของตัวทำละลายเมื่อดำเนินการสกัดโดยใช้วิธีนี้ (รูปที่ 2) สารละลายเริ่มต้น F และราฟฟิเนตที่เกี่ยวข้องจะถูกบำบัดด้วยส่วนหนึ่งของสารสกัดสด S1, S2 ฯลฯ ในแต่ละขั้นตอนการสกัดประกอบด้วยเครื่องผสมและถังตกตะกอน (ถังตกตะกอนไม่แสดงในรูปที่ 2) และราฟฟิเนตจะถูกส่งตามลำดับไปยังขั้นตอนถัดไป และสกัด E 1, E 2 ของแต่ละขั้นตอนจะถูกลบออกจาก ระบบ. ด้วยวิธีสกัดนี้ สารละลายเริ่มต้น F จะเข้าสู่ระยะแรก และราฟฟิเนต R n สุดท้ายจะถูกนำมาจากระยะสุดท้ายที่ n

ข้าว. 2. โครงการสกัดหลายครั้งด้วยการไหลข้ามของตัวทำละลาย (1, 2,3, ..., n - สเตจ)

เมื่อใช้วิธีนี้ คุณสามารถแยกส่วนประกอบที่กระจายออกจากสารละลายเริ่มต้นได้เกือบทั้งหมดและได้ราฟฟิเนตบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามในกรณีนี้การสูญเสียตัวทำละลายที่มีอยู่ในสารละลายเริ่มต้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากในแต่ละขั้นตอนจะมีการกำจัดตัวทำละลายนี้บางส่วนด้วยสารสกัด

การสกัดหลายครั้งพร้อมการเคลื่อนที่ทวนกระแสของตัวทำละลายวิธีการสกัดนี้มีลักษณะเฉพาะโดยการสัมผัสซ้ำๆ ในขั้นตอนที่ 1, 2 ฯลฯ ด้วยกระแสทวนกระแสของ raffinate R และสารสกัด E (รูปที่ 3) โดยมีเงื่อนไขว่าสารละลายเริ่มต้น F และสารสกัด S มาจากปลายด้านตรงข้ามของการติดตั้ง เนื่องจากวิธีการสกัดด้วยการเคลื่อนที่ทวนกระแสของตัวทำละลายทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพตามที่กำหนดพร้อมกับผลผลิตในการติดตั้งที่สูงเพียงพอ วิธีการสกัดนี้จึงค่อนข้างใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ข้าว. 3. รูปแบบการสกัดหลายครั้งพร้อมการเคลื่อนที่ทวนกระแสของตัวทำละลาย (1,2, ..., n-1.n - ขั้นตอน)

การสกัดกระแสทวนอย่างต่อเนื่องวิธีการแยกนี้ดำเนินการในอุปกรณ์ประเภทคอลัมน์ (เช่น อุปกรณ์ที่บรรจุ) สารละลายที่หนักกว่า (เช่น สารละลายเดิม) จะถูกป้อนอย่างต่อเนื่องไปยังส่วนบนของคอลัมน์ (รูปที่ 4) จากจุดที่ไหลลงมา

ของเหลวสีอ่อน (ในกรณีของเราคือตัวทำละลาย) เข้าสู่ด้านล่างของคอลัมน์ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นในคอลัมน์ จากผลของการสัมผัสสารละลายเหล่านี้ สารที่กระจายตัวจะถูกถ่ายโอนจากสารละลายเดิมไปยังตัวสกัด วิธีการสกัดนี้มักใช้ในอุตสาหกรรม

การสกัดต้านกระแสด้วยกรดไหลย้อนหากจำเป็นต้องแยกสารละลายเริ่มต้นออกอย่างสมบูรณ์มากขึ้น การสกัดสามารถทำได้ด้วยกรดไหลย้อนโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการแก้ไข (รูปที่ 5) ในกรณีนี้ ส่วนผสมเริ่มต้น F จะถูกส่งไปยังส่วนตรงกลางของอุปกรณ์ (ไปยังขั้นตอนการป้อน) หลังจากการฟื้นฟูสารสกัดในรีเจนเนอเรเตอร์ 2 ส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ผลลัพธ์ R0 จะถูกส่งกลับในรูปของกรดไหลย้อนไปยังอุปกรณ์ 1 และอีกส่วนจะถูกนำไปใช้ในรูปของส่วนประกอบ B ที่สกัดจากสารละลายดั้งเดิม เห็นได้ชัดว่าองค์ประกอบของ สารละลาย R0 และ B เหมือนกัน ดังนั้นโหนดที่ 2 ของหน่วยสกัดจึงเป็นอะนาล็อกของหน่วยไหลย้อนของหน่วยกลั่น

ข้าว. 5. ก) (ซ้าย) แผนภาพของการสกัดทวนกระแสด้วยกรดไหลย้อน: 1 - อุปกรณ์สกัด; 2 - อุปกรณ์สำหรับการฟื้นฟูสารสกัด; b) รูปแบบการสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัว: 1 - เครื่องสกัด; 2 - อุปกรณ์สำหรับการฟื้นฟูสารสกัด

การไหลย้อน R0 เมื่อสัมผัสกับการไหลของสารสกัดจะล้างตัวทำละลายเริ่มต้น A ซึ่งละลายบางส่วนหรือทั้งหมดในนั้นออกจากตัวหลังซึ่งท้ายที่สุดจะผ่านเข้าไปในราฟฟิเนตซึ่งเป็นผลมาจากระดับการแยกและผลผลิตของ ราฟฟิเนตเพิ่มขึ้น

ควรสังเกตว่าการสกัดด้วยกรดไหลย้อนในขณะที่ปรับปรุงการแยกสารละลายเริ่มต้นจะนำไปสู่การใช้สารสกัดและปริมาณอุปกรณ์เพิ่มขึ้นซึ่งทำให้กระบวนการนี้มีราคาแพงกว่า ดังนั้นการเลือกปริมาณกรดไหลย้อนควรพิจารณาจากการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์

การสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัวหากสารละลายเริ่มแรกประกอบด้วยส่วนประกอบตั้งแต่ 2 ชิ้นขึ้นไปที่จำเป็นต้องแยกออกหรือแยกเป็นกลุ่มที่มีส่วนประกอบหลายชิ้น ให้ใช้การสกัดด้วยตัวทำละลายที่ผสมเข้ากันไม่ได้สองตัว (รูปที่ 5b) ตัวทำละลายจะถูกเลือกในลักษณะที่ตัวทำละลายแต่ละตัวสามารถละลายส่วนประกอบหนึ่งหรือกลุ่มของส่วนประกอบได้เป็นพิเศษ ส่วนผสมเริ่มต้น F ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบ A และ B จะถูกป้อนเข้าไปในส่วนตรงกลางของอุปกรณ์ 1 สารสกัด S (หนักกว่า S 1) ซึ่งเลือกละลายส่วนประกอบ A จะเข้าสู่ส่วนบนของอุปกรณ์ 1 และ สารสกัด S 1 ซึ่งเลือกละลายส่วนประกอบ B - ในส่วนล่าง

โดยทั่วไปจะใช้การสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัวเพื่อแยกสารที่มีความสามารถในการละลายใกล้เคียงกัน วิธีนี้ต้องใช้สารสกัดค่อนข้างมาก ซึ่งจะทำให้ต้นทุนของกระบวนการเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ตัวทำละลายสกัดการแลกเปลี่ยนไอออนบวกอินทรีย์

อุปกรณ์สกัดที่ทันสมัย

ตามหลักการของการโต้ตอบหรือวิธีการสัมผัสเฟส เครื่องสกัดจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ขั้นตอนและการสัมผัสที่แตกต่างกัน ภายในกลุ่มเหล่านี้เครื่องแยกมักจะแบ่งออกเป็นความโน้มถ่วง (ความเร็วของเฟสในนั้นถูกกำหนดโดยความแตกต่างในความหนาแน่นของเฟสเหล่านี้) และเชิงกล (เมื่อพลังงานถูกเพิ่มให้ไหลจากภายนอกผ่านการผสมทางกล, แรงเหวี่ยง, ตัวกระตุ้นลูกสูบ ฯลฯ) ในอุปกรณ์เกือบทั้งหมดของกลุ่มที่มีชื่อ เพื่อเพิ่มพื้นผิวสัมผัสของเฟส เฟสหนึ่งจะกระจายไปในรูปแบบต่างๆ และกระจายในอีกเฟสต่อเนื่องกันในรูปแบบของหยด หลังจากการผสมเฟสในอุปกรณ์แต่ละครั้ง การแยกเฟสเหล่านี้จะตามมา ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการฟื้นฟูสารสกัด (ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงหรือแรงเหวี่ยง) นอกจากนี้เรายังทราบด้วยว่าในอุตสาหกรรมมักใช้เครื่องสกัดแบบต่อเนื่อง

เครื่องแยกขั้นตอนเครื่องสกัดของกลุ่มนี้ประกอบด้วยขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่อง โดยในแต่ละเฟสจะมีการสัมผัสกัน หลังจากนั้นจะแยกออกและเคลื่อนที่ในกระแสทวนไปยังขั้นตอนถัดไป ในรูป รูปที่ 6 แสดงไดอะแกรมของการติดตั้งขั้นตอนเดียว (a) และหลายขั้นตอน (b และ c) ของเครื่องแยกขั้นตอนประเภทหนึ่งที่พบบ่อยที่สุด - การผสมและการตกตะกอน

ข้าว. 6. แบบแผนของการติดตั้งเครื่องแยกกากแบบผสมแบบขั้นตอนเดียว (a) และแบบหลายขั้นตอน (b, c): 1 - เครื่องผสม; 2 - ถังตกตะกอน; 3 - ปั๊ม

ข้อดีของเครื่องสกัดแบบผสมและตกตะกอน ได้แก่ ประสิทธิภาพสูง (ประสิทธิภาพของแต่ละขั้นตอนสามารถเข้าใกล้ขั้นตอนการแยกตามทฤษฎีได้ขั้นตอนเดียว) ความสามารถในการเปลี่ยนจำนวนขั้นตอนอย่างรวดเร็ว ความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในช่วงกว้างของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและอัตราส่วนเฟสปริมาตร ปรับขนาดได้ค่อนข้างง่าย ฯลฯ ข้อเสีย เครื่องสกัดเหล่านี้มีลักษณะพิเศษคือมีพื้นที่การผลิตขนาดใหญ่ มีเครื่องผสมพร้อมระบบขับเคลื่อนแยกกัน และห้องตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงจำนวนมาก

เครื่องสกัดแยกตะกอนผสมที่มีความจุสูง (สูงถึง 1,500 ม.3 /ชม.) ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมโลหะผสมน้ำ เทคโนโลยียูเรเนียม และในอุตสาหกรรมที่มีน้ำหนักมากอื่นๆ

เครื่องแยกหน้าสัมผัสแบบดิฟเฟอเรนเชียลเครื่องสกัดของกลุ่มนี้มีความโดดเด่นด้วยการสัมผัสอย่างต่อเนื่องระหว่างเฟสและการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นอย่างราบรื่นตามความสูงของอุปกรณ์ ในเครื่องสกัดดังกล่าว (ไม่เหมือนกับขั้นตอนที่หนึ่ง) จะไม่เกิดความสมดุลระหว่างเฟสที่ขวางหน้าตัดขวางของอุปกรณ์ เครื่องสกัดหน้าสัมผัสแบบดิฟเฟอเรนเชียลมีขนาดกะทัดรัดกว่าเครื่องสกัดแบบขั้นบันไดและกินพื้นที่การผลิตน้อยกว่า

ในเครื่องแยกแรงโน้มถ่วง การเคลื่อนที่ของเฟสเกิดขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นต่างกัน เครื่องสกัดแบบแรงโน้มถ่วงประกอบด้วยคอลัมน์แบบสเปรย์ แบบบรรจุ และแบบถาด

ข้าว. 7. เครื่องแยกคอลัมน์แบบกลวง (สเปรย์): a - ด้วยการฉีดพ่นแบบหนัก; b - ด้วยการพ่นเฟสแสง 1 - เครื่องสกัด; 2 - สปริงเกอร์; 3 - ซีลน้ำ; อินเทอร์เฟซ 4 เฟส

ตัวแทนที่ง่ายที่สุดของเครื่องสกัดแรงโน้มถ่วงในการออกแบบคือคอลัมน์สเปรย์ (รูปที่ 7) ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครื่องสกัดแบบสเปรย์คือความสามารถในการประมวลผลของเหลวที่ปนเปื้อนในตัว บางครั้งอุปกรณ์เหล่านี้ใช้สำหรับการสกัดจากเยื่อกระดาษ

เครื่องสกัดแบบบรรจุกล่อง (รูปที่ 8) ซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับเครื่องดูดซับแบบบรรจุขวด ได้กลายเป็นสิ่งที่แพร่หลายในอุตสาหกรรม

ข้าว. 8. ตัวแยกสิ่งที่แนบมา: 1 - หัวฉีด; 2 - ผู้จัดจำหน่าย; 3 - ถังตกตะกอน; 4 - ซีลน้ำ; อินเทอร์เฟซ 5 เฟส

แหวน Raschig มักใช้เป็นไฟล์แนบ 1 เช่นเดียวกับไฟล์แนบประเภทอื่น ๆ การบรรจุจะถูกวางไว้บนกริดรองรับในส่วนต่างๆ ซึ่งระหว่างขั้นตอนต่างๆ จะถูกผสมกัน หนึ่งในเฟส (สารสกัดในรูปที่ 8) ถูกกระจายโดยใช้อุปกรณ์กระจาย 2 ในการไหลของเฟสต่อเนื่อง (สารละลายเริ่มต้น) ในชั้นบรรจุ หยดสามารถรวมตัวกันได้หลายครั้งแล้วแตกตัว ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ การเลือกใช้วัสดุหัวฉีดมีความสำคัญมาก ควรทำให้เปียกโดยใช้เฟสต่อเนื่อง เนื่องจากจะช่วยขจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดการรวมตัวกันของหยดและการก่อตัวของฟิล์มบนพื้นผิวของหัวฉีด ซึ่งจะทำให้พื้นผิวสัมผัสเฟสลดลงอย่างรวดเร็ว โปรดทราบว่าหัวฉีดเซรามิกและพอร์ซเลนจะเปียกได้ดีกว่าด้วยเฟสที่เป็นน้ำมากกว่าด้วยเฟสอินทรีย์ และหัวฉีดพลาสติกมักจะถูกทำให้เปียกได้ดีกว่าด้วยเฟสอินทรีย์ การแยกเฟสในคอลัมน์ที่อัดแน่นเกิดขึ้นในโซนตกตะกอน 3 ซึ่งมักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางตัวแยกเพื่อการแยกเฟสที่ดีขึ้น

เครื่องสกัดแบบกลไกประกอบด้วยเครื่องสกัดแบบสัมผัสที่แตกต่างกันโดยจ่ายพลังงานภายนอกให้กับขั้นตอนการสัมผัส

หนึ่งในเครื่องแยกทางกลที่พบมากที่สุดในเทคโนโลยีคือเครื่องแยกดิสก์แบบหมุน เครื่องสกัดแบบหมุนมีความแตกต่างกันในการออกแบบอุปกรณ์ผสมเป็นหลัก ดังนั้นแทนที่จะใช้ดิสก์เรียบจึงใช้มิกเซอร์หลายประเภทบางครั้งบางส่วนก็เต็มไปด้วยหัวฉีด ฯลฯ ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องสกัดแบบโรตารี่ ได้แก่ ประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลสูง ความไวต่ำต่อสิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งในเฟส ความเป็นไปได้ในการสร้างอุปกรณ์ที่มีกำลังต่อหน่วยสูง เป็นต้น

ในเวลาเดียวกันเครื่องสกัดแบบโรตารี่มีข้อเสียเปรียบร้ายแรง - เอฟเฟกต์ขนาดที่เรียกว่าเช่น EEP เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือความไม่สม่ำเสมอของสนามความเร็วตามความสูงและหน้าตัดของอุปกรณ์การก่อตัวของโซนนิ่งและการบายพาสซึ่งส่งผลให้การผสมตามยาวเพิ่มขึ้นและการหยุดชะงักของโครงสร้างการไหลที่สม่ำเสมอในอุปกรณ์

ประสิทธิภาพของกระบวนการถ่ายเทมวลในระหว่างการสกัดสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการสั่นเป็นจังหวะในแต่ละเฟส เครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะใช้วิธีการหลักสองวิธีในการส่งแรงเป็นจังหวะไปยังของเหลว ตามวิธีแรก การเต้นเป็นจังหวะในตัวแยกคอลัมน์จะถูกสร้างขึ้นด้วยระบบไฮดรอลิกโดยกลไกภายนอก (พัลซาเตอร์) ตามวิธีที่สองผ่านการสั่นสะเทือนของแผ่นที่มีรูพรุนซึ่งติดตั้งอยู่บนแกนทั่วไปซึ่งมีการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ

การใช้จังหวะในระหว่างกระบวนการสกัดช่วยให้ของเหลวกระจายตัวได้ดีขึ้น มีการปรับปรุงพื้นผิวสัมผัสเฟสใหม่อย่างเข้มข้น และเพิ่มระยะเวลาคงตัวของของเหลวที่กระจายตัวในตัวสกัด เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือแผ่นตะแกรงและเครื่องสกัดแบบพัลส์แบบอัดแน่น

เครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะ (รูปที่ 9) เป็นคอลัมน์ที่มีถาดตะแกรงโดยไม่มีท่อแยกสำหรับการไหลของเฟสต่อเนื่อง ในคอลัมน์ด้วยความช่วยเหลือของกลไกพิเศษ (พัลเซเตอร์) การเต้นเป็นจังหวะจะถูกส่งไปยังของเหลว - การสั่นสะเทือนของแอมพลิจูดขนาดเล็ก (10-25 มม.) และความถี่ที่แน่นอน ปั๊มลูกสูบแบบไม่มีวาล์วมักถูกใช้เป็นพัลเซเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับด้านล่างของคอลัมน์ (รูปที่ 9, a) หรือกับสายจ่ายของเหลวแบบเบา (รูปที่ 9, b) เมื่อมีการส่งสัญญาณเป็นจังหวะไปยังของเหลว จะเกิดการกระจายตัวแบบละเอียดซ้ำๆ ของเฟสใดเฟสหนึ่ง ซึ่งทำให้เกิดการถ่ายเทมวลที่รุนแรง นอกจากเครื่องสกัดตะแกรงแล้ว ยังใช้คอลัมน์จังหวะแบบอัดแน่นอีกด้วย

วิธีการที่มีประสิทธิภาพในการทำให้กระบวนการสกัดเข้มข้นขึ้นโดยการให้จังหวะเป็นจังหวะไปยังของเหลว ยังสามารถนำไปใช้ในเครื่องสกัดประเภทอื่นๆ ได้อีกด้วย

เพื่อแยกกลไกของพัลเซเตอร์ออกจากสภาพแวดล้อมการทำงานอย่างน่าเชื่อถือเมื่อแปรรูปสารเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรงและสารกัมมันตรังสีจะใช้เมมเบรน (รูปที่ 9, c) เครื่องเป่าลม (รูปที่ 9, d) หรืออุปกรณ์นิวแมติก (รูปที่ 9, e) . ในกรณีหลัง จะมีการวางชั้นบัฟเฟอร์ของอากาศไว้ระหว่างลูกสูบของพัลเซเตอร์และแกน ซึ่งจะขยายและหดตัวสลับกัน ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนไปยังของเหลวในคอลัมน์

ข้าว. 9. เครื่องแยกตะแกรงแบบเร้าใจ (A - เฟสหนัก, B - เฟสแสง): a - ติดพัลเซเตอร์ไว้ที่ด้านล่างของคอลัมน์; b - พัลเซเตอร์เชื่อมต่อกับท่อเพื่อจ่ายของเหลวเบา c - การเต้นเป็นจังหวะถูกส่งผ่านเมมเบรน d - การเต้นเป็นจังหวะถูกส่งผ่านเครื่องเป่าลม e - การเต้นเป็นจังหวะจะถูกส่งผ่านชั้นบัฟเฟอร์ของอากาศ (เบาะลม)

เครื่องสกัดแบบเป็นจังหวะมีประสิทธิภาพสูง โดยสามารถสกัดของเหลวที่กำลังแปรรูปได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากหากของเหลวมีกัมมันตภาพรังสีหรือเป็นพิษ

ในทางปฏิบัติทั่วโลก มีการใช้คอลัมน์ตะแกรงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 3 ม. และคอลัมน์บรรจุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 ม.

ข้อเสียของคอลัมน์การเต้นเป็นจังหวะได้แก่ โหลดแบบไดนามิกขนาดใหญ่บนฐานราก ต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น และความยากในการประมวลผลระบบที่ผสมอิมัลชันได้ง่าย

ส่วนการคำนวณ

ภารกิจที่ 1. การคำนวณปริมาณการใช้สารสกัดที่ต้องการในเครื่องสกัดแบบทวนกระแสที่ทำงานอย่างต่อเนื่องประเภท "เครื่องผสม-ไม้ตาย"

กำหนด: การใช้ปริมาตร (V E, m 3 /s) และมวล (G, kg/s) ของสารสกัด

เราสร้างสมการสมดุลของวัสดุสกัด:

การกำหนดอัตราการไหลของปริมาตรของสารสกัด:

3. การหาปริมาณการไหลของมวลสารสกัด:

ภารกิจที่ 2 การคำนวณจำนวนขั้นตอนการสกัดที่ต้องการเมื่อสกัดโมลิบดีนัมจากสารละลายด้วยสารละลาย 0.3 M ของ D2EHPA

5. การคำนวณจำนวนขั้นตอนการสกัดตามทฤษฎีที่ต้องการ:

ผลลัพธ์จะถูกปัดเศษขึ้นเป็นจำนวนเต็ม

(ขั้นตอน)

ภารกิจที่ 3 การคำนวณประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดเกลือ Me (ในเครื่องสกัดประเภท "เครื่องผสม-ไม้ตาย")

อัตราการไหลของสารสกัดตามปริมาตร
เส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องผสมกังหัน 6 ใบพัด
ความเร็วในการหมุนของเครื่องผสม
ความหนืดของสารละลายที่เป็นน้ำ
ความหนืดของสารสกัด
ความตึงเครียดระหว่างผิวหน้า
ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย
ปริมาณสารสกัด
ความล่าช้าในการสกัดสารในเครื่องสกัด
ฟังก์ชั่นพลังงานกวน
ความหนาแน่นของสารสกัด
ความหนาแน่นของสารละลายที่เป็นน้ำ

กำหนด: ประสิทธิภาพการสกัด

การกำหนดความหนาแน่นของส่วนผสม:

การคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางหยด:

ม

การคำนวณระยะเวลาเฉลี่ยของการสัมผัสเฟส:

กับ

การคำนวณประสิทธิภาพการสกัด:

การบำบัดน้ำเสีย

ตัวอย่างของการบำบัดน้ำเสียแบบสกัดคือการบำบัดฟีนอลในอุตสาหกรรมโค้ก หินน้ำมัน และอุตสาหกรรมแปรรูปถ่านหิน จากสวรรค์; จากกรดอะซิติก จากอีพิคลอโรไฮดรินในอุตสาหกรรมเคมีด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (เบนซีน อีเทอร์ และเอสเทอร์)

เมื่อทำการสกัดน้ำเสียฟีนอล บิวทิลอะซิเตต ไดไอโซโพรพิลอีเทอร์ เบนซีน ฯลฯ จะถูกใช้เป็นสารสกัด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดฟีนอล ขอเสนอให้ใช้ตัวทำละลายผสม ได้แก่ บิวทิลอะซิเตตผสมกับบิวทิลแอลกอฮอล์ กับไดไอโซโพรพิลอีเทอร์ เป็นต้น อย่างไรก็ตาม บิวทิลอะซิเตตหรือส่วนผสมของบิวทิลอะซิเตตมักใช้กับไอโซบิวทิลอะซิเตต (ฟีโนโซลแวน) ซึ่งมีความสามารถในการสกัดสูงเมื่อเทียบกับฟีนอล

การติดตั้งสำหรับการสกัดน้ำเสียจากฟีนอลให้บริสุทธิ์ประกอบด้วยสี่ส่วน: 1) การเตรียมน้ำเสียฟีนอลิกสำหรับการสกัด - การแยกเรซินโดยการตกตะกอนและการกรอง การทำให้น้ำเสียเย็นลง การรวบรวมไอระเหยของตัวทำละลาย และการทำให้เป็นคาร์บอนหากจำเป็น 2) การสกัด; 3) การสร้างสารสกัดจากน้ำขึ้นมาใหม่ 4) การสร้างตัวทำละลายใหม่จากการสกัดและการผลิตฟีนอลเชิงพาณิชย์

สำหรับการสกัดบำบัดน้ำเสียจากต้นโค้ก สามารถใช้ตัวทำละลายต่างๆ ได้ (เบนซีน เอสเทอร์ น้ำมันดูดซับ ฯลฯ) แต่เบนซีนที่ได้จากโค้กถ่านหินกลับถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การกระจายของเบนซีนเทียบกับฟีนอลมีค่าน้อย (ประมาณ 2.2 ที่ 20 °C) จึงมีการใช้เบนซีนในปริมาณที่มีนัยสำคัญและความเข้มข้นของฟีนอลในสารสกัดต่ำ ดังนั้นสำหรับการฟื้นฟูเบนซีนจึงไม่ได้ใช้วิธีการกลั่น แต่เป็นวิธีการดูดซึมด้วยสารละลายอัลคาไลในน้ำ (วิธีเบนซีน - ฟีโนเลต)

วิธีการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเบนซีน-ฟีโนเลตประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้: 1) การแยกน้ำออกโดยการตกตะกอน การกรอง และการล้างด้วยเบนซีนที่หมุนเวียน; 2) การสกัดฟีนอลจากน้ำเสียด้วยเบนซีน 3) การทำเบนซีนให้บริสุทธิ์จากก๊าซกรดที่ละลายได้โดยการล้างด้วยสารละลายอัลคาไลน์ฟีโนเลต 4) การสกัดฟีนอลจากเบนซีนด้วยสารละลายอัลคาไลน์ 5) การแยกเบนซีนที่ละลายออกจากน้ำเสียที่ปราศจากฟีนอล สารละลายฟีโนเลตที่ได้หลังจากการระเหยเบื้องต้นจะถูกส่งไปแปรรูป

ต้นโค้กบางชนิดใช้บิวทิลอะซิเตต ฟีโนโซลแวน น้ำมันถ่านหิน ฯลฯ เป็นสารสกัด

วิธีการสกัดเพื่อกำจัดฟีนอลของน้ำเสียมีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์สูง ความสามารถในการสกัดฟีนอลที่ไม่ระเหย ฯลฯ

บทสรุป

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสกัดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอื่นๆ สำหรับการแยกส่วนผสมของเหลว (การกลั่น การระเหย ฯลฯ) คืออุณหภูมิในการทำงานต่ำของกระบวนการ ซึ่งส่วนใหญ่มักดำเนินการที่อุณหภูมิปกติ (ห้อง) ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนในการระเหยสารละลาย ในเวลาเดียวกัน การใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติม - สารสกัด - และความจำเป็นในการฟื้นฟูทำให้เกิดความยุ่งยากบางอย่างของอุปกรณ์และทำให้ต้นทุนของกระบวนการสกัดเพิ่มขึ้น

เมื่อทำการสกัดสารระเหย การสกัดสามารถแข่งขันกับการแก้ไขได้สำเร็จในกรณีที่การแยกโดยการแก้ไขทำได้ยากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ (การแยกสารผสมซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีจุดเดือดปิดและสารผสมอะซีโอโทรปิก) หรือเกี่ยวข้องกับต้นทุนที่สูงเกินไป (การสกัดสารเจือปนที่เป็นอันตราย หรือสารอันทรงคุณค่าจากสารละลายที่มีความเข้มข้นสูง)

การสกัดเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการแยกสารผสมที่ไวต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น เช่น ยาปฏิชีวนะ ซึ่งสามารถสลายตัวได้เมื่อแยกออกจากกันโดยการแก้ไขหรือการระเหย การใช้การสกัดมักจะสามารถทดแทนกระบวนการต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การแยกสารที่มีจุดเดือดสูงโดยใช้สุญญากาศสูง เช่น การกลั่นด้วยโมเลกุล หรือการแยกสารผสมโดยการตกผลึกแบบเศษส่วน

การใช้การสกัดเพื่อแยกสารผสมของสารอนินทรีย์เมื่อไม่สามารถใช้วิธีการแยกแบบอื่นได้นั้นมีแนวโน้มที่ดี ปัจจุบันกระบวนการสกัดของเหลวประสบความสำเร็จในการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ โดยได้รับเซอร์โคเนียม แฮฟเนียม และโลหะหายากอื่นๆ อีกมากมาย การใช้การสกัดทำให้ได้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะมีค่าที่มีความบริสุทธิ์สูง

ในบางกรณี อาจบรรลุผลที่สำคัญได้โดยการรวมการสกัดเข้ากับกระบวนการแยกอื่นๆ ตัวอย่างของกระบวนการรวมดังกล่าว ได้แก่: การแยกของผสมที่มีจุดเดือดต่ำและอะซีโอโทรปิกโดยใช้การแก้ไขแบบแยกส่วน การทำให้สารละลายเจือจางมีความเข้มข้นล่วงหน้าโดยการสกัดก่อนการระเหยและการแก้ไข ซึ่งดำเนินการโดยใช้ความร้อนน้อยลง

อ้างอิง

1. ไอน์สไตน์ วี.จี. หลักสูตรทั่วไปของกระบวนการและเครื่องมือของเทคโนโลยีเคมี - อ.: เคมี, 2545 - 1758 หน้า

Dytnersky Yu.I. กระบวนการและเครื่องมือของเทคโนโลยีเคมี ส่วนที่ 2 - อ.: เคมี, 2545 - 368 หน้า.

Zyulkovsky Z. การสกัดของเหลวในอุตสาหกรรมเคมี - ล.; สำนักพิมพ์เคมีของรัฐ, 2506 - 479 หน้า

Karpacheva S.M. , Zakharov E.I. เครื่องสกัดแบบเร้าใจ - อ.: Atomizdat, 2507 - 299 หน้า.

กษัตคิน เอ.จี. กระบวนการและเครื่องมือพื้นฐานของเทคโนโลยีเคมี - อ.: เคมี, 2516 - 750 หน้า

ลีโอนอฟ เอส.บี. วิทยาโลหะวิทยา ส่วนที่ 2 การแยกโลหะออกจากสารละลายและปัญหาสิ่งแวดล้อม - 2000 - 491 หน้า.

เมเรตูคอฟ M.A. กระบวนการสกัดของเหลวและการดูดซับการแลกเปลี่ยนไอออนในโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก - อ.: โลหะวิทยา, 2521 - 120 หน้า.

Planovsky A.N. , Ramm V.M. กระบวนการและเครื่องมือของเทคโนโลยีเคมี - ม., สำนักพิมพ์เคมี, 2509 - 848 หน้า.

Proskuryakov V.A. Shmidt L.I. การบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมเคมี - ล. เคมี, 2520 - 464 หน้า.

ยาโกดิน จี.เอ., คากัน เอส.ซี. พื้นฐานของการสกัดของเหลว-ของเหลว - อ.: เคมี, 2524 - 400 หน้า.

วัตถุประสงค์ของงาน:มีทักษะในการคำนวณกระบวนการและอุปกรณ์ในการบำบัดน้ำเสียแบบสกัด

ส่วนเบื้องต้น.

การสกัดคือการสกัดส่วนประกอบจากของเหลว (น้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์) โดยใช้ตัวทำละลายของเหลว (สารสกัด) ระยะที่อุดมด้วยสารก่อมลพิษเรียกว่าสารสกัด - ก่อนสัมผัส และสารสกัด - หลังจากสัมผัส

เงื่อนไขประการหนึ่งสำหรับกระบวนการสกัดคือความไม่ละลายซึ่งกันและกันและความหนาแน่นของเฟสต่างกันอย่างเพียงพอ (น้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์และสารสกัด)

การสกัดของเหลวประกอบด้วยการดำเนินการทางเทคโนโลยีหลายประการ:

การสัมผัสของเหลวเพื่อทำให้บริสุทธิ์ด้วยสารสกัด

การถ่ายโอนส่วนประกอบจากเฟสหนึ่งไปอีกเฟสหนึ่ง

การแยกเฟส

การฟื้นฟูสารสกัด

เครื่องสกัดสามารถเป็นแนวนอนและแนวตั้ง ต่อเนื่องและเป็นระยะ แบบขั้นตอนเดียวและหลายขั้นตอน การไหลข้ามและการไหลสวนทาง โดยมีการจ่ายพลังงานกล (สำหรับหน้าสัมผัสเฟส) และไม่มีการจ่ายพลังงานกล ฯลฯ

เครื่องสกัดแบบที่ง่ายที่สุดคือคอลัมน์สเปรย์แนวตั้งที่มีหน้าสัมผัสเฟสต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1) น้ำเสียจะถูกป้อนเข้าไปในคอลัมน์ทรงกระบอกแนวตั้งกลวงจากด้านบน และสารสกัดที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำจะถูกพ่นจากด้านล่างโดยใช้สารช่วยกระจายตัว (ในรูปของหยด) การเคลื่อนที่ทวนกระแสของเฟสนั้นมั่นใจได้ด้วยแรงโน้มถ่วงเช่น ความแตกต่างของความหนาแน่นของเฟส (แรงผลักดัน) หยดที่เกิดขึ้นจะไหลผ่านพื้นที่ทำงาน แยกสิ่งปนเปื้อนออกและรวบรวมไว้ในถังตกตะกอนด้านบน

การนำเฟสแสงออกจากบริเวณตกตะกอนด้านบนไม่ทำให้เกิดปัญหาใด ๆ ของเหลวส่วนเกินจะถูกระบายออกทางท่อ การกำจัดเฟสหนักต้องมีการปรับแต่งพิเศษ ไม่เช่นนั้นของเหลวทั้งหมดอาจหกออกมาจากด้านล่าง อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดคือภาชนะ Florentine ซึ่งหลักการทำงานขึ้นอยู่กับคอลัมน์สมดุลของของเหลว (ภาชนะสื่อสาร) ที่ปล่อยออกมาจากการไหลของเฟสแสงและหนัก

ข้อกำหนดสำหรับสารสกัด:

ความสามารถในการละลายร่วมกันขั้นต่ำกับน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์

หัวกะทิสูง

ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายสูงและความจุขนาดใหญ่

ความหนาแน่นแตกต่างกันเพียงพอเมื่อเทียบกับน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์

ความพร้อมใช้งาน ต้นทุนต่ำ ง่ายต่อการสร้างใหม่

ปลอดสารพิษ ป้องกันการระเบิด มีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยที่สุด

การสกัดจะมีประสิทธิภาพเมื่อมีสารอินทรีย์ที่ละลายซึ่งมีคุณค่าทางเทคนิคในปริมาณสูงในน้ำเสียทางอุตสาหกรรม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์จากสถานประกอบการเพื่อการบำบัดความร้อนของเชื้อเพลิงแข็ง (ถ่านหิน, หินดินดาน, พีท) ที่มีฟีนอลจำนวนมาก

วิธีการคำนวณ

1. ปัจจัยการสกัด:

โดยที่ Cin และ Cout คือความเข้มข้นอินพุตและเอาต์พุตที่ต้องการ (MPC) ของสารมลพิษในน้ำเสีย