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Effizienz der flüssig-flüssig-Extraktion

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Flüssig-flüssig-Extraktion oder LLE, ist eine Technik verwendet, um Flüssigkeiten zu trennen, die nicht mit Destillation aufgrund von temperaturempfindlichen Bauteile oder ähnliche Lösungsmittel Siedepunkten getrennt werden können. Stofftransport in LLE richtet sich nach der Löslichkeit Unterschied des gelösten Stoffes in der nicht mischbaren oder teilweise mischbar Futter- und Lösungsmittel-Streams. Der Zuführungsstrom mit der gelöste Stoff wird mit dem Lösungsmittel Strom, oft mit einem Rührwerk, so dass der gelöste Stoff, aus dem Futter auf das Lösungsmittel übertragen gemischt. Die erschöpften füttern, bekannt als das Raffinat, wird aus dem Extrakt, ist reich an gelösten Lösungsmittel-Phase getrennt. Dieses Video wird eine Extraktion von Isopropanol von n-Nonan, mit reinem Wasser zu veranschaulichen und wie operative Variablen beeinflussen die Gesamteffizienz der Spalte zu studieren.

LLE erfolgt in der Regel in kontinuierlichen Schritten mit Gleichstrom oder Gegenstrom. Gegenstromanlagen sind in der Regel bevorzugt, da sie neigen zu mehr Effizienz. In der Regel sind die Phasen innerhalb einer Einheit untergebracht. Gegenstromanlage Extraktionskolonnen können auf zwei Arten eingestellt werden. Wenn das Lösungsmittel schwerer als der feed Flüssigkeit oder Verdünnungsmittel ist, das Lösungsmittel wird am oberen Rand der Spalte eingeführt und der gelöste Stoff beendet an der Unterseite. Wenn das Lösungsmittel leichter als das Verdünnungsmittel ist, das Lösungsmittel wird am unteren Rand der Spalte eingeführt, und der gelöste Stoff wird die Spalte oben beendet. Im Steady State ist die Materialbilanz des gelösten Stoffes zwischen dem Feed-Ende des Prozesses und jeder Phase gekennzeichnet durch N dargestellt. Wo X der Maulwurf Bruchteil des gelösten Stoffes in das Verdünnungsmittel ist, ist Y der Maulwurf Bruchteil des gelösten Stoffes, das Lösungsmittel. F ist die molare Strömungsgeschwindigkeit des feed Verdünnungsmittel und S ist die molare Strömungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels. Die Analyse der theoretischen Böden wird verwendet, um die Effizienz des Trennung Prozesses zu bewerten. Diese Platten sind hypothetische Phasen wo sind zwei Phasen im Gleichgewicht mit einander. Wenn die zwei Flüssigkeiten befinden sich im Gleichgewicht zu einem Zeitpunkt, d. h., es keine Änderung in der Konzentration der beiden gäbe gegeben mehr Mischzeit, dann die Bühne als eine theoretische Platte sein. Je höher die Zahl der theoretischen Böden, desto effizienter der Prozess. Operativen Variablen wie Temperatur, Rührwerk Geschwindigkeit, Druck und Durchfluss Effizienz und beeinflussen daher theoretische Platte Analyse. Das folgende Experiment prüft einen LLE-Prozess um die gelösten Isopropanol von n-Nonan extrahieren mit Wasser als Lösungsmittel. Dieses System mit drei Flüssigkeiten wird eine ternäre System bezeichnet. Oftmals sind alle drei Flüssigkomponenten mischbar zu einem gewissen Grad. Gleichgewicht-Verhalten für diese und andere Lösungsmittel kann in der Literatur gefunden werden. Jetzt, da die Grundlagen des LLE und seiner Funktionsweise erläutert haben, werfen wir einen Blick auf ein Trennverfahren.

Eine York-Scheibel-Spalte wird für dieses Experiment verwendet werden. Es ist eine aufgewühlte Spalte mit internen Schaufelrad Laufräder, verbunden zu einem vertikalen Laufwerk. Jede Ebene enthält Drahtgeflecht aktivieren Phasentrennung Verpackung und ist getrennt von Partitionen, die einzelne Etappen bieten. Ersteinsatz der Regler und die Digitalanzeige auf dem Bedienfeld der Drehzahlregelung des Rührwerks. Verwenden Sie die Rotametern auf das Futter und das Lösungsmittel Buchten um die Durchflussmenge von Futtermitteln und Lösungsmittel zu messen. Verwenden Sie abgestufter Zylinder und eine Uhr, die Durchflussmengen der Extrakt und Raffinat messen. Nun beginnen Sie die Mixer und halten Sie Rührwerk Geschwindigkeit bei 300 u/min konstant zu. Öffnen Sie die Kugelhähne für Lösungsmittel, Feed, Extrakt und Raffinat. Starten Sie die Strömung von Wasser in die Spalte das gewünschte Lösungsmittel-Feed molare Verhältnis mit einer Rate von 200 Milliliter pro Minute zu erhalten. Beobachten Sie, ob eine Schnittstelle zwischen Lösungsmittel und Raffinat Ausfahrt vorhanden ist, und wenn nicht, lassen Sie die dispergierte Phase steigen um die obere Schnittstelle dar. Starten der Futterfluss bei der oberen Oberfläche Formen. Sorgfältig die Höheneinstellung des umgekehrten U auf der Extrakt-Linie von der Unterseite des Turms, an der oberen Grenzfläche zwischen zwei Phasen zu kontrollieren. Dadurch ist gewährleistet, dass die Raffinat Phase fließt nicht in den Extrakt-Tank ist zu niedrig eingestellt oder der Extrakt nicht in den Tank Raffinat fliesst, wenn Schnittstelle zu hoch eingestellt ist.

Sammeln Proben alle 10 Minuten zum Zeitpunkt Raffinat Probe vier Milliliter-Flaschen. Verwenden Sie, Gaschromatographie oder GC, um die Komponenten zu quantifizieren und zu bestätigen, dass ein stabiler Zustand erreicht ist. Als Nächstes verwenden eine saubere Messzylinder, sammeln Sie 250 Milliliter des Extraktes zum Beispiel Zeitpunkt, dann messen Sie spezifisches Gewicht oder relative Dichte der Probe zu Wasser mit einem Hydrometer. Prozent des Gewichts Interpolieren von Isopropanol in der Probe mit Hilfe der mitgelieferten Tabelle, welche Displays Stream Zusammensetzung im Vergleich zu spezifisches Gewicht extrahieren. Wiederholen Sie den Vorgang für zwei andere niedrigere Feed-Preise. Achten Sie darauf, das Lösungsmittel-Futter-Verhältnis und das Rührwerk Geschwindigkeit konstant zu halten. Wenn Sie fertig sind, schalten Sie das Rührwerk und Hauptschalter und schließen Sie das Futter und Lösungsmittel Kugelhähne, Kugelhähne Raffinat und Extrakt offengelassen. Jetzt lassen Sie uns die Ergebnisse auswerten.

Zunächst werfen wir einen Blick auf die Prozent-Rückgewinnung von Isopropanol mit abwechslungsreichen Futter-Durchfluss und abwechslungsreiche Agitation. Mit zunehmenden Feed-Flow Rate Prozent Erholung erhöht und einpendelt. Dies ist typisch für ein System, das nicht in der Nähe von Überschwemmungen ist. Erhöhte Erregung stieg auch Prozent Erholung. Bühne Effizienz, berechnet mit Hilfe der theoretische Platte Analyse per Computer-Simulation wird auch durch diese Parameter beeinflusst. Wie erwartet, erhöhen Bühne Effizienz und Prozent Erholung mit höheren Durchsatz und Agitation. Dies ist durch verbesserte mischen, wodurch kleinere Tröpfchen und verbesserte Dispersion, dadurch Verbesserung der Stoffaustausch, jedoch beide Beziehungen plateau auf höhere Vorschubgeschwindigkeiten. Effizienz und Erholung Prozent einpendeln und schließlich aufgrund der Emulgierung und Überschwemmungen verringern. Die Bildung einer Emulsion wirkt sich negativ auf Erholung und Effizienz, weil die Phasen nicht mehr sauber trennen können, um auf-oder abwärts zu der nächsten Stufe. Dies kann ein Problem in Systemen wie York-Scheibel Gerätes, wodurch Mixer und Siedler Schiffe in Serie eine attraktive Alternative sein.

Flüssig-flüssig-Extraktion ist eine Trennung Technik, in einer Vielzahl von Trennungen und kann in einer Vielzahl von Konfigurationen verwendet werden. Im Fall, dass die Emulgierung der Phasen eine Herausforderung ist, können Mixer Siedler Panzer in Serie verwendet werden. Dieses einfache Setup nutzt einen Tank, wo die beiden Phasen durch ein Rührwerk vermischt werden. Die beiden Phasen dann verschmelzen in der Siedler-Tank, wo schwere Phase schließlich setzt sich nach unten und wird durch ein Ventil an der Unterseite des Tanks entfernt. Die leichte Phase setzt sich an die Spitze und wird über eine andere Steckdose entfernt. Eine weitere Trennung Technik, die Löslichkeit Eigenschaften eines gelösten Stoffes nutzt, ist fest-flüssig-Extraktion. In fest-flüssig-Extraktion wird die gelöste Gegenwart in einer festen Matrix in eine Flüssigkeit durch kräftige Mischung extrahiert. Diese Technik ist für viele Anwendungen, wie z. B. die Beseitigung der Giftstoffe wie das Herbizid Atrazin aus dem Boden auf einer großen Skala verwendet.

Sie sah nur Jupiters Einführung in flüssig-flüssig-Extraktion. Sie sollten jetzt verstehen die Grundlagen der LLE Extraktion mit einer York-Scheibel Spalte und wie Prozessvariablen wie Rührwerk und Durchflussmenge der gelösten Erholung und Effizienz der Spalte beeinflussen können. Danke fürs Zuschauen.

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