Ekstraksiya usullari va Ekstraksiya jarayonining qonuniyyatlari

|
Ekstraksiya usullari va Ekstraksiya jarayonining qonuniyyatlari
|
bet | 2/7 | Sana | 23.05.2024 | Hajmi | 1,63 Mb. | | #250813 |
Bog'liq Kamoldinov A TJA1.2.Ekstraksiya usullari va Ekstraksiya jarayonining qonuniyyatlari
Amaliyotda suyuqlik aralashmalarini ekstraksiyalashning quyidagi usullari qo’llaniladi:
1) dastlabki aralashma va ekstragentni bir marotaba kontaktiga asoslangan jarayon (bir pog`onali ekstraksiyalash)
2) har bir pog`onada toza erituvchi ishlatish yo’li bilan ekstraksyalash (ko’p pog`onali ekstraksiyalash);
3) bitta yoki ikkita erituvchi yordamida qarama-qarshi oqim bilan ko’p bosqichli ekstraksiyalash (ko’p pog’onali ekstraksiyalash);
Birinchi va ikkinchi usullar kichik hajmli ishlab chiqarishlarda hamda laboratoriya sharoitlarida qo’llaniladi.
Sanoat miqyosida uchinchi usuldan, ya’ni fazalarning qarama-qarshi oqimidan foydalaniladi. Qaysi bir usul qo’llanishidan qat’iy nazar, ekstraksiyalash jarayoni erituvchini regenerasiya qilish bilan birga olib boriladi. Regenerasiyaning maqsadi eritmalar tarkibidagi kerakli komponentlarni ajratib olish va erituvchilarni qaytadan ishlatishdan iboratdir. Dastlabki eritma F va erituvchi S aralashtirgich 1 ga beriladi. Dastlabki eritmada A, V — aralashma komponentlari; S — ekstragent; E — ekstrakt; R — rafinat.
So’ngra aralashma tindirgich 2 da ikki qatlam-ekstrakt E va rafinat R ga ajraladi. Dastlabki aralashma va erituvchi bir karra to’qnashib, jarayon ko’p vaqt davom etgan holatdagina muvozanat konsentratsiyasilariga yaqin tarkibli ekstrakt va rafinat olish mumkin bo’ladi. Jarayonni davriy va uzluksiz rejimda olib borish mumkin. Ekstraksiyalash jarayoni uzluksiz rejim bilan olib borilganda regeneratsiya qilingan erituvchi uzluksiz ravishda aralashtirgichga qaytariladi. Ushbu usul tarqalish koeffitsienti m ning qiymati katta bo’lgan sharoitda qo’llaniladi.
Har bir pog`onada toza erituvchini ishlatishga asoslangan ko’p karrali
5
ekstraksiyalashning sxemasi ko’rsatilgan. Bunday jarayon bir necha pog`onalarda olib borilib, ikkinchi pog`onadan keyingi hamma pog`onalarda dastlabki aralashma sifatida oldingi pog`onalardan olingan rafinatlar (R) ishlatiladi. Toza holdagi ekstragentning umumiy miqdori bir necha qismlar (S).
Paralel ravishda hamma pog`onalarga beriladi. Keyingi har bir pog`onaga dastlabki eritma sifatida uzluksiz ravishda konsentratsiyasi pasayib borayotgan rafinatlar (R) beriladi, shu sababdan ekstraktning konsentratsiyasi birinchi pog`onadan (Y) oxirgi pog`onagacha (E) kamayib boradi. Yuqori darajadagi toza rafinat olish uchun katta hajmdagi toza ekstragent kerak bo’ladi, bu holat rafinatni regenerasiya qilish jarayonini qimmatlashishiga olib keladi. Shu sababdan ushbu usuldan sanoatda juda kam foydalaniladi.
Qurilma bir-biri bilan ketma-ket bog`langan n ta pog`onalardan tashkil topgan. Dastlabki eritma F va ekstragent qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lib, oxirgi tarkibi E ga teng bo’lgan ekstrakt birinchi pog`onadan, oxirgi tarkibi R ga teng bo’lgan rafinat esa n-pog`onadan uzatiladi. Ekstraksiyalashning ushbu usuli texnikaviy-iqtisodiy jihatdan katta afzalliklarga ega bo’lganligi sababli sanoatda keng ishlatiladi.
Ekstraksiyalashning ko’p pog`onali va qarama-qarshi yo’nalishli usuli kolonnali ekstraktorlarda va aralashtirgich tindirish qurilmalarida amalga oshiriladi. Oxirgi yillarda suyuqliklarni ekstraksiyalash uchun sanoatda flegma yordamida ishlaydigan qarama-qarshi yo’nalishli va ikkita erituvchidan foydalanishga asoslangan usullar ham keng qo’llanilmoqda.
Tarkibida aniqlanadigan modda bo'lgan suyuqlik boshqa biror o'zaro kam eriydigan erituvchi bilan aralashsa, aniqlanadigan modda shu suyuqliklar orasida qayta taqsimlanadi. Kimyoviy analizda keng qo'llaniladigan ekstraksiya usuli suyuqliklarning shu xossasiga asoslangan. Suyuqliklar o'zaro kam aralashganligi uchun ikki faza o'rtasida muvozanat o'matiladi. Bu muvozanatda fazalarda taqsimlangan moddalar konsentratsiyalari nisbati doimiy bo'ladi. Moddani suv
6
qavatidan organik erituvchi qavatiga o'tkazganda qavatlar miqdoriga ko'ra konsentrlash amalga oshishi mumkin. Odatda, suv qavatiga ko'ra organik erituvchi qavati ancha kichik bo'ladi. Bu usulda mutlaq konsentrlashdan tashqari nisbiy konsentrlashdan ham foydalaniladi. Nisbiy konsentrlashda mikrotarkibiy qism makrotarkibiy qismga ko'ra ko'proq organik qavatga o'tadi, natijada makrotarkibiy qismni aniqlashning o'ziga xosligi ortadi. Ekstraksiya usulida moddalarni ajratish to'laroq va samaraliroq bo'ladi. Agar cho'ktirish usuli bilan ekstraksiya taqqoslanadigan bo'lsa, ekstraksiyada ikki faza orasidagi yuza cho' ktirishdagiga ко ‘ra ancha kichik bo'lishini ko'ramiz. Yuzaning katta bo'lganligi tufayli cho'ktirishda birgalashib cho'kish (adsorbsiya) kuzatiladi. Ekstraksiya usulida ham birgalashib cho'kishdagi singari birga ekstraksiyalanish kuzatilishi mumkin. Bunda organik fazaga ekstraksiya tufayli o'tayotgan modda bilan shu fazada erimaydigan modda birga bo'lganida o'tishi mumkin. Biroq ekstraksion sistemalar to'g'ri tanlansa, bunday hodisalar kam uchraydi. Ekstraksiya usuli universal, sodda va tezkor usuldir. Bu usul yordamida istalgan ionni ajratish uchun sharoit tanlash va tanlangan reaktiv yordamida ajratish mumkin. Ajratish uchun murakkab asboblar - qurilmalar talab etilmaydi, atigi silindr, ajratish voronkasi bo'lsa kifoya. Ajratish tez (3-5 min.) sodir bo'ladi. Ekstraksiya tufayli ajratilgan modda quyidagi usullardan biri yordamida aniqlanadi .
1. Reekstraksiya - ekstraksion ajratilgan aniqlanadigan moddani qayta suv muhitiga o‘tkazish. Buning uchun ekstrakt kislota, ishqor yoki boshqa biror tegishli reaktiv bilan ishlanadi. Suv muhitiga o‘tgan modda biror usul yordamida aniqlanadi.
2. Estraksion-fotometrik usulda organik fazaga ekstraksiya tufayli o ‘tgan modda rangli bo‘lsa, u shu rangning intensivligi asosida aniqlanadi. Agar ekstrakt rangsiz boisa, uni rangli ko‘rinishga o‘tkazish uchun fotometrik reaktiv qo'shiladi.
3. Ekstraksion - atom-absorbsion usulda ekstrakt alangaga purkaladi, alangada tekshiriladigan moddaning atomlari hosil boiib, aniqlash atomlarning yutishi asosida o‘tkaziladi.
7
4. Ekstraksion - neytron-aktivasion usulda ekstraktda bolgan element neytronlar dastasi bilan nurlantirilib, hosil bolgan radioaktiv nurlanishning intensivligi olichanadi.
5. Ekstraksion - spektral usulda ekstrakt alangaga purkaladi yoki qo‘zg‘atish manbasiga o‘matilib, undagi elementning spektri o‘rganiladi.
6. Ektmksion - polyarografik usulda ekstrakt elektrolitik bo‘g‘inga joylanib, uning tarkibidagi moddaning polyarogrammasi tushiriladi va tushirilgan polyarogramma o‘rganiladi.
Ekstraksiya vaqtida, odatda, moddaning hammasi organik fazaga o‘tmasdan, uning biroz qismi suv qavatida qoladi. Moddaning organik fazaga o‘tgan qismi bilan suv fazasidagi muvozanat konsentratsiyalari nisbati taqsimlanish konstantasi deb yuritiladi.
fazada ham bir xil shaklda bolganda o‘rinli. Bu vaqtda moddalar aktivligi konsentratsiyaga, aktivlik koeffitsienti esa birga teng boladi.
Suv muhitida biror aralashma bolsa, tenglamaga konsentratsiya o‘miga aktivlik qo‘yiladi. Haqiqatda har ikkala fazada ham moddaning bir xil ko‘rinishining boiishi kamdan-kam uchraydi. Olingan HgCl2 misolni e’tiborga olsak, eritmada HgCl2 dan tashqari Hg2+, HgCI+, HgCl3-', H gCl42- lar ham bo’ladi. Shuning uchun ham konstanta
o ‘rnida taqsimlanish koeffitsienti qoilaniladi.
Taqsimlanish koeffitsienti taqsimlanish konstantasidan farq qilib, doimiy qiymat emas. Agar eritmadagi xlor ionining konsentratsiyasi o ‘zgartirilsa, D ning ortishi yoki kamayishini osongina ko‘rsa bo‘ladi. Amalda, ko‘pincha, ekstraksiya
8
darajasi (ajratib olish omili) - R ishlatiladi
Buyerda, QAo — moddaning organik fazadagi miqdori; QA c— moddaning umumiy miqdori. Bundan ekstraksiya darajasi R bilan taqsimlanish koeffitsienti D orasidagi bog‘lanishni ko‘rsatish mumkin:
Bu tenglamalar faqat har ikkala fazalar hajmi teng bo'lganda haqlidir. Miqdoriy to'liq ajratish R=99 : 99,9 bo'lganda kuzatiladi, deb qabul qilingan. Ayrim hollarda R=90% va undan kam ham bo'lishi mumkin. Bunday hollarda ekstraksiya 2-3marta takrorlanadi va shu tariqa to'liq ajratishga erishiladi. Masalan,R=90%bo'lsa, eritmada 10% modda qoladi, qayta ekstraksiyalanganda R=90% bo'lganligi uchun yana 9% modda organik fazaga o'tadi va hk. Shunday qilib, uch marta qayta ekstraksiyalanganda 99,9 % modda ajratiladi. Ba’ zan ekstraksiya jarayonini ifodalash uchun ekstraksiya konstantasidan (K ek) foydalaniladi. Bu konstanta K ek— taqsimlanish reaksiyasining muvozanat konstantasidir. Misol tariqasida suvli eritmadagi Al3+ ionini eritmadan
8-oksixmolinning xloroformli eritmasi bilan ekstraksiyalashni ko'rib chiqsak:
A l3+(suv)+3HOx(org. )<->АЮх (org. )+3H(,suv)
muvozanat o'matiladi. Bu muvozanatga massalar ta’siri qonuni tatbiq etilsa, ekstraksiya konstantasi:
hosil bo'ladi. Ekstraksiyani n marta takrorlagandan keyin qoladigan
9
moddaning millimollar sonini quyidagi formuladan topish mumkin.
bu yerda, a —V2 hajmli fazadagi A moddaning millimollar soni. Ekstraksiya konstantasini bilgan holda ekstraksiya sharoitini, ekstraksiyaning eng maqbul muhitini, pH va boshqalami tanlash mumkin. Ajratib olish darajasi, taqsimlanish koeffitsienti, ekstraksiya konstantasi, taqsimlanish konstantasi qiymatlari ajratib olinadigan birikma va organik erituvchining xossalariga, uning turiga bogiliq
1-Rasm
1.chima. Ekstraksiya darajasining Hg2+, Bi3+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ ditizonatlarining (mos ravishda) xloroformda ajralishining pH ga bogliqligi Odatda, ekstraksiya uchun suv bilan aralashmaydigan yoki kam aralashadigan erituvchilar tanlanadi. Ular ajratiladigan moddalar bilan muayyan barqarorlikka ega bolgan birikmalar - solvatlar hosil qiladi. Solvatlar hosil bolishi ekstraksiya jarayonini yengillashtiradi va moddaning organik qavatga to’laroq o‘tishini ta’minlaydi. Erituvchining zichligi amaliy ahamiyatga ega. Ekstraksiya uchun suvdan og‘ ir erituvchilar qulayroq bolib, ular suvning tagida boladi, ekstraksiyani takrorlaganda
10
ham ular afzal, bundan tashqari ular bug’lanmaydi. Bu yong‘in va zaharlanish xavfini ham yo‘q qiladi. Ekstraksiya faqat suvdan organik erituvchi qavatiga emas, balki organik erituvchi qavatidan suv qavatiga o‘tkazish uchun ham ishlatiladi. Masalan, karbon kislotalarni fenol va uning hosilalari aralashmasidan suv fazasiga o'tkazib ajratish mumkin. Buning uchun natriy gidrokarbonatning suyultirilgan suvli eritmasidan foydalaniladi.
11
|
| |