stringtranslate.com

Жидкостно-жидкостная экстракция

Делительная воронка, используемая для экстракции жидкости из жидкости в жидкость, о чем свидетельствует наличие двух несмешивающихся жидкостей.

Жидкостно-жидкостная экстракция , также известная как экстракция растворителем и разделение , представляет собой метод разделения соединений или комплексов металлов на основе их относительной растворимости в двух различных несмешивающихся жидкостях, обычно воде (полярной) и органическом растворителе (неполярном). Происходит чистый перенос одного или нескольких видов из одной жидкости в другую жидкую фазу, как правило, из водной в органическую. Перенос осуществляется за счет химического потенциала, т. е. после завершения переноса общая система химических компонентов, составляющих растворенные вещества, и растворители находятся в более стабильной конфигурации (более низкая свободная энергия). Растворитель, обогащенный растворенным веществом(ами), называется экстрактом. Исходный раствор, обедненный растворенным веществом(ами), называется рафинатом . Жидкостно-жидкостная экстракция является основным методом в химических лабораториях, где она выполняется с использованием различных аппаратов, от делительных воронок до противоточного распределительного оборудования, называемого смесителями-отстойниками . [ не проверено в организме ] Этот тип процесса обычно выполняется после химической реакции как часть обработки , часто включающей кислотную обработку.

Термин «разделение» обычно используется для обозначения основных химических и физических процессов, вовлеченных в экстракцию жидкость-жидкость , но в другом прочтении может быть полностью синонимом этого процесса. Термин «экстракция растворителем» может также относиться к разделению вещества из смеси путем предпочтительного растворения этого вещества в подходящем растворителе. В этом случае растворимое соединение отделяется от нерастворимого соединения или сложной матрицы. [ не проверено в body ]

С точки зрения гидрометаллургии , экстракция растворителем используется исключительно для разделения и очистки урана и плутония, циркония и гафния, разделения кобальта и никеля, разделения и очистки редкоземельных элементов и т. д., ее наибольшим преимуществом является ее способность селективно разделять даже очень похожие металлы. Получают высокочистые отдельные потоки металла при «отгонке» металлического значения из «нагруженной» органики, где можно осадить или внести металлическое значение. Отгонка является противоположностью экстракции: перенос массы из органической в ​​водную фазу.

Жидкостно-жидкостная экстракция также широко используется в производстве тонких органических соединений , обработке духов , производстве растительных масел и биодизеля и других отраслях промышленности. [ не проверено в организме ] Это один из наиболее распространенных методов первоначального разделения, хотя при извлечении близкородственных функциональных групп возникают некоторые трудности.

Экстракцию жидкость-жидкость можно существенно ускорить в микрофлюидных устройствах, сократив время экстракции и разделения с минут/часов до нескольких секунд по сравнению с обычными экстракторами. [1]

Жидкостно-жидкостная экстракция возможна в неводных системах: в системе, состоящей из расплавленного металла, контактирующего с расплавленными солями , металлы могут быть извлечены из одной фазы в другую. Это связано с ртутным электродом , где металл может быть восстановлен, металл часто затем растворяется в ртути, образуя амальгаму , которая значительно изменяет его электрохимию. Например, возможно восстановление катионов натрия на ртутном катоде с образованием амальгамы натрия , в то время как на инертном электроде (таком как платина) катионы натрия не восстанавливаются. Вместо этого вода восстанавливается до водорода. Моющее средство или мелкодисперсное твердое вещество можно использовать для стабилизации эмульсии или третьей фазы . [ не проверено в body ]

Меры эффективности

Коэффициент распределения

При экстракции растворителем коэффициент распределения (D) часто приводится в качестве меры того, насколько хорошо экстрагируется вид. Коэффициент распределения является мерой общей концентрации растворенного вещества в органической фазе, деленной на его концентрацию в водной фазе . [2] Коэффициент распределения или распределения (K d ) является отношением концентрации растворенного вещества в каждом слое при достижении равновесия. [3] Это различие между D и K d важно. Коэффициент распределения является константой термодинамического равновесия и имеет фиксированное значение для распределения растворенного вещества между двумя фазами. Однако значение коэффициента распределения изменяется в зависимости от условий раствора, если изменяются относительные количества A и B. Если мы знаем равновесные реакции растворенного вещества в каждой фазе и между двумя фазами, мы можем вывести алгебраическую связь между K d и D . Коэффициент распределения и коэффициент распределения идентичны, если растворенное вещество имеет только одну химическую форму в каждой фазе; Однако, если растворенное вещество существует в более чем одной химической форме в любой фазе, то K d и D обычно имеют разные значения. [2] В зависимости от системы коэффициент распределения может быть функцией температуры, концентрации химических веществ в системе и большого количества других параметров. Обратите внимание, что D связано со свободной энергией Гиббса (Δ G) процесса экстракции. [4]

При экстракции растворителем две несмешивающиеся жидкости встряхиваются вместе. Более полярные растворенные вещества растворяются преимущественно в более полярном растворителе, а менее полярные растворенные вещества — в менее полярном. В этом эксперименте неполярные галогены преимущественно растворяются в неполярном минеральном масле. [5]

Факторы разделения

Фактор разделения — это одно отношение распределения, деленное на другое; это мера способности системы разделять два растворенных вещества. Например, если отношение распределения для никеля (D Ni ) равно 10, а отношение распределения для серебра (D Ag ) равно 100, то фактор разделения серебра/никеля (SF Ag/Ni ) равен D Ag /D Ni = SF Ag/Ni = 10. [6]

Меры успеха

Успех экстракции жидкость-жидкость измеряется с помощью факторов разделения и факторов дезактивации. Лучший способ понять успех экстракционной колонны — через набор данных равновесия жидкость-жидкость (LLE). Затем набор данных можно преобразовать в кривую для определения поведения стационарного распределения растворенного вещества между двумя фазами. Ось y — это концентрация растворенного вещества в фазе экстракта (растворителя), а ось x — это концентрация растворенного вещества в фазе рафината. Отсюда можно определить шаги для оптимизации процесса. [7]

Методы

Одноступенчатая периодическая экстракция

Это обычно используется в небольших масштабах в химических лабораториях. Обычно используют делительную воронку . Процессы включают DLLME и прямую органическую экстракцию. [8] После уравновешивания фаза экстракта, содержащая желаемое растворенное вещество, отделяется для дальнейшей обработки. [9]

Дисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракция (DLLME)

Процесс, используемый для извлечения небольших количеств органических соединений из образцов воды. [10] Этот процесс осуществляется путем введения небольших количеств соответствующего экстракционного растворителя (C 2 Cl 4 ) и диспергирующего растворителя (ацетона) в водный раствор. Полученный раствор затем центрифугируется для разделения органических и водных слоев. Этот процесс полезен для извлечения органических соединений, таких как органохлоридные и органофосфорные пестициды, а также замещенных бензольных соединений из образцов воды. [10]

Прямая органическая экстракция

При смешивании частично органических растворимых образцов в органическом растворителе (толуоле, бензоле, ксилоле) органические растворимые соединения растворяются в растворителе и могут быть разделены с помощью делительной воронки . Этот процесс ценен при извлечении белков и, в частности, фосфопротеиновых и фосфопептидных фосфатаз. [11]

Другим примером такого применения является извлечение анизола из смеси воды и 5% уксусной кислоты с использованием эфира , затем анизол попадет в органическую фазу. Затем две фазы будут разделены. [ необходима цитата ] Затем уксусную кислоту можно вымыть (удалить) из органической фазы путем встряхивания органического экстракта с бикарбонатом натрия . Уксусная кислота реагирует с бикарбонатом натрия с образованием ацетата натрия , диоксида углерода и воды.

Кофеин также может быть извлечен из кофейных зерен и чайных листьев с помощью прямой органической экстракции. Бобы или листья могут быть замочены в этилацетате, который благоприятно растворяет кофеин, оставляя большую часть кофейного или чайного аромата в исходном образце. [12]

Многоступенчатые противоточные непрерывные процессы

Противоточный экстрактор непрерывного действия Coflore.

Они обычно используются в промышленности для обработки металлов , таких как лантаноиды ; поскольку коэффициенты разделения между лантаноидами настолько малы, необходимо много стадий экстракции. [13] В многостадийных процессах водный рафинат из одного блока экстракции подается в следующий блок в качестве водного сырья, в то время как органическая фаза перемещается в противоположном направлении. Следовательно, таким образом, даже если разделение между двумя металлами на каждом этапе мало, общая система может иметь более высокий коэффициент дезактивации.

Многоступенчатые противоточные массивы использовались для разделения лантаноидов. Для проектирования хорошего процесса коэффициент распределения не должен быть слишком высоким (>100) или слишком низким (<0,1) в экстракционной части процесса. Часто бывает так, что процесс будет иметь секцию для очистки нежелательных металлов от органической фазы и, наконец, секцию десорбции для получения металла обратно из органической фазы.

Смесители-отстойники

Батарея смесителей-отстойников , которые в настоящее время соединены между собой. Каждый смеситель-отстойник обеспечивает одну стадию экстракции. Смеситель-отстойник состоит из первой стадии, которая смешивает фазы вместе, за которой следует стадия покоящегося отстаивания, которая позволяет фазам разделяться под действием силы тяжести.

Непрерывное разделение смеси нефти и воды

Новое устройство для отстаивания Sudhin BioSettler может непрерывно разделять эмульсию масла и воды с гораздо большей скоростью, чем простые гравитационные отстойники. На этой фотографии эмульсия масла и воды, перемешиваемая импеллером во внешнем резервуаре и непрерывно закачиваемая в два нижних боковых порта BioSettler, очень быстро разделяется на прозрачный органический (минеральное масло) слой, выходящий через верхнюю часть BioSettler, и водный (окрашенный красным пищевым красителем) слой, непрерывно откачиваемый со дна BioSettler.

В многоступенчатом противоточном процессе устанавливаются несколько смесителей-отстойников с камерами смешивания и отстойника, расположенными на чередующихся концах для каждой ступени (поскольку выход отстойных секций питает входы смесительных секций смежной ступени). Смесители-отстойники используются, когда процесс требует более длительного времени пребывания и когда растворы легко разделяются под действием силы тяжести. Они требуют большой площади установки, но не требуют большого свободного пространства и нуждаются в ограниченной возможности дистанционного обслуживания для периодической замены двигателей смешивания. (Colven, 1956; Davidson, 1957) [14]

Четырехступенчатая батарея смесителей-отстойников для противоточной экстракции.

Центробежные экстракторы

Центробежные экстракторы смешивают и разделяют в одном блоке. Две жидкости будут интенсивно перемешиваться между вращающимся ротором и неподвижным корпусом со скоростью до 6000 об/мин. Это создает большие поверхности для идеального массопереноса из водной фазы в органическую. При 200–2000 г обе фазы будут снова разделены. Центробежные экстракторы минимизируют растворитель в процессе, оптимизируют загрузку продукта в растворителе и полностью извлекают водную фазу. Легко устанавливаются противоточные и перекрестные токовые экстракции. [15]

Экстракция без химического изменения

Некоторые растворенные вещества, такие как благородные газы, могут быть извлечены из одной фазы в другую без необходимости химической реакции (см. абсорбция ). Это самый простой тип экстракции растворителем. При экстракции растворителя две несмешивающиеся жидкости встряхиваются вместе. Более полярные растворенные вещества растворяются преимущественно в более полярном растворителе, а менее полярные растворенные вещества — в менее полярном. Некоторые растворенные вещества, которые на первый взгляд не вступают в реакцию в процессе экстракции, не имеют коэффициента распределения, который не зависит от концентрации. Классическим примером является экстракция карбоновых кислот ( HA ) в неполярные среды, такие как бензол . Здесь часто бывает так, что карбоновая кислота образует димер в органическом слое, поэтому коэффициент распределения будет меняться в зависимости от концентрации кислоты (измеренной в любой фазе).

Для этого случая константа экстракции k описывается выражением k = [ HA органическая ] 2 /[ HA водная ]

Механизм сольватации

Используя экстракцию растворителем, можно извлекать уран , плутоний , торий и многие редкоземельные элементы из кислых растворов селективным способом, используя правильный выбор органического экстрагирующего растворителя и разбавителя. Одним из растворителей, используемых для этой цели, является органофосфат трибутилфосфат (ТБФ). Процесс PUREX , который обычно используется при ядерной переработке, использует смесь три-н-бутилфосфата и инертного углеводорода ( керосина ), уран (VI) извлекается из крепкой азотной кислоты и обратно извлекается (десорбируется) с использованием слабой азотной кислоты. Образуется органический растворимый комплекс урана [UO 2 (ТБФ) 2 (NO 3 ) 2 ], затем органический слой, содержащий уран, приводится в контакт с разбавленным раствором азотной кислоты; равновесие смещается от органического растворимого комплекса урана в сторону свободного ТБФ и уранилнитрата в разбавленной азотной кислоте. Плутоний(IV) образует комплекс, аналогичный урану(VI), но возможно извлечь плутоний несколькими способами; можно добавить восстановитель , который переводит плутоний в трехвалентную степень окисления . Эта степень окисления не образует стабильного комплекса с ТБФ и нитратом, если только концентрация нитрата не очень высока (в водной фазе требуется около 10 моль/л нитрата). Другой метод заключается в простом использовании разбавленной азотной кислоты в качестве извлекающего агента для плутония. Эта химия PUREX является классическим примером сольватационной экстракции . В этом случае D U = k [ТБФ] 2 [NO 3 - ] 2 .

Механизм ионного обмена

Другой механизм экстракции известен как механизм ионного обмена . Здесь, когда ион переносится из водной фазы в органическую фазу, другой ион переносится в другом направлении для поддержания баланса заряда. Этот дополнительный ион часто является ионом водорода ; для механизмов ионного обмена соотношение распределения часто является функцией pH . Примером ионного обмена может быть экстракция америция комбинацией терпиридина и карбоновой кислоты в трет - бутилбензоле . В этом случае

D Am = k [терпиридин] 1 [карбоновая кислота] 3 [H + ] −3

Другим примером является извлечение цинка , кадмия или свинца диалкилфосфиновой кислотой (R 2 PO 2 H) в неполярный разбавитель, такой как алкан . Неполярный разбавитель способствует образованию незаряженных неполярных металлических комплексов.

Некоторые экстракционные системы способны извлекать металлы как с помощью сольватации, так и ионного обмена; примером такой системы является экстракция америция (и лантаноидов ) из азотной кислоты с помощью комбинации 6,6' - бис- (5,6- дипентил -1,2,4-триазин-3-ил) -2,2'-бипиридина и 2-бромгексановой кислоты в трет - бутилбензоле . Как при высокой , так и при низкой концентрации азотной кислоты коэффициент распределения металла выше, чем при средней концентрации азотной кислоты.

Извлечение пар ионов

Можно путем тщательного выбора противоиона извлечь металл. Например, если концентрация нитрата высока, можно извлечь америций в виде анионного нитратного комплекса, если смесь содержит липофильную четвертичную аммониевую соль .

Примером, с которым, скорее всего, столкнется «средний» химик, является использование катализатора фазового переноса . Это заряженный вид, который переносит другой ион в органическую фазу. Ион реагирует, а затем образует другой ион, который затем переносится обратно в водную фазу.

Например, для переноса ацетатного аниона в нитробензол требуется 31,1 кДж моль −1 , [16] в то время как энергия, необходимая для переноса хлоридного аниона из водной фазы в нитробензол, составляет 43,8 кДж моль −1 . [17] Следовательно, если водная фаза в реакции представляет собой раствор ацетата натрия , а органическая фаза представляет собой раствор бензилхлорида в нитробензоле , то при использовании катализатора фазового переноса ацетатные анионы могут переноситься из водного слоя, где они реагируют с бензилхлоридом с образованием бензилацетата и хлоридного аниона. Хлоридный анион затем переносится в водную фазу. Энергии переноса анионов вносят вклад в энергию, выделяемую реакцией.

В результате реакции выделяется от 43,8 до 31,1 кДж моль −1 = 12,7 кДж моль −1 дополнительной энергии по сравнению с энергией, если бы реакция проводилась в нитробензоле с использованием одного эквивалентного веса ацетата тетраалкиламмония . [18]

Типы водных двухфазных экстракций

Полимер-полимерные системы. В полимер-полимерной системе обе фазы генерируются растворенным полимером. Тяжелая фаза обычно представляет собой полисахарид , а легкая фаза — полиэтиленгликоль (ПЭГ). Традиционно в качестве полисахарида используется декстран . Однако декстран относительно дорог, и исследования изучают возможность использования менее дорогих полисахаридов для создания тяжелой фазы. Если целевое соединение, которое разделяется, является белком или ферментом, можно включить лиганд к мишени в одну из полимерных фаз. Это улучшает сродство мишени к этой фазе и улучшает ее способность разделяться из одной фазы в другую. Это, а также отсутствие растворителей или других денатурирующих агентов, делает полимер-полимерную экстракцию привлекательным вариантом для очистки белков. Две фазы полимер-полимерной системы часто имеют очень схожую плотность и очень низкое поверхностное натяжение между ними. Из-за этого расслоение полимер-полимерной системы часто намного сложнее, чем расслоение экстракции растворителем. Методы улучшения расслоения включают центрифугирование и применение электрического поля .

Полимерно-солевые системы. Водные двухфазные системы также могут быть получены путем создания тяжелой фазы с концентрированным солевым раствором. Полимерная фаза, как правило, по-прежнему представляет собой ПЭГ. Обычно используется космотропная соль, такая как Na 3 PO 4 , однако системы ПЭГ–NaCl были задокументированы, когда концентрация соли достаточно высока. Поскольку полимерно-солевые системы легко расслаиваются, их проще использовать. Однако при высоких концентрациях соли белки обычно либо денатурируют, либо выпадают в осадок из раствора. Таким образом, полимерно-солевые системы не так полезны для очистки белков.

Системы ионных жидкостей. Ионные жидкости — это ионные соединения с низкими температурами плавления. Хотя технически они не являются водными, недавние исследования экспериментировали с их использованием в экстракции, которая не использует органические растворители.

очистка ДНК

Возможность очистки ДНК из образца важна для многих современных биотехнологических процессов. Однако образцы часто содержат нуклеазы, которые разрушают целевую ДНК до того, как ее можно будет очистить. Было показано, что фрагменты ДНК будут разделяться в легкую фазу полимерно-солевой системы разделения. Если лиганды, известные тем, что связывают и дезактивируют нуклеазы, включены в полимерную фазу, нуклеазы затем будут разделяться в тяжелую фазу и дезактивироваться. Таким образом, эта полимерно-солевая система является полезным инструментом для очистки ДНК из образца, одновременно защищая ее от нуклеаз. [ необходима цитата ]

Пищевая промышленность

Система PEG–NaCl показала свою эффективность в разделении небольших молекул, таких как пептиды и нуклеиновые кислоты. Эти соединения часто являются ароматизаторами или отдушками. Затем система может использоваться в пищевой промышленности для изоляции или устранения определенных ароматизаторов. Извлечение кофеина раньше проводилось с использованием экстракции жидкость-жидкость, в частности прямой и непрямой экстракции жидкость-жидкость (швейцарский водный метод), но с тех пор перешло на сверхкритический CO2, поскольку он дешевле и может быть реализован в коммерческих масштабах. [19] [20]

Аналитическая химия

Часто на одном этапе обработки образца присутствуют или необходимы химические вещества, которые будут мешать анализу. Например, мониторинг воздуха выполняется путем протягивания воздуха через небольшую стеклянную трубку, заполненную частицами сорбента, покрытыми химическим веществом для стабилизации или дериватизации интересующего аналита. Покрытие может иметь такую ​​концентрацию или характеристики, что оно может повредить прибор или помешать анализу. Если образец можно извлечь из сорбента с помощью неполярного растворителя (например, толуола или сероуглерода), а покрытие полярное (например, HBr или фосфорная кислота), растворенное покрытие разделится в водную фазу. Очевидно, что обратное также верно, используя полярный экстракционный растворитель и неполярный растворитель для разделения неполярного интерферента. Затем небольшую аликвоту органической фазы (или в последнем случае полярной фазы) можно ввести в прибор для анализа.

Очистка аминов

Амины (аналогично аммиаку) имеют неподеленную пару электронов на атоме азота, которая может образовывать относительно слабую связь с атомом водорода. Поэтому в кислых условиях амины обычно протонированы, неся положительный заряд, а в основных условиях они обычно депротонированы и нейтральны. Амины с достаточно низкой молекулярной массой довольно полярны и могут образовывать водородные связи с водой и поэтому легко растворяются в водных растворах. Депротонированные амины, с другой стороны, нейтральны и имеют жирные , неполярные органические заместители и поэтому имеют более высокое сродство к неполярным неорганическим растворителям. Такие этапы очистки могут быть выполнены, когда водный раствор амина нейтрализуют основанием, таким как гидроксид натрия, затем встряхивают в делительной воронке с неполярным растворителем, который не смешивается с водой. Затем органическую фазу сливают. Последующая обработка может извлечь амин такими методами, как перекристаллизация, выпаривание или дистилляция; Последующую экстракцию обратно в полярную фазу можно осуществить путем добавления HCl и повторного встряхивания в делительной воронке (в этот момент ион аммония можно извлечь путем добавления нерастворимого противоиона), или в любой из фаз реакции можно проводить как часть химического синтеза.

Экстракция растворителем с колебанием температур

Экстракция растворителем с перепадом температур — это экспериментальный метод опреснения питьевой воды. Он использовался для удаления до 98,5% содержания соли в воде и способен обрабатывать гиперсоленые рассолы, которые невозможно опреснить с помощью обратного осмоса. [21]

Кинетика экстракции

Важно исследовать скорость, с которой растворенное вещество переносится между двумя фазами, в некоторых случаях путем изменения времени контакта можно изменить селективность экстракции. Например, экстракция палладия или никеля может быть очень медленной, поскольку скорость обмена лигандов в этих металлических центрах намного ниже, чем скорости для комплексов железа или серебра .

Водные комплексообразователи

Если в водной фазе присутствует комплексообразующий агент, то он может снизить коэффициент распределения. Например, в случае распределения йода между водой и инертным органическим растворителем, таким как четыреххлористый углерод , то присутствие йодида в водной фазе может изменить химию экстракции: вместо того, чтобы быть константой, она становится

= k [I 2 (органический)]/[I 2 (водн.)][I − (водн.)]

Это происходит потому, что йод реагирует с йодидом, образуя I 3 − . Анион I 3 − является примером полигалогенидного аниона , который довольно распространен.

Проектирование промышленных процессов

В типичном сценарии промышленный процесс будет использовать этап экстракции, на котором растворенные вещества переносятся из водной фазы в органическую фазу; за этим часто следует этап промывки, на котором нежелательные растворенные вещества удаляются из органической фазы, затем этап десорбции, на котором желаемые растворенные вещества удаляются из органической фазы. Органическая фаза затем может быть обработана, чтобы сделать ее готовой к повторному использованию. [22] [23]

После использования органическая фаза может быть подвергнута этапу очистки для удаления любых продуктов распада; например, на заводах PUREX использованная органическая фаза промывается раствором карбоната натрия для удаления любого дибутилгидрофосфата или бутилдигидрофосфата, которые могут присутствовать.

Расчеты равновесия жидкость-жидкость

Для расчета фазового равновесия необходимо использовать термодинамическую модель, такую ​​как NRTL, UNIQUAC и т. д. Соответствующие параметры этих моделей можно получить из литературы (например, Dechema Chemistry Data Series, Dortmund Data Bank и т. д.) или с помощью процесса корреляции экспериментальных данных. [24] [25] [26] [27]

Оборудование

Фазовое разделение во время лабораторной жидкостно-жидкостной экстракции. Верхний органический эфирный раствор МТБЭ экстрагируется нижним щелочным водным раствором бикарбоната натрия для удаления бензойной кислоты в виде бензоат- аниона, оставляя некислотный органический бензил (желтого цвета) в органической фазе.

В то время как экстракция растворителем часто выполняется в небольших масштабах химиками-синтетическими лабораториями с использованием делительной воронки , аппарата Крейга или мембранных методов, [28] в промышленных масштабах она обычно выполняется с использованием машин, которые приводят две жидкие фазы в контакт друг с другом. Такие машины включают центробежные контакторы , тонкослойную экстракцию , распылительные колонны , импульсные колонны и смесители-отстойники .

Добыча металлов

Методы извлечения ряда металлов включают: [29] [30]

Кобальт

Извлечение кобальта из соляной кислоты с использованием Alamine 336 (триоктил/дециламин) в мета - ксилоле . [31] Кобальт можно извлечь также с использованием Ionquest 290 или Cyanex 272 { бис- (2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота} .

Медь

Медь можно извлечь, используя гидроксиоксимы в качестве экстрагентов; в недавней статье описывается экстрагент, обладающий хорошей селективностью к меди по сравнению с кобальтом и никелем . [32]

неодимовый

Редкоземельный элемент неодим извлекается ди(2-этилгексил)фосфорной кислотой в гексан по механизму ионного обмена. [33]

никель

Никель можно извлечь с помощью ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты и трибутилфосфата в углеводородном разбавителе (Shellsol). [34]

Палладий и платина

Диалкилсульфиды, трибутилфосфат и алкиламины использовались для извлечения палладия и платины. [35] [36]

Полоний

Полоний производится в реакторах из природного 209 Bi , бомбардируется нейтронами , создавая 210 Bi, который затем распадается до 210 Po через бета-минус-распад. Окончательная очистка производится пирохимически с последующей экстракцией жидкость-жидкость против гидроксида натрия при 500 °C. [37]

Цинк и кадмий

Цинк и кадмий извлекаются с помощью ионообменного процесса, N,N,N′,N′- тетракис(2-пиридилметил)этилендиамин (TPEN) действует как маскирующий агент для цинка и экстрагент для кадмия. [38] В модифицированном процессе Zincex цинк отделяется от большинства двухвалентных ионов путем экстракции растворителем. Для этого используется D2EHPA (ди(2)этилгексилфосфорная кислота). Ион цинка заменяет протон из двух молекул D2EHPA. Для извлечения цинка из D2EHPA используется серная кислота в концентрации выше 170 г/л (обычно 240-265 г/л).

Литий

Извлечение лития более популярно из-за высокого спроса на литий-ионные батареи . TBP (трибутилфосфат) и FeCl 3 в основном используются для извлечения лития из рассола (с высоким соотношением Li/Mg). [39] В качестве альтернативы для извлечения лития также использовался Cyanex 272. Механизм извлечения лития был обнаружен отличным от других металлов, таких как кобальт, из-за слабой координационной связи между ионами лития и экстрагентами. [40]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Touma, JG; Coblyn, M.; Freiberg, LJ; Kowall, C.; Zoebelein, A.; Jovanovic, GN (2024). «Интенсификация экстракции растворителем в микрофлюидном сепараторе, изготовленном с помощью аддитивов». Chemical Engineering Journal . 484 : 149285. doi : 10.1016/j.cej.2024.149285.
  2. ^ ab "7.7: Жидкостно-жидкостные экстракции". Chemistry LibreTexts . 2019-07-05 . Получено 2024-09-16 .
  3. ^ "4.5: Теория экстракции". Chemistry LibreTexts . 2017-10-21 . Получено 2024-09-16 .
  4. ^ "18.6: Свободная энергия Гиббса". Chemistry LibreTexts . 2016-09-09 . Получено 2024-09-16 .
  5. ^ pnjjrose. «Заметки об экстракции растворителем».
  6. ^ «Базовые технологии и инструменты в области химической инженерии - С. Уэсли - Документы».
  7. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-09-29 . Получено 2015-09-28 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  8. ^ Mansour, Fotouh R.; Khairy, Mostafa A. (2017-08-09). «Фармацевтические и биомедицинские применения дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции». Журнал хроматографии B. 1061–1062: 382–391. doi :10.1016/j.jchromb.2017.07.055. PMID  28802218.
  9. ^ Уилсон, Ян Д. (2000). «ИЗВЛЕЧЕНИЕ | Аналитическое извлечение». Энциклопедия науки о разделении. Academic Press . С. 1371–1382. doi :10.1016/B0-12-226770-2/02271-7. ISBN 978-0-12-226770-3.
  10. ^ аб Резаи, Мохаммед; Ассади, Яхуб; Милани Хоссейни, Мохаммад-Реза; Агаи, Элхам; Ахмади, Фардин; Бериджани, Сана (2006). «Определение органических соединений в воде методом дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции». Журнал хроматографии А. 1116 (1–2): 1–9. doi :10.1016/j.chroma.2006.03.007. ISSN  0021-9673. ПМИД  16574135.
  11. ^ Shacter, Emily (1984). «Органическая экстракция Pi изобутанолом/толуолом». Аналитическая биохимия . 138 (2): 416–420. doi :10.1016/0003-2697(84)90831-5. ISSN  0003-2697. PMID  6742419.
  12. ^ Senese F (20 сентября 2005 г.). «Как кофе декофеинизируется?». General Chemistry Online . Получено 3 августа 2009 г.
  13. ^ Binnemans, Koen (2007). «Лантаноиды и актиниды в ионных жидкостях». Chemical Reviews . 107 (6): 2592–2614. doi :10.1021/cr050979c. ISSN  0009-2665. PMID  17518503.
  14. ^ Оборудование для экстракции жидкость-жидкость, Джек Д. Лоу и Терри А. Тодд, Национальная лаборатория Айдахо.
  15. ^ Джеймс А. Кент, ред. (2003). Справочник Ригеля по промышленной химии (10-е изд.). Springer. doi :10.1007/0-387-23816-6. ISBN 978-0-306-47411-8.
  16. ^ Шольц, Ф.; С. Коморски-Ловрич; М. Ловрич (февраль 2000 г.). «Новый доступ к энергиям Гиббса переноса ионов через жидкие интерфейсы и новый метод изучения электрохимических процессов в четко определенных трехфазных соединениях». Electrochemistry Communications . 2 (2): 112–118. doi :10.1016/S1388-2481(99)00156-3.
  17. ^ de Namor, Angela F. Danil; Hill, Tony; Sigstad, Elizabeth (1983). "Свободная энергия переноса электролитов 1: 1 из воды в нитробензол. Распределение ионов в системе вода + нитробензол". Журнал химического общества, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases . 79 (11): 2713. doi :10.1039/f19837902713. ISSN  0300-9599.
  18. ^ Замани, Дариуш. «Операция по извлечению».
  19. ^ Peker, Hulya; Srinivasan, MP; Smith, JM; McCoy, Ben J. (1992). «Скорость извлечения кофеина из кофейных зерен с помощью сверхкритического диоксида углерода». AIChE Journal . 38 (5): 761–770. doi :10.1002/aic.690380513. ISSN  0001-1541.
  20. ^ Эмден, Лоренцо (6 июля 2012 г.). «Декофеинизация 101: четыре способа декофеинизации кофе». Coffee Confidential . Получено 29 октября 2014 г.
  21. ^ Эвартс, Холли (6 мая 2019 г.). «Радикальный подход к опреснению может нарушить работу водной отрасли». Columbia Engineering . Получено 24 января 2021 г.
  22. ^ Рейес-Лабарта, JA; Олайя, MM; Гомес, A.; Марсилья, A. (1999). «Новый метод для четвертичных систем жидкость-жидкость экстракция тарелка к тарелке». Industrial & Engineering Chemistry Research . 38 (8): 3083–3095. doi :10.1021/ie9900723.
  23. ^ Рейес-Лабарта, JA; Гроссманн, IE (2001). «Модели дизъюнктивного программирования для оптимального проектирования многоступенчатых экстракторов жидкость-жидкость и последовательностей разделения». Журнал AIChE . 47 (10): 2243–2252. doi :10.1002/aic.690471011.
  24. ^ Рейес-Лабарта, JA; Олайя, MM; Веласко, R.; Серрано, MD; Марцилла, A. (2009). «Корреляция данных о равновесии жидкость-жидкость для определенных тройных систем с одной или двумя частично смешивающимися бинарными подсистемами». Fluid Phase Equilibria . 278 (1–2): 9–14. doi :10.1016/j.fluid.2008.12.002.
  25. ^ Марцилла, А.; Рейес-Лабарта, JA; Серрано, MD; Олайя, MM (2011). «Модели GE и алгоритмы регрессии данных о равновесии конденсированной фазы в тройных системах: ограничения и предложения». The Open Thermodynamics Journal . 5 : 48–62. doi : 10.2174/1874396X01105010048 . hdl : 10045/19865 .
  26. ^ Марсилья, Антонио; Рейес-Лабарта, Хуан А.; Олайя, М.Мар (2017). «Стоит ли доверять всем опубликованным параметрам корреляции LLE в фазовых равновесиях? Необходимость их оценки перед публикацией». Fluid Phase Equilibria . 433 : 243–252. doi : 10.1016/j.fluid.2016.11.009. hdl : 10045/66521 .
  27. ^ Лабарта, Хуан А.; Олайя, Мария дель Мар; Марсилья, Антонио (2015-11-27). «Графический пользовательский интерфейс (GUI) для анализа поверхностей энергии Гиббса, включая линии связи LL и матрицу Гессе». Университет Аликанте . hdl : 10045/51725 .
  28. ^ Адамо, Андреа; Хайдер, Патрик Л.; Вираноппанант, Нопфон; Йенсен, Клавс Ф. (2013). «Мембранный сепаратор жидкость–жидкость со встроенным контролем давления» (PDF) . Исследования промышленной и инженерной химии . 52 (31): 10802–10808. doi :10.1021/ie401180t. hdl : 1721.1/92770 . ISSN  0888-5885.
  29. ^ Маккензи, Мердок. "Извлечение некоторых основных металлов растворителями" (PDF) . Cognis GmbH. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-01-04 . Получено 2008-11-18 .
  30. ^ Патель, Мадхав; Карамалидис, Атанасиос К. (май 2021 г.). «Германий: обзор его спроса в США, использования, ресурсов, химии и технологий разделения». Технология разделения и очистки . 275 : 118981. doi : 10.1016/j.seppur.2021.118981 . ISSN  1383-5866.
  31. ^ Филиз, М.; Сайар, Н.А.; Сайар, А.А. (2006). «Извлечение кобальта(II) из водных растворов соляной кислоты в смеси аламин 336–м-ксилол». Гидрометаллургия . 81 (3–4): 167–173. Bibcode :2006HydMe..81..167F. doi :10.1016/j.hydromet.2005.12.007. ISSN  0304-386X.
  32. ^ Баба, Ёсинари; Ивакума, Минако; Нагами, Хидето (2002). «Механизм экстракции меди(II) с помощью оксима 2-гидрокси-4-н-октилоксибензофенона». Industrial & Engineering Chemistry Research . 41 (23): 5835–5841. doi :10.1021/ie0106736. ISSN  0888-5885.
  33. ^ Санчес, Дж. М.; Идальго, М.; Сальвадо, В.; Валиенте, М. (1999). «Извлечение неодима(III) на уровне следов с помощью ди(2-этил-гексил)фосфорной кислоты в гексане». Экстракция растворителями и ионный обмен . 17 (3): 455–474. doi :10.1080/07366299908934623. ISSN  0736-6299.
  34. ^ Ли В. Джон. "Потенциальный процесс восстановления никеля/кобальта". BioMetallurgical Pty Ltd. Архивировано из оригинала 2008-09-26 . Получено 2006-03-31 .
  35. ^ «Очистка драгоценных металлов экстракцией растворителем». Halwachs Edelmetallchemie und Verfahrenstechnik . Проверено 18 ноября 2008 г.
  36. ^ Giridhar, P.; Venkatesan, KA; Srinivasan, TG; Vasudeva Rao, PR (2006). «Извлечение палладия деления с помощью Aliquat 336 и электрохимические исследования прямого восстановления из ионной жидкой фазы». Гидрометаллургия . 81 (1): 30–39. Bibcode : 2006HydMe..81...30G. doi : 10.1016/j.hydromet.2005.10.001. ISSN  0304-386X.
  37. ^ Шульц, Уоллес В.; Шифельбейн, Гэри Ф.; Брунс, Лестер Э. (1969). «Пирохимическое извлечение полония из облученного металлического висмута». Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev . 8 (4): 508–515. doi :10.1021/i260032a013.
  38. ^ K. Takeshita; K. Watanabe; Y. Nakano; M. Watanabe (2003). «Разделение Cd(II) и Zn(II) экстракцией растворителем с использованием органофосфорного экстрагента D2EHPA и водного азот-донорного лиганда TPEN». Гидрометаллургия . 70 (1–3): 63–71. Bibcode :2003HydMe..70...63T. doi :10.1016/s0304-386x(03)00046-x.
  39. ^ Вессельборг, Тобиас; Виролайнен, Сами; Сайнио, Туомо (2021-06-01). «Восстановление лития из выщелачивающих растворов отходов аккумуляторных батарей с использованием прямой экстракции растворителем с ТБФ и FeCl3». Гидрометаллургия . 202 : 105593. Bibcode : 2021HydMe.20205593W. doi : 10.1016/j.hydromet.2021.105593 . ISSN  0304-386X. S2CID  233662976.
  40. ^ Лу, Джуннан; Стивенс, Джефф В.; Мамфорд, Кэтрин А. (2021-12-01). «Разработка модели гетерогенного равновесия для экстракции лития растворителем с использованием органофосфиновой кислоты». Технология разделения и очистки . 276 : 119307. doi : 10.1016/j.seppur.2021.119307. ISSN  1383-5866.

Дальнейшее чтение