Экстракция в биотехнологии

1 Характеристика процесса экстракции

Экстракция называется процессом извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или пористых твердых материалов избирательно активными растворителями (экстрагентами). Существуют экстракционные процессы в системах жидкость-жидкость (экстракция), и экстрагирование в системах твердое тело-жидкость (твердофазная экстрагирования).

Процессы экстракционные активно используют для извлечения ценных веществ из смесей, очистки жидкостей и для твердых веществ от примесей.

Экстракция в жидкость-жидкость системе, как метод разделения жидких смесей основана на разнице в растворимости отдельных компонентов смеси в жидких растворителях, которая включает две фазы.

...

3 Статика и кинетика процессов. Факторы влияющие на скорость протекания процесса. Законы и расчеты процесса

Кинетические закономерности экстракции определяются основными законами массопередачи.

Для образования поверхности контакта фаз обычно одну из жидкостей диспергируют в каплях определенного размера. Вещество, подлежащее распределению, проходит из непрерывной фазы на поверхность, а затем внутрь капель или из капель через поверхность раздела в ядро потока непрерывной фазы.

Если диффузионное сопротивление внутри капли незначительно по сравнению с диффузионным сопротивлением в непрерывной фазе, то массообмен определяется только диффузионным сопротивлением непрерывной фазы. Количество вещества, переносимого из фазы, определяется по уравнению:

...

4 Материальный баланс

Разберем одноступенчатую (однократную) экстракцию. Этот самый легкий метод заключается в том, что исходный раствор F и экстрактор S смешиваются в смесителе, а затем разделяются на два основных слоя: экстракт E и рафинат R:

...

5 Расчет аппаратов

Составы тройных смесей в равновесии удобно воспроизвести на треугольной диаграмме Гиббса. Точки в области треугольника соответствуют составам трехкомпонентных решений.

Мы определяем концентрации компонентов в точке М.

Для этого через точку М мы проводим параллельные линии к линиям AB, BC и AC до пересечения.

...

6 Схемы и конструкции аппаратов

Смесительно-декантирующие экстракторы смешивают и разделяют на каждой ступени. Следовательно, концентрация экстрагируемого компонента в экстрагенте и обработанной смеси изменяется постепенно.

В устройствах осуществляется постоянный или тесный контакт с экстрактором и исходным раствором. Фазы движутся противотоком друг с другом и непрерывно разделяются на выходе аппарата. Концентрация извлеченного компонента в фазах также непрерывно изменяется по всему аппарату.

...

7 Перспективы развития и пути усовершенствования оборудования

Главными направлениями усовершенствования установок экстракции и ректификации углеводородов это улучшение конструкции экстракторов, их контактных устройств и применение растворителей - экстрагентов, что позволяют излечить более высокие технико-экономические параметры процесса, чем при использовании диэтиленгликоля.

В качестве экстракторов используются контакторы и разнообразные колонные тарельчатые аппараты. Создание турбулентных потоков в насадочных экстракционных колоннах усиливает массообмен и повышает эффективность экстракции. Однако, как насадочные, так и жалюзийные тарелки относительно неэффективны при экстракции. При использовании значительная часть контакта попадает в продольную смесь. В этом случае частично тяжелая фаза возвращается вверх, а легкая фаза - вниз. В результате концентрация компонентов, подлежащих извлечению, изменяется, и средняя сила переноса движущей массы уменьшается, эффективность экстракционной колонны уменьшается.

...