Ugrás a tartalomhoz

Diffúziós műveletek

Dr. Gulyás Lajos (2011)

5.2. Az oldószer kiválasztása

5.2. Az oldószer kiválasztása

Az extrakciós műveletekhez alkalmazandó oldószert rendszerint igen nagyszámú folyadék közül választhatjuk ki. Nem valószínű, hogy akad ezek között olyan folyadék, amelynek összes tulajdonságai megfelelnek az extrakció követelményeinek, tehát bizonyos engedményeket kell tennünk. Az alábbiakban felsoroljuk az oldószer kiválasztásához megvizsgálandó tulajdonságokat. Az oldószer kiválasztásának általános szempontjait már tárgyaltuk, itt az extrakcióra vonatkozó szempontokat emeljük ki.

  1. Szelektivitás. Valamely B oldószernek egy A - C oldat szétválasztására való alkalmasságát úgy bírálhatjuk el, ha C és A mennyiségének arányát a két egyensúlyi fázisban elosztjuk egymással. A két arány hányadosa a szelektivitás (β), analóg a lepárlásnál megismert relatív illékonysággal. Ha E és R az egyensúlyi fázisok, akkor a szelektivitás β=[yE*•(A tömegtörtje az R-ben)]/[xA*•(A tömegtöretje az E-ben)], vagyis

    (5.11)

    Az (5.11) egyenletben x*R és y*E a kiextrahálandó C komponens egyensúlyi koncentrációi a raffinátumban és az extraktumban, (xA)R és (yA)R az A komponens koncentrációi a raffinátumban és az extraktumban. A szelektivitás az extrakciós műveletnél akkor jó, ha az értéke 1-nél jóval nagyobb, . Ha a szelektivitás 1-gyel egyenlő, β = 1, nem lehetséges szétválasztása. A szelektivitás rendszerint erősen változik az oldott anyag koncentrációjával, és az 5.3. ábrán bemutatott elegytípusnál a kritikus oldási pontban egységnyi lesz. Vannak olyan rendszerek, amelyeknél kezdetben nagy a szelektivitás, , majd fokozatosan csökken, β = 1, és egységnyi szelektivitáson át, végül egynél kisebbre változik, . Ezek analógok a desztillációnál előforduló azeotróp elegyekkel.

  2. Megoszlási hányados. Ez az egyensúlyi y*/x hányados. Bár nem feltétlenül szükséges, hogy a megoszlási hányados 1-nél nagyobb legyen, de mégis kívánatos, mert ebben az esetben az extrakció oldószerszükséglete csökken.

  3. Az oldószer A-ban oldhatatlan legyen.

  4. Regenerálhatóság. Az oldószert újbóli felhasználás előtt mindig regenerálni kell, ezt rendszerint egy másik diffúziós művelettel, többnyire lepárlással végezzük. Ebben az esetben vigyázni kell, hogy az oldószer ne képezzen azeotrópot az extrahált oldott anyaggal, és a keletkezett elegyben a relatív illékonyság lehetőleg nagy legyen, mert ezzel a szétválasztás olcsóbb lesz. A hőszükséglet csökkentése szempontjából előnyös, ha a regenerálandó oldatban a kisebb mennyiségben jelenlevő anyag az illékonyabb. Amennyiben az oldószert kell lehajtani, célszerű olyan oldószert választani, melynek kicsi a párolgáshője.

  5. Sűrűség. A szakaszos és a folytonos műveletek kivitelezésének is előfeltétele, hogy a két telített folyadékfázis sűrűsége eltérő legyen, mégpedig minél nagyobb mértékben. Egyes elegyeknél a sűrűségkülönbség a kritikus oldási pont elérése előtt ellenkező értelművé válik, ilyen esetekben, abban a koncentrációtartományban, ahol a sűrűségkülönbség értéke nullán átmegy, folytonos készüléket nem lehet működtetni.

  6. Felületi feszültség. A nagy felületi feszültség megkönnyíti az emulziók szétválását, viszont megnehezíti az egyik fázisnak a másikba való diszpergálását. Rendszerint a szétválás a fontosabb szempont, ezért a felületi feszültség lehetőleg nagy legyen.

  7. Kémiai reakcióképesség. Az oldószer kémiailag stabil legyen, a rendszer többi komponenseivel ne reagáljon, és a berendezés szerkezeti anyagait ne támadja meg.

  8. Viszkozitás, gőznyomás, fagyáspont. Ezek értéke kicsi legyen a könnyebb kezelhetőség és tárolás szempontjából.

  9. Egyéb tulajdonságok. Az oldószer ne legyen mérgező, ne legyen gyúlékony és lehetőleg olcsó legyen.