-
استخراج
در عمليات استخراج مايع- مايع هدف جداسازي اجزاء يك خوراك است كه ممكن است شامل دو يا چند جزء باشد. در اين عمليات خوراك با يك جريان مايع ديگر كه به حلال معروف است تماس پيدا مي¬كند. كه يك يا چند جزء از خوراك به ميزان خيلي كم در حلال حل شده (يا ممكن است اصلاً حل نشوند) و يك يا چند جزء ديگر كاملاً يا به طور نسبي در حلال حل مي-شوند و اين توزيع اجزاء خوراك اوليه بين دو فاز مايع مجزا، باعث جداسازي نسبي اجزاء خواهد گردید. طبق نظر دری و ویلیامز ، عمليات استخراج مايع- مايع حداقل از زمان روميان براي جداسازي طلا و نقره از مس مذاب مورد استفاده قرار گرفته و بعدها از سولفور به جهت انتخاب¬پذيري آن استفاده شده است. استفاده از اين روش ارزشمند از سال 1930 در مقياس صنعتي گسترش يافت و براي جداسازي آروماتيك و تركيبات گوگردي از نفت سفيد از حلال دي¬اكسيد گوگرد استفاده شد زیرا جداسازي آروماتيك از نفت سفيد باعث بهتر سوختن آن خواهد شد. استفاده از اين روش در سال¬هاي اخير به دليل تقاضا براي مواد حساس به دما، خلوص بالا، تجهيزات با راندمان بالا و در دسترس بودن حلال¬هاي جديد با قدرت انتخاب¬پذيري بالا، افزايش يافته است. عمليات استخراج مايع- مايع علاوه بر موارد ذكر شده در صنعت بيوشيمي براي جداسازي پروتئين¬ها و آنتي¬بيوتيك¬ها و خالص¬سازي آنها، در صنعت فلزات براي جداسازي مس از محلول مذاب آن، در صنايع شيميايي براي جداسازي موادي كه نقطه جوش بالايي دارند مانند اسيد سولفوريك و اسيد باريك از محلول¬هاي رقيق مورد استفاده قرار مي¬گيرد.
-
پاسخ : استخراج
انتخاب حلال:اولين مرحله در استخراج مایع- مایع، پيدا كردن حلال مناسب است. حلال ایده¬آل باید دارای شرایط زیر باشد: 1- انتخاب¬پذیری جزء حل شونده نسبت به جزء حمل شونده توسط حلال باید بیشترین مقدار را داشته باشد. در صورتی که انتخاب¬پذیری بالا باشد هزینه بازیابی جزء حمل شونده از حلال کاهش خواهد یافت. 2- ظرفیت حل کنندگی جزء سبک در حلال بالا باشد تا بتوان نسبت حلال به خوراک را کاهش داد و حلال کمتری در فرآیند استخراج مایع- مایع مورد استفاده قرار گیرد. 3- حلال کمترین حل شوندگی را در جزء حمل شونده داشته باشد. 4- ضریب فراریت بین جزء حل شونده و حلال در حد مناسبی باشد که بتوان این دو جزء را توسط فرآیند تقطیر از یکدیگر جدا نمود. فشار بخار حلال نباید زیاد باشد زیرا باعث افزایش فشار استخراج کننده شده و از طرفی نباید فشار بخار حلال آنقدر کم باشد که باعث بالا رفتن دما در جوش¬آور برج تقطیر بازیابی حلال شود. 5- حلال باید از لحاظ شیمیایی پایدار باشد تا میزان تزریقی جبرانی به سیستم کاهش یابد. 6- حلال نباید تاثیر منفی از قبیل خوردگی روی تجهیزات داشته باشد. 7- برای کاهش افت فشار و افزایش انتقال جرم باید ویسکوزیته حلال پایین باشد. 8- جهت ایمنی اپراتور نباید حلال سمی و اشتعال¬پذیر باشد. 9- حلال ارزان و در دسترس باشد. 10- جهت تماس و جداسازی مناسب دو فاز باید کشش سطحی در حد متوسط باشد. 11- هر چه اختلاف دانسیته حلال و جزء حمل شونده بیشتر باشد، ظرفیت استخراج کننده نیز بیشتر خواهد بود.
-
پاسخ : استخراج
تجهيزات:در زمينه استخراج مايع- مايع تجهيزات متنوعي وجود دارد كه برخي از اين دستگاه¬ها براي جذب ، دفع و تقطير نيز كاربرد داشته اما راندمان خیلی بالايي ندارند مگر در حالتی که ويسكوزيته مايع كم و اختلاف دانسيته دو فاز مايع زياد باشد. براي زمانيكه ويسكوزيته زياد و اختلاف دانسيته¬ها كم باشد استفاده از همزن مكانيكي توصيه مي¬شود. تعداد مراحل تئوري بدون در نظر گرفتن نوع دستگاه محاسبه مي¬شود. اما ابعاد دستگاه براي سيستم پيوسته و غير همسو با استفاده از روش تجربي داده¬هاي انتقال جرم مربوط به همان دستگاه¬ها مشخص مي¬شود. در استخراج مايع- مایع علاوه بر روش ذکر شده، پارامتر ديگري تحت عنوان ارتفاع معادل یک مرحله تعادلی جهت تعيين طول دستگاه به کار برده می¬شود.
-
پاسخ : استخراج
برج آکنده:برجهاي پر شده نيز براي استخراج مايع- مايع بكار ميروند. اختلاط محوري در برجهاي پاششي كم است و ميتوان توسط برجهاي پر شده آن را كمتر كرد اما نميتوان آن را توسط اين روش حذف نمود. به ازای طول مشخصی از برج از یک توزیع کننده مجدد استفاده می¬شود. به طور کلی آكنه¬ها ميزان انتقال جرم را افزايش مي¬دهند چون آكنه¬ها باعث شكسته شدن قطرات بزرگ به قطرات كوچكتر مي¬شوند و با تغيير شكل قطرات باعث اختلاط در خود قطره مي¬شوند و توزيع در آن را از بين مي¬برند (مقاومت انتقال جرم داخل قطرات را از بين مي¬برند) و با اين عمل اختلاف غلظت بين داخل قطره و خارج قطره افزايش مي¬يابد و انتقال جرم بيشتر مي¬شود. بجز حلقه¬هاي راشينگ، همه آكنه¬هايي كه در تقطير و جذب گاز استفاده مي¬شوند در عمليات استخراج مايع- مايع نيز ميتوانند مورد استفاده قرار گيرند.
-
پاسخ : استخراج
برج سيني¬دار:برج سيني¬دار نيز براي استخراج مايع- مايع بكار مي¬رود. شمایی از یک برج سینی¬دار با سینی مشبک که در فرآیند استخراج مایع- مایع استفاده می¬شود. در برج سینی¬دار نیز هر کدام از فازها می¬توانند به صورت توزیع شده باشند و فاز دیگر، فاز پیوسته خواهد بود.
-
پاسخ : استخراج
سيستم يك مرحله¬اي و سيستم¬هاي متقاطع:سيستم¬هاي يك مرحله¬اي توسط قوانيني كه ارائه شد به راحتي قابل حل مي¬باشند. سيستم يك مرحله¬اي ممكن است به صورت جريان پيوسته يا به صورت ناپيوسته باشند. يك سيستم ناپيوسته استخراج مايع- مايع شامل يك مخزن است كه به همزن مجهز شده است كه خوراك و حلال به آن تزريق مي¬شوند و پس از تزريق، توسط همزن مخلوط مي¬شوند. سپس زمان لازم به آنها داده مي¬شود تا به دو فاز تبديل شوند و در نهايت محصولات خارج مي¬شوند. اما در سيستم با جريان پيوسته، دستگاه استخراج مايع- مايع شامل يك همزن و يك ته¬نشين كننده مي¬باشد كه خوراك و حلال به طور پيوسته به همزن تزريق مي¬شوند و محصولات نيز به طور پيوسته از ته¬نشين كننده خارج مي¬شوند.
-
پاسخ : استخراج
خطوط تعادل:خطوط تعادلي كه در دياگرام¬هاي سه¬تايي وجود دارند با استفاده از آزمايش به دست آمدهاند و تعداد نقاط این آزمایش¬ها محدود می¬باشند. گاهي اوقات لازم است كه بين خطوط تعادلي ميان¬يابي كنيم. براي اين منظور از روش ميان¬يابي استفاده ميكنيم.
-
پاسخ : استخراج
حداقل و حداکثر نسبت دبي حلال به خوراك:تعداد مراحل تئوري را زماني مي¬توان محاسبه كرد كه مقدار حلال بيشتر از مقدار مينيمم آن و كمتر از مقدار ماكزيمم باشد. مينيمم حلال، مقدار جرياني از حلال است كه براي جداسازي به بينهايت مرحله تئوري نياز داشته باشد. ماكزيمم مقدار حلال، مقدار جرياني از حلال است كه مي¬توان به خوراك اضافه كرد تا به صورت دو فاز باقي بماند و بعد از آن اگر حلال اضافه كنيم محلول از حالت دو فاز به حالت يك فاز تغيير خواهد كرد. هر دو حالت اخير باعث بروز مشكلاتي خواهد شد. اگر از مينيمم مقدار حلال استفاده كنيم تعداد مراحل تئوري براي جداسازي بينهايت خواهد شد و ابعاد دستگاه خيلي بزرگ مي¬شود و در نتیجه هزينه¬ها افزايش مي¬يابد و در صورتي كه از ماكزيمم مقدار حلال استفاده كنيم هزينه تهيه حلال و جداسازي¬هاي بعد از آن افزايش خواهد يافت.
-
پاسخ : استخراج
به دست آوردن حداقل تعداد مراحل تئوري:هرگاه نسبت جریان برگشتی را زیاد کرده و به سمت بینهایت میل دهیم، تعداد مراحل تئوری لازم به کمترین مقدار خود خواهد رسید که به آن، حداقل تعداد مراحل تئوری گویند.
-
پاسخ : استخراج
استخراج جامد- مایع:در بسياري موارد مواد غذايي، زيستي، آلي و غير آلي به صورت يک مخلوط در فاز جامد موجود مي¬باشند. براي جداسازي يک جزء مطلوب يا خارج کردن يک جزء نامطلوب از فاز جامد مي¬توان از تماس فاز جامد با حلال مايع استفاده نمود. وقتي که دو فاز با هم در تماس هستند يک يا چند جزء حل شونده تمايل دارند از فاز جامد به فاز مايع نفوذ کنند که در نتيجه يک جداسازي بين اجزاء بوجود مي¬آيد. اين جداسازي استخراج جامد- مايع یا لیچینگ نام دارد. در فرآيند استخراج جامد- مايع وقتي جزء نامطلوب توسط حلال آب از فاز جامد جدا مي¬شود به فرآيند اصطلاحاً شستشو گويند.
Forum Modifications By
Marco Mamdouh