Жидкостная экстракция, адсорбция, ионный обмен и кристаллизация

9. Жидкостная экстракция, адсорбция, ионный обмен и кристаллизация.

Экстра́кция (от лат. extraho — извлекаю) — способ извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстраге́нта). Для извлечения из смеси применяются растворители, не смешивающиеся с этой смесью.

Жидкостная экстракция предполагает перенос одного (или больше) растворимых веществ, содержащихся в подаваемом растворе, в другую несмешиваемую жидкость (экстрагент). Экстрагент, обогащенный растворимыми веществами, называется экстракт. Остаток исходного раствора без растворимых веществ называется рафинат.

При помощи жидкостной э. выделяют биолог. активные вещества из ферментных растворов.

Адсорбция- поглощение газов или паров из газовых смесей или растворов твердым веществом-адсорбентом. Поглощаемое вещество-адсорбат.

Материальный баланс G(Xк-Xн) =L(Ун-Ук) G- масса носителя кг/с

L- масса адсорбента кг/с

Xк, Xн- содержание адсорбтива в носителе до и после адсорбции, %масс

Ун-Ук- содержание адсорбтива в адсорбенте до и после адсорбции, %масс

Ионнообменные процессы-взаимодействие растворов электролитов с сорбентами-ионитами. Обладающими способностью обменивать свои ионы на ионы, находящиеся в растворе. Материальный баланс G(Ун-Ук)=L(Xк-Xн) G-количество растворителя кг/ч

L-количество ионита кг/ч

Xк, Xн- начальная и конечная концентрация ионата г/кг

Ун-Ук- начальная и конечная концентрация удаляемых ионов в растворе г/кг

Кристаллизация- процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов.

Скорость кристаллизации: dm/dτ=K(C-Cp)F

F-поверхность кристалла

K-коэффициент скорости процесса

C-концентрация перенасыщения

Cp-концентрация насыщения

10. Сушка в процессах химической технологии. Статика и кинетика процесса.

Сушка-процесс удаления из материала растворителя, в результате чего в нем увеличивается содержание сухого вещества.

По способу подвода тепла:

1. Конвективная - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом(нагретый воздух или топочные газы)
2. Контактная – путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку.
3. Специальная : радиационная - передача тепла инфракрасными лучами, диэлектрическая- путем нагревания в поле токов высокой частоты, сублимационная- сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме. В фармации особое распространение получила сублимационная, которая служит для высушивания термолабильных веществ – ферментов, гормонов, бактерийных препаратов, препаратов крови и тд.

Кинетика сушки устанавливает связь между изменением влажности материала во времени и параметрами процесса: свойствами и структурой материала, его размерами, гидродинамическими условиями обтекания материала сушильным агентом и другими факторами. Уравнения кинетики описывают процесс удаления влаги из материала во времени и используются для определения продолжительности и режима сушки.

При рассмотрении кинетики сушки влагосодержание высушиваемого материала обычно выражают в относительных долях или процентах, то есть отношением изменяющейся во времени массы влаги в теле к абсолютно сухому веществу:

ωс = (W / Gc) × 100, (1)

где W – количество влаги, находящейся в материале в данное время, кг;

Gc = G1 × (100 – ω1) / 100 – масса сухого вещества, кг; G1, ω1 – первоначальная масса материала, кг, и начальное влагосодержание, %.

Статика сушки устанавливает связь между начальными и конечными параметрами участвующих в сушке материала и сушильного агента на основе материального и теплового балансов. С помощью зависимостей статики сушки определяют состав материала, расход сушильного агента, тепла и топлива.