2. Равновесие в системах жидкость—жидкость

527

Этой предельной концентрации соответствует максимальный расход экстрагента, определяемый отрезком СЕ₁. Из растворов, составы которых отвечают точкам, лежащим на отрезке СВ, экстрагирование осуществить невозможно при добавлении любых количеств экстрагента.

Треугольные диаграммы обычно строятся для постоянной температуры и бинодальные кривые на них представляют собой изотермы рас- творимости. $

Изотермы экстракции (кривые равнове- сия). Равновесные данные для тройных жидких систем изображают также с по- мощью построения зависимости между концентрациями равновесных растворов, которая, как было указано, носит на- звание изотермы экстракции (рис. ХШ-7, б).

Эта кривая выражает зависимость между концентрациями компонента В (распределяемого вещества) в фазах А и 5. Каждой хорде равновесия на треуголь- ной диаграмме соответствует одна точка на кривой равновесия. Так, например, точ- ка (2 на кривой равновесия (рис. ХШ-7, б) отвечает хорде равновесия /?£ на рис.

ХШ-7, а. Кривая равновесия проходит через максимум и пересекает диагональ диаграммы в точке К, кото­рая соответствует КТР на треугольной диаграмме.

Кривые селективности. По треугольной диаграмме можно судить

о селективности, или избирательности, растворителя (экстр­агента). Селективность характеризует способность экстрагента пред- почтительно^растворять один или несколько компонентов исходного рас­твора. Высокая селективность обеспечивает меньший расход экстрагента и более экономичное проведение процесса экстрагирования. Селективность

и е

Рис. Х1Н-6. Треугольная диаграм­ма тройной системы жидкость— жидкость с одной парой частично смешивающихся компонентов (А и В).

Рис. ХШ-7. Треугольная диаграмма (а) и кривая распределе­ния (6) для системы с одной парой частично смешивающихся компонентов.

экстрагента (например, компонента 5, см. рис. ХШ-7) по отноше­нию к экстрагируемому компоненту (В) является основным свойством экстрагента, определяющим полноту извлечения при экстрагировании.

Возвращаясь к рис. ХШ-6, рассмотрим прямые, проведенные из вер­шины 5 через концы некоторой хорды равновесия, например хорды ЯхЕ^ до пересечения со стороной А В, причем точка соответствует фазе рафи- ната, а точка Е₁ — фазе экстракта. Точка б на стороне А В соответствует рафинату, из которого полностью удален (регенерирован) экстрагент 5, а точка С — экстракту, из которого также удален весь экстрагент. Таким образом, после регенерации экстрагента из обеих фаз получают экстракт, максимально обогащенный, а рафинат — предельно обедненный извле-

Гл. XIII. Экстракция

каемым компонентом. Чем больше расстояние между точками С? и С, тем селективнее экстрагент по отношению к компоненту В.

Для количественной оценки селективности пользуются диаграм- мой с-е л е к т и в н о с т и, построенной в виде зависимости концен- трации распределяемого компонента (в данном случае компонента В) в фазе экстракта от его концентрации в фазе рафината, не учитывая на- личия экстрагента (компонента 5) в этих фазах. Таким образом, кривая селективности экстрагента строится в координатах

у в х_в

(ось ординат) и — — (ось абцисс)

У А +Ув ^ХА + ^хв

причем Ув и х_в — весовые концентрации экстрагируемого компонента в экстракте и рафинате соответственно.

Можно заметить, что эти выражения концентраций характеризуются соответственно точками С и ф на треугольной диаграмме (см. рис. ХШ-6).

Аналогичным образом может быть определена селективность любого компонента смеси по отношению к другому.

Селективность характеризуется так называемым коэффициен- том селективности, или коэффициентом разде- ления. .

Коэффициент селективности р_5в, значение которого определяется селективностью экстрагента 5 по отношению к распределяемому компо- ненту В, представляет собой отношение концентраций компонентов В и А в фазе экстракта (свободной от 5), деленное на отношение концентра- ций тех же компонентов в свободной от 5 фазе рафината, т. е.

У в . У а р ( ^хв . ^ха \

Уа-~1~ У в у А + У в ^{5В Х}А + ^ХВ + ^хв у откуда ^

®^{5В =} 1ПГ (ХШ.И).

Уа/^ха

Коэффициент селективности является аналогом относительной лету- чести компонентов в процессе ректификации.

При р = 1 селективность равна нулю и экстракция невозможна. Чем больше р превышает единицу, тем при меньших габаритных размерах экстракционной установки, меньших расходах экстрагента и соответ- ственно при более низких капитальных и эксплуатационных расходах может быть проведен процесс.

Сопоставляя выражения коэффициента селективности и коэффи- циента распределения т [выражение (XIII,1) можно установить зави- симость между этими коэффициентами:

(ХШ. Па)

^{55 т}А

Из зависимости' (ХШ,11а) видно, что с увеличением коэффициента распределения т_в селективность возрастает. Селективность зависит от тех же факторов, что' и коэффициент распределения. Наиболее часто она является величиной переменной, изменяющейся в зависимости от концентрации экстракта (по распределяемому веществу) и температуры.

Как уже отмечалось, коэффициенты распределения (и соответственно селективности) могут быть увеличены путем изменения pH раствора, если последний диссоциирован, или путем «высаливания» — добавления к си­стеме неэкстрагируемых солей, изменяющих диссоциацию распределяе­мого компонента и растворимость многих веществ в воде.