Экстрагирование твердых веществ

ЭКСТРАКЦИЯ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Экстракцией называют метод извлечения растворителями из смеси каких-либо веществ того или другого компонента.

В основе этого метода лежат закон распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями (если экстрагируют вещество из раствора в какой-нибудь жидкости) и различная растворимость отдельных веществ в данном растворителе (если вещество извлекают из смеси с другими веществами).

Большинство веществ (как жидких, так и твердых), растворяется в нескольких растворителях. Если данное вещество растворено в каком-либо растворителе, и к этому раствору прибавить другой растворитель, не смешивающийся с первым, то часть вещества перейдет в этот растворитель, образуя два слоя несмешивающихся жидкостей, в которых будет содержаться данное вещество. При этом распределение вещества между двумя растворителями будет вполне определенным для каждого отдельного случая (отношение концентраций растворенного вещества в обеих жидких фазах называется коэффициентом распределения).

Например, уксусная кислота очень хорошо растворяется в воде и в бензоле. Бензол же в воде практически нерастворим. Поэтому, если к водному раствору уксусной кислоты добавить бензол, то уксусная кислота распределится между водой и бензолом. Повторяя операцию несколько раз, можно извлечь из воды почти всю уксусную кислоту.

Если же взять такой случай, когда растворители смешиваются между собой, а данное вещество растворяется только в одном из них, то при добавлении в раствор другого растворителя вещество выпадает.

Например, скипидар растворяется в спирте; если же в спиртовый раствор его добавить воду, то он выпадет в виде тонкой эмульсии. Другой пример: воск хорошо растворяется на холоду в хлороформе, но плохо в холодном этиловом спирте. Поэтому, если к хлороформному раствору воска добавить некоторое количество спирта, то воск выделится из раствора в виде хлопьев.

Если же имеется смесь двух или нескольких веществ и нужно выделить одно из них, то почти всегда можно подобрать такой растворитель, который растворяет только нужное вещество и почти по растворяет других.

Одним из важнейших растворителей является вода, в которой растворяется очень большое число различных неорганических и органических веществ.

Экстракции органическими растворителями применяется не только для извлечения органических веществ. Очень многие неорганические соли, главным образом галогениды и нитраты, также растворяются в органических растворителях и при определенных условиях могут быть извлечены из водных растворов. На этом, в частности, основаны некоторые способы очистки различных неорганических солей с целью получения чистых металлов.

Кроме экстрагирования при помощи летучих органических растворителей или воды, извлечение нужного вещества в отдельных случаях можно проводить и нелетучими органическими веществами. Таким путем, например, можно извлекать некоторые составные части из растительной ткани, если после перемалывания последней полученную муку или настаивать, или взбалтывать, или перемешивать с жидкими маслами. Операцию можно проводить как на холоду, так и при нагревании.

При экстрагировании большое значение имеет температура, особенно в тех случаях, когда экстрагируют водой.

В некоторых случаях приходится проводить так называемую реэкстракцию. Например, органическим растворителем можно извлечь из смеси какое-либо вещество, хорошо растворяющееся в воде. Вместо отгонки органического растворителя полученный экстракт можно обработать водой и все извлеченное вещество перейдет в водный раствор, очищенный же от примеси органический растворитель может быть снова использован для экстракции.

В зависимости от того, в каком виде находится экстрагируемое вещество, приемы экстракции и конструкция применяемых для этой цели приборов несколько изменяются.

Для удобства рассмотрения процесса экстракции можно наметить два случая: экстрагирование твердых веществ (система «твердое – жидкость») и экстрагирование жидкостей (система «жидкость – жидкость»).

Кроме того, в зависимости от применяемых растворителей различают экстракцию:

а) водой или водными растворами;

б) органическими растворителями;

в) расплавами.

ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ

Экстрагирование твердых веществ является довольно распространенной операцией. В зависимости от характера вещества, которое должно быть извлечено, применяют или холодный растворитель (холодное экстрагирование), или горячий растворитель (горячее экстрагирование). Последнее бывает необходимым в случае экстрагирования веществ, набухающих перед растворением или плохо растворимых в холодном растворителе.