Ma'ruza Qattiq va Suyuqliklarni Ekstraksiya jarayoni Reja

8-9-10 - Ma'ruza Qattiq va Suyuqliklarni Ekstraksiya jarayoni


Reja:


1. Ekstraksiya jarayoni haqida tushuncha
2. Modda o'tkazish jarayonining tezligi
3. Qattiq va suyuq fazalarni o'zaro ta'sirlashish usullari
4. Ekstraksiya qurilmalarining tuzilishi
Adabiyotlar:1,3,4,5,6,7,8
Tayanch iboralar: ekstraksiyalash
Ekstraksiya jarayoni haqida tushuncha
Eritmalar yoki qattiq moddalar tarkibidan bir yoki bir necha komponentlarni erituvchilar yordamida ajratib olish jarayoni ekstraksiyalash deb ataladi. Bu jarayon ikki turga bo'linadi- suyuqliklarni ekstraksiyalash va qattiq materiallarni ekstraksiyalash.
G'ovaksimon murakkab qattiq moddalar tarkibidan bir yoki bir necha komponentlarni erituvchilar yordamida ajratib olish jarayoni qattiq jism - suyuqlik sistemasida ekstraksiyalash deb ataladi. Ekstraksiyalash ishqor, kislota, tuzlarni, qand, o'simlik moylar, sharbatlar, vitaminlar, turli dorilar, rangli va nodir metallarni olishda ishlatiladi.
Ekstraksiyalash paytida kerakli komponent qattiq fazadan diffuziya orqali suyuq fazaga o'tadi. Buning uchun shu moddani eritadigan tegishli erituvchi tanlab olinishi kerak. Ekstraksiya jarayoni ikki bosqich: 1) moddaning qattiq materiallar ichki qismidan tashqi yuzasiga diffuziya yo'li bilan o'tishi 2) moddaning diffuziya jarayoni tufayli qattiq jism yuzasidan chegara qatlam orqali suyuq fazaga o'tishidan iborat. Bu jarayon noturg'un bo'lib, vaqt bo'yicha o'zgaradi.
Modda qattiq moddaning qo'zg'almas qatlam ichida o'tishi noturg'un jarayon bo'lib, uning konsentratsiyasi qattiq modda ichida ham vaqt bo'yicha, ham qalinligi bo'yicha o'zgaradi.



Vaqt o'tishi bilan chegaradagi aktiv komponent suyuqlikga o'tadi va qattiq modda ichida konsentratsiya gradienti va modda o'tkazuvchanlik hosil bo'ladi.
(21.1)
Bu tenglama chegaradagi modda o'tishini ifodalaydigan tenglamalar bilan birgalikda echilishi kerak. Chegaradan modda o'tishini xarakterlovchi tenglamalar ikki tenglama birgalikda ko'rilganda chiqariladi.



(21.2)

Harakatga keltiruvchi kuch
(21.3)
Qattiq jism ichida modda berish jarayoni quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
(21.4)
Ikkinchi bosqich:
Bu tenglamalarni o'zaro tenglashtirib fazalarni ajratuvchichegaradagi modda berishning differensial tenglamasini olamiz:
(21.5)
Bu tenglamani o'xshashlik nazariyasi yordamida o'zgartirib o'xshashlik kriteriysi - Bio kriteriysini topamiz:

Bu kriteriy tashqi va ichki diffuziyalar tezligi nisbatini ko'rsatadi. Bu son kichik bo'lsa, modda o'tkazish jarayonining tezligi tashqi diffuziya tezligi bilan o'lchanadi. Bio kriteriysi soni katta bo'lsa modda o'tkazish jarayonining tezligi ichki diffuziya ya'ni modda o'tkazuvchanlik orqali aniqlanadi.


21.2. Modda o'tkazish jarayonining tezligi
1.Tashki diffuziya tezligi modda o'tkazuvchanlikga nisbatan ancha katta bo'lsa ekstraksiya tezligi modda o'tkazuvchanlik orqali aniqlanadi va ajratilgan modda miqdori:
(21..6)
ajratilgan modda miqdori, qattiq zarrachaning o'lchami, kontakt yuzasi, konsentrasiyalar farqi; ichki diffuziya koeffitsiyenti.
2. Modda o'tkazuvchanlik tezligi modda berish tezligiga nisbatan ancha katta bo'lsa modda o'tkazish tezligi modda berish tezligi asosida hisoblanadi va ajratilgan modda miqdori quyidagicha aniqlanadi:
(21.7)
tashqi diffuziya koeffisienti; ΔС -chegara qatlam va suyuqlik orasidagi konsentrasiyalar farqi; plyonka qalinligi.
3. Modda o'tkazuvchanlik va modda berish jarayonlarning tezligini o'zaro solishtirish mumkin bo'lsa, modda o'tkazishning tezligini aniqlashda ikkala koeffisientlar va hisobiga olinadi.
(21.8)
(21.9)


(21.10)


(21.11)
Ekstraksiya jarayoniga qattiq jismning kimyoviy tarkibi, uning o'lchamlari, ichki tuzilishi (kanallarning tuzilishi- ochiq, yoki bir tomonlama berk qattiq jism yaqinidagi gidrodinamik holat, diffuziya qatlamining qalinligi va haroratlari ta'sir ko'rsatadi.


21 3. Qattiq va suyuq fazalarni o'zaro ta'sirlashish usullari
1.Cheklangan hajmli davriy jarayon mexanik yoki pnevmatik aralashtirgichli qurilmalarda olib boriladi. Shunga ko'ra intensiv aralashtirish yoki sekin aralashtirish usullari qo'llaniladi. Intensiv aralashtirishda qattiq modda zarrachalari o'zgaruvchan tezlikda tez harakat qiladi. Tezlik yo'nalish va kattaligi bo'yicha o'zgaradi va oqimdan biri tezroq, biri sekinroq harakat qiladi.
Natijada qattiq zarrachalarning inersiyasiga bog'liq bo'lgan oqim bilan zarrachalar yuvilishining o'zgaruvchan tezligi hosil bo'ladi. Bu inersiya rejimi bo'lib, bunda ekstraksiyalash yoki eritish jarayonlarini tezlatish uchun kerakli sharoit tug'iladi.
Jarayon sekin aralashtirishda olib borilganda qattiq zarrachalar mavhum qaynash holda bo'ladi va ularning harakati og'irlik kuchlari ta'sirida o'tadi. Bu kuch inersiya kuchidan ancha kam bo'lgani sababli oqim bilan zarrachalarni yuvilish tezligi kamroq bo'ladi.
Jarayon davom etishi bilan harakatlantiruvchi kuch kamayib boradi. Umuman davriy jarayonlarning hamma kamchiliklari ushbu holda ham saqlanib qoladi. Qattiq zarrachalar va suyuqlik bu vaqtda bir idishda bo'lib ular aralashtirgich yordamida yaqin kontaktda bo'ladi. Bunday jarayonda qattiq zarrachalarda ajralayotgan moddaning konsentrasiyasi kamayib boradi, suyuqlikda esa ortib boradi. Jarayon noturg'un jarayonlarga kiradi.
Suyuqlik qattiq modda qatlamidan filtrlanib o'tadi. Bunda ekstraksiya jarayoni bo'lsa qatlam balandligi o'zgarmaydi. Eritish jarayonida esa qatlam balandligi kamayib boradi. Jarayon juda sekin kechadi, lekin moddalarni ajratish va filtrlash uchun qo'shimcha qurilma kerak bo'lmaydi. Qattiq modda zarrachalari bir tekis o'lchamli bo'lishi kerak.
2. Qo'zg'almas qatlamli jarayonda donasimon qattiq zarrachalar qatlamidan suyuqlik (erituvchi) o'tadi. Bu jarayon ham noturg'un bo'lib ajralayotgan moddaning konsentrasiyasi o'zgarib turadi.
3. To'g'ri yoki qarama-qarshi yo'nalishli uzluksiz jarayonni eritish va ektraksiyalash usuli birin-ketin ulangan aralashtirgichli qurilmalarda uzluksiz olib borilishi mumkin. Bunda to'g'ri yo'nalishli va qarama-qarshi yo'nalishli jarayon o'tkazilishi mumkin. Qattiq modda va eritgich aralashmasi o'z-o'zidan qurilmadan qurilmaga o'tadi.To'g'ri yo'nalishda kamayib boradi. Qarama-qarshi yo'nalishda yangi eritma ekstraksiyalangan modda bilan to'qnashadi va konsentrasiyasi yuqori bo'lgan eritma yangi qattiq modda bilan to'qnashadi va yanada ortadi. Qattiq jism zarrachalari va erituvchi uzluksiz berilib turadi. Qurilmaning har bir kesimida o'zgarmas konsentrasiya hosil bo'ladi. Jarayon turg'un, uzluksiz.
21. 4. Ekstraksiya qurilmalarining tuzilishi
Ekstraktorlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: 1.Qurilmaning solishtirma unumdorligi katta bo'lishi kerak. 2. Hosil bo'lgan eritmaning konsentrasiyasi iloji boricha yuqori bo'lishi kerak. 3. Oxirgi eritmaning hajm birligiga to'g'ri kelgan energiya sarfi kam bo'lishi kerak.
Ekstraksiyalash va eritish jarayonlarining qurilmalari davriy va uzluksiz bo'lishi mumkin. To'g'ri va qarama-qarshi yo'nalishli, aralashtirgichli va mavhum qaynash va qo'zg'almas qatlamli. Davriy ishlaydigan qurilmalarning unumdorligi kichik bo'lganligi sababli ular kichik hajmli ishlab chiqarishlarda ishlatiladi.
Qo'zg'almas qatlamli davriy ishlaydigan ekstraktorlar- diffuzorlar deb yuritiladi. Qo'zg'almas qatlamli qurilmalarning eng oddiysi ochiq- nutch filtrga o'xshash bo'lgan-ochiq idish bo'lib unda to'siq, setka va unga qattiq modda joylashgan bo'ladi. Tepadan pastga qarab eritgich filtrlanib qtadi va oqim bilan zarrachalarni yuvib o'tish tezligi suyuqlananish tezligi bilan bir xil bo'ladi. Jarayon tezligi va konsentrasiya kichik.
Konsentrasiya ortishi va unumdorlikni ortishi uchun germetik yopiq qurilmalarda bosim ostida o'tkaziladi. Bu qurilma yopiq nutch filtrga o'xshash bo'ladi. Diffuzorda qattiq modda qo'zg'almas qatlamda bo'lib erituvchi yuqoridan beriladi va qatlamdan o'tadi. Suyuqlik qurilmani bir tekisda to'ldirib qurilmada aralashmaydi. Va suyuqlik konsentrasiyasi tepadan pastga qarab ortib boradi. Bu diffuzorlarning bir nechtasini 10-15 ketma-ket bir-biriga ulanib batareya hosil qilinsa uzluksiz ish texnologiyasini hosil qilsa bo'ladi. Diffuzorlarni bir-biriga shunday ulash kerakki, zarur bo'lganda har birini alohida to'xtatish mumkin bo'lsin.
Hozirgi zamon uzluksiz ishlaydigan ekstraktorlar to'g'ri yo'nalishli qarama-qarshi va aralash yo'nalishli bo'lishi mumkin konstruktiv belgilariga ko'ra shnekli, rotasion, lentali,ko'p pog'onali bo'ladi.
Shnekli ekstraktorlar kamchiligi-qattiq moddaning maydalanishi, shnekli qurilmalar to'g'ri yoki qarama-qarshi yo'nalishda ishlashi mumkin. Ular ishonchli, unumdorligi yuqori, lekin metall sarfi katta, katta joy egallaydi, energiya sarfi yuqori.
Mavhum qattiq qatlamli qurilmalar. Bu qurilmalarning tuzilishi sodda, vazni engil. Jarayonning tezligi katta, ajratish darajasi yuqori.