Трех компонентные системы в экстракции

Для изучения системы вода - трихлоруксусная - ортофосфорная кислоты применялся полуаналитический метод и метод сечений с применением рефрактометрии. Графическая модель изучения системы представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Графическая модель изучения системы ортофосфорная кислота(А) ­ ТХУК(В) - вода(С) при 25°С

Для уточнения положения бинодальной кривой, построения нод и границ существования были построены зависимости показателя преломления от процентного содержания воды (рисунок 4).

Рисунок 4 – Зависимость показателя преломления от процентного содержания воды в системе вода - ТХУК - ортофосфорная кислота при 25 С (I - сечение CR, II - сечение CQ, III - сечение CS)

На рисунке 4 найдены ноды (линии, соединяющие равновесные слои), предельная нода, являющаяся границей между двух- и трехфазной областями, точки бинодальной кривой. Для построения нод проведено несколько прямых линий, параллельных оси абсцисс (т.к. равновесные слои должны иметь одинаковые показатели преломления), из точек пересечения этих прямых с графиками опускались перпендикуляры на ту же ось и найденные значения откладывались на соответствующих сечениях.

Полученные точки были соединены между собой и таким образом найдены прямые, являющиеся нодами. Затем найдены середины всех построенных нод и через эти точки проведена кривая до пересечения с бинодалью. Точка пересечения является критической точкой К.

На основе всех полученных данных построена диаграмма системы Н20 - ТХУК - Н3Р04 (рис.2.3). Каждой точке, находящейся внутри треугольника состава, соответствует определенное состояние данной системы. Чтобы найти содержание всех трех компонентов в какой-либо точке внутри треугольника состава, необходимо опустить из этой точки перпендикуляры на все стороны треугольника и найти содержание всех компонентов в данной точке.

Рисунок 5 – Изотерма растворимости системы вода - трихлоруксусная кислота -ортофосфорная кислота при 25 С

Для области расслаивания был рассчитан состав равновесных жидких фаз в системе Н2О - ТХУК - Н3РО4. Для этого из точек пересечения нод с бинодальной кривой были опущены перпендикуляры на все стороны треугольника и найдено содержание каждого компонента в данных точках.

На рисунке 5 представлена изотерма системы вода - ТХУК - ортофосфорная кислота. Концентрационный треугольник системы при 25°С делится на шесть полей: 1 - поле гомогенных растворов, 2 - поле двухфазного жидкого равновесия (область расслаивания), 3 - поле трехфазного монотектического равновесия, слагающееся из двух жидкостей состава 1] и 12 и кристаллов ТХУК, 4 - поле двухфазного равновесия кристаллов ТХУК и насыщенных в отношении их растворов, 5 -поле трехфазного равновесия кристаллов трихлоруксусной кислоты, кристаллов ортофосфорной кислоты и воды, 6 - поле двухфазного равновесия кристаллов ортофосфорной кислоты и насыщенных в отношении их растворов. Область расслаивания занимает значительную часть площади концентрационного треугольника, а именно 26,18 %. Тройная система вода - трихлоруксусная кислота - ортофосфорная кислота представляет собой систему, расслаивание которой обусловлено высаливающим действием ортофосфорной кислоты на трихлоруксусную, гидраты которой образуют собственную жидкую фазу.

В системах с расслаиванием важное значение имеет направление нод. Как видно из рисунка 5, ноды пересекаются за стороной вода - трихлоруксусная кислота, вблизи вершины, отвечающей ТХУК. Направление нод на сторону вода - ортофосфорная кислота свидетельствует о взаимодействии этих компонентов. В системе наблюдается концентрирование ортофосфорной кислоты в верхней фазе, а трихлоруксусной - в нижней фазе. По мере продвижения от критической точки (К) бинодали к предельной ноде увеличивается различие в составе равновесных жидких фаз, которое достигает максимума при использовании смесей, отвечающих фигуративным точкам предельной ноды [10].

Заключение

Проблема разделения смесей и выделения в чистом виде индивидуальных химических соединений имеет огромное практическое значение. В последние десятилетия интерес к этой проблеме усилился в связи с развитием металлургии цветных и редких металлов, полупроводниковой техники. Усовершенствование методов разделения и концентрирования стимулируется также развитием других областей производства, таких, как нефтяная, химическая, фармацевтическая промышленность.

Основными преимуществами экстракционного метода являются высокая избирательность и чистота разделения, возможность работы как с большими, так и с самыми малыми концентрациями, отсутствие загрязнений продуктов, легкость технологического и аппаратурного оформления, возможность осуществления непрерывного процесса, автоматизации и, наконец, высокая производительность. Эти особенности делают экстракционный метод перспективным для применения в различных отраслях промышленности [11].

Библиографический список

1                    Коренман И.М. Экстракция в анализе органических веществ / И.М. Коренман. - М: Химия, 1977. – 200с.

2                    Гиндин Л. М. Экстракционные процессы и их применение / Л.М. Гиндин. - М.: Наука, 1984. – 144 с.

3                    Фомин В.В. Химия экстракционных процессов / В. В. Фомин. – М.: Госатомиздат, 1960. – 166 с.

4                    Мориссон Дж. Экстракция в аналитической химии. / Дж. Мориссон, Г. Фрейзер; пер. с англ. – Л.: Госхимиздат, 1960. – 185 с.

5                    Зюлковский 3. Жидкостная экстракция в химической промышленности / З. Зюлковский; пер. с польск. – Л.: Химия, 1963. – 228 с.

6                    Трейбал P. Жидкостная экстракция / P. Трейбал; пер. с англ. - М.: Госхимиздат, 1966. – 354 с.

7                    Розен А.М. Экстракция / А.М. Розен Т.1. - М: Госхимиздат, 1968. – 276 с.

8                    Золотов Ю.А., Экстракционное концентрирование / Ю.А. Золотов Н.М. Кузьмин. - М: Химия, 1971. - 272с.

9                    Тананайко М.М. Химия экстракционных процессов / М. М. Тананайко, А. С. Лозовик - 1969 – Т. 35. - №12 – С. 1286 ‑ 1290.

10               Физико-химический анализ расслаивающихся систем вода – антипирин (тиопирин, дитиопирилметан) – трихлоруксусная кислота – ортофосфорная кислота при 25°С и их экстракционные возможности : Дис. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук / Егорова Л.С. – Алт. Гос. Ун-т, Барнаул, 2004. – 144 с.

11               Химия экстракции / Под ред. В.Л. Михайлова. Новосибирск: Наука, 1984. С. 68 - 111.

7