Кривая равновесия фаз при экстракции

Расчеты процессов экстракции осуществляются с помощью биноидальной кривой равновесия системы сырье-растворитель.

Пусть имеется система М, состоящая из компонентов А и В (рисунок 6.64). Для извлечения одного из компонентов выбирается растворитель С. Разделение при помощи экстракции возможно лишь при условии, что смесь растворителя и разделяемого сырья образует двухфазную (гетерогенную) систему. Согласно IV свойству треугольной диаграммы точка любой смеси М и С должна лежать на прямой МС. В имеющуюся систему, которая характеризуется т.М, добавили растворитель С. При небольшом расходе растворителя последний полностью растворяется в исходной смеси (участок Мn), образуются гомогенные смеси, т.е. исходное сырье растворяется в растворителе. Тройная система будет гетерогенной, т.е. будет распадаться на две фазы, в пределах участка nm. Система, характеризующаяся т.N, будет расслаиваться на две равновесные фазы P и W. Положение точек P и W на треугольной диаграмме установятся, если опытным путем определить составы этих равновесных фаз.

Рисунок 6.64 – Кривая равновесия при экстракции

Прямая, соединяющая равновесные фазы, называется нодой или линией сопряжения (PW).

Согласно I свойству треугольных диаграмм точки N; P; и W должны лежать на одной прямой.

Если удалить из фазы W находящийся в ней растворитель С, получим продукт E, называемый экстрактом, с большим содержанием компонента А, чем в исходном сырье.

Изменяя состав исходного сырья М, опытным путем получают для той же температуры еще ряд сопряженных точек и соответственно нод. Соединив плавными кривыми точки одноименных фаз, получают две ветви ( и ) кривой растворимости, которая называется биноидальной кривой равновесия тройной системы. Биноидальная кривая определяет область существования гетерогенной системы при определенной температуре, поэтому иногда её называют изотермой растворимости.

Как видно из рисунка 6.64, по мере удаления от стороны АС длина нод уменьшается, точки сопряженных фаз сближаются. В точке К точки равновесных фаз совпадают. К – критическая точка смешения.

При изменении температуры биноидальная кривая будет менять свое положение, т.к. изменяется растворимость компонентов. В большинстве случаев взаимная растворимость компонентов повышается с увеличением температуры и область существования гетерогенных систем уменьшается (рисунок 6.65).

Рисунок 6.65 – Влияние температуры на положение кривых равновесия (t < t < t )

При t_кр компоненты, входящие в состав данной системы, полностью растворяются друг в друге, образуя гомогенный раствор.