Экстракцией называют процесс распределения растворен-ного вещества между двумя несмешивающимися жидкими фа-зами и основанное на этом выделение и разделение веществ.Процесс экстракции характеризуют следующими основными величинами;константа экстракции Кекс -- константа равновесия реакции экстракции;константа распределения Р -- отношение концентрации ве-щества в строго определенной форме в органической фазе к его концентрации в той же форме в водной фазе в условиях равно-весия;коэффициент распределения Е -- отношение аналитической (общей) концентрации вещества в органической фазе к его ана-литической концентрации в водной фазе (обычно в условиях равновесия);степень извлечения R -- доля экстрагированного в фазу орга-нического растворителя вещества от общего количества веще-ства при данных условиях в процентах;фактор разделения S -- отношение коэффициентов распреде-ления двух разделяемых элементов.Разделение веществ методом экстракции основано на раз-личной растворимости их в несмешивающихся растворителях. Если какое-либо вещество способно растворяться (не диссоции-руя и не ассоциируя при этом) в двух несмешивающихся растворителях, например в воде и в каком-нибудь органическом растворителе, то оно распределяется между этими двумя растворителями и устанавливается равновесие:Авода-Ар-тельПо закону распределения, если распределяемое вещество в обеих фазах находится в одной и той же форме, то концентра-ции его в этих фазах связаны зависимостью:[Ар-тель]/[ Авода] = E где Е - коэффициент распределения.Коэффициент распределения зависят от температуры, свойств вещества и свойств фаз. Зависимость коэффициента распределения от температуры может быть самой разнообразной. В одних случаях с повышением температуры коэффициент распределения увеличивается -- экстрагирование улучшается, в других коэффициент распределения уменьшается -- экстрагиро-вание ухудшается.На экстракцию внутрикомплексных соединений оказывают влияние большие количества солей-электролитов, присутствую-щих в водной фазе. Влияние солей-электролитов на экстрацию внутрикомплексных соединений очень разнообразно -- оно за-висит от реагента, природы экстрагируемого соединения, рас-творителя, природы соли.Большое влияние, особенно на распределение органических комплексных соединений, оказывает кислотность среды. В ряде случаев на экстракцию существенное влияние оказы-вает природа растворителя. На практике руководствуются в ос-новном следующим: а) растворитель по возможности не должен смешиваться с водой; б) плотность растворителя должна в до-статочной степени отличаться от плотности воды, так чтобы была четкой граница раздела между фазами; в) желательно, чтобы применяемые растворители имели не слишком низкую температуру кипения, так как интенсивное испарение раствори-теля мешает работе; г) растворитель должен быть в достаточно чистом виде.К числу важных факторов, влияющих на экстракцию внутрикомплексных соединений, относится время контакта фаз. Практически во многих экстракционных системах равновесие достигается не мгновенно. Скорость экстракции зависит от ско-рости химических реакций, протекающих в системе, и от ско-рости массопередачи, т. е. переноса вещества между двумя фазами.На скорость экстракции влияет также природа металла и реагента, условия экстракции. Изменение их может быть ис-пользовано для повышения избирательности экстракции. В ряде случаев различия в скорости экстракции элементов, присут-ствующих в смеси, настолько велики, что эти различия могут быть использованы для разделения элементов.Применение экстракции для отделения определяемых ионов от ионов, мешающих определению, хорошо сочетается с физико-химическими (фотоколориметрическим, полярографическим и другими) методами определения отделенного иона в экстракте. В некоторых случаях такие определения могут быть проведены непосредственно в самом растворе после экстракции. Например, индий после экстракции его бензолом из раствора, содержащего родамин, может быть, определен в бензольном растворе по опти-ческой плотности при 530 нм. Тантал, извлеченный циклогексаноном из сернокислого раствора, предложено определять спектральным путем в остатке после испарения циклогексанона.Нередко для дальнейшего определения применяют реэкстрагирование выделенного вещества из органической фазы. В боль-шинстве случаев это осуществляется взбалтыванием органической фазы с кислым раствором или раствором реагентов, разрушаю-щих комплексное соединение, в виде которого данный элемент выделен в органическую фазу. После реэкстрагирования эле-мент в водном растворе может быть определен полярографически или другим физико-химическим методом.Экстракцией в системе жидкость — жидкость называют процесс извлечения растворенного вещества или веществ из жидкости с помощью специальной другой жидкости, не растворяющейся или
почти не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагируемые компоненты.
Принципиальная схема экстракции приведена на рис. 19.1.
В экстрактор загружаются исходный раствор F, содержащий распределяемое (экстрагируемое) вещество или вещества М, и растворитель L. Жидкость, используемая для извлечения компонентов, называется экстрагентом (Е). Массообмен между фазами протекает при их непосредственном контакте. Полученная в результате экстракции жидкая смесь поступает в разделитель, где разделяется на экстракт (Э) — раствор экстрагированных веществ в экстра-генте и рафинат (R) — остаточный раствор, из которого экстрагированы извлекаемые компоненты. Разделение смеси на экстракт и рафинат происходит в результате отстаивания или сепарирования.
Процесс экстракции проводится в аппаратах различной конструкции — экстракторах.
Экстракцию широко используют для извлечения ценных продуктов из разбавленных растворов, а также для-получения концентрированных растворов.Основное преимущество экстракции — низкая рабочая температура процесса, что позволяет разделять жидкие смеси термолабильных веществ» например антибиотиков, разлагающихся при повышенных температурах.Во многих случаях экстракцию применяют в сочетании с ректификацией. Поскольку расход теплоты на ректификацию уменьшается с увеличением концентрации исходного раствора, предварительное концентрирование раствора экстракцией позволяет сократить расход теплоты на разделение исходной смеси.
