ecstractia

1. 4.1.2.4 Extractia
Extracţia este deseori aplicată in industrie, în scopul separării şi concentrării unor
componenţi din apa uzata. Aceasta este un proces fizic de separare a componentelor
unui amestec omogen, reprezentat in contextul in discutie de apa uzata, pe baza
diferentei de solubilitate ȋntr-un solvent selectiv. Acest procedeu are la bază diferenţa
de solubilitate a componentului extras în unul sau mai mulţi solvenţi nemiscibili sau
parţial miscibili între ei.
Separarea unui poluant de natura lichidă din apa uzata, utilizând un solvent lichid,
ne numeste extractia l-l (lichid-lichid). De asemenea, atunci cand se urmareste
recuperarea unei componente dintr-o substanta de natura solida indepartata din apa
uzata, utilizand in dizolvant lichid, are loc o extractie s-l (solid-lichid). Extractia solid
lichid mai poarta numele de elutriere.
Faza care conţine iniţial componenţii de interes poartă numele fază de extras, iar
faza cu care aceasta se aduce în contact se numeşte de fază extractoare sau solvent.
La finalizarea acestui procedeu, faza care a preluat componenţii se numeşte extract, iar
faza rămasă rafinat. Schematic, procesul de extractie ideal poate fi redat astfel:
E (extract) = A + S
R (rafinat) = B
A- componenta de extras;
B-restul componentelor din amestecul omogen initial;
S-solvent selectiv, ce dizolva componenta A, formand cu ea un amestec
omogen, nemiscibil cu B.
Extractul si Rafinatul sunt doua faze lichide nemiscibile.
( A + B) + S

2. În realitate, procedeul de extractie pentru un sistem apa-solvent organic-
substanta de extras, se poate descrie astfel:
(A + B) = [(A – a) + b] + [a + (B – b)]
amestec iniţial fracţiune bogată fracţiune bogată
în A(apă) în B
rafinat extract
rafinatul- conţine aproape întreaga cantitate din componentul A, respectiv apă,
precum şi mici cantităţi din componentul b si din solventul s;
extractul- conţine mici cantităţi de apa, respectiv componentul a, cea mai mare
parte din componentul B şi cea mai mare parte din solventul S.
Pentru extractie, amestecul compus din solvent si substanta se agita, se lasa in
repaus pentru separarea fazelor, apoi se separa una dintre faze, pe baza diferentei de
densitate.
Separarea se realizeaza prin contactari multiple ale solventului cu amestecul de
separat, iar eficienta procesului depinde de:
- natura i proprietă ile solventuluiș ț ;
- temperatura de desfasurare a extractiei, se alege pentru fiecare proces in
parte, tinandu-se seama de doua aspecte: ridicarea temperaturii influenteaza favorabil
puterea de dizolvare și defavorabil selectivitatea solventului;
- suprafața de contact.
Cateva exemple de solventi ce pot fi utilizati in procese de extractie sunt: apa,
hexan, benzen, toluen, acetona, fenol, alcooli, acetati,etc.
Considerentele dupa care se alegerea solventul potrivit pentru extracţie, sunt
urmatoarele:
 să solubilizeze substanţa de extras;
 să fie nemiscibil cu solventul din care substanţa trebuie extrasă, adica sa
dizolve cu precadere componeneta care intereseaza;
 să prezinte selectivitate pentru agent poluant de extras;
 trebuie sa se poata indeparta cu usurinta din extract si rafinat prin
evaporare, antrenare cu vapori, precipitarea substantei separate , etc.

3.  substante stabile si să nu reacţioneze cu substanţa ce trebuie extrasă sau
cu substantele din mediul de reactie;
 să fie accesibil şi la un preţ de cost cât mai redus.
In cazul epurarii apelorprin extractive, solventul trebuie sa indeplineasca
urmatoarele cerinte:
 să nu formeze emulsii cu apa;
 să nu hidrolizeze sub acţiunea apei, a acizilor sau bazelor;
 temperatură de fierbere mult diferită de a apei;
 stabil la variaţii ale temperaturii
 solubilitate redusă în apă;
 constantă de distribuţie ridicată faţă de impuritatea care trebuie extrasă;
 densitate cât mai diferită faţa de cea a apei.
Aceast procedeu se aplică la epurarea apelor industriale, in situatia in care
substanta poluanta care trebuie separata urmează a fi valorificata (de pilda, extracţia
fenolului din apele uzate de la cocserii).
După separarea celor două straturi, urmează recuperarea solventului (de obicei,
prin distilare).
După modul n care apa uzata este pusă n contact cu solventul, deosebimȋ ȋ
următoarele procedee de extracţie:
 extracţia simplă, cu un singur contact- se realizează ntr-un bazin, n care se faceȋ ȋ
omogenizarea apei uzate cu solventul potrivit, pe o durata de timp de c tevaȃ
minute, lichidul trec nd apoi ntr-un bazin de decantare, unde apa şi extractul seȃ ȋ
separa, după densitate, n două straturi distincte. Solventul din extract esteȋ
recuperat prin distilare şi este din nou folosit pentru extracţia compusului din apa
uzată. In general, procedeul este discontinuu.
 extracţia simplă, cu contacte multiple - este o extracţie simplă, cu un singur
contact, care se repetă. La fiecare repetare a procesului se adaugă solvent
proaspăt. Cu cât operaţia se repetă de un numar mai mare de ori, se consuma

4. un volum mai mare de solvent, nsa depoluare apei uzate este mai eficientă.ȋ
Procedeul poate funcţiona în regim continuu sau în şarje.
 extracţia cu contact multiplu în contracurent – se bazeaza pe utilizarea ra ionalăț
a solventului, reducandu-se substanţial consumul acestuia. Principiul de
funcţionare consta in introducerea apei uzate în prima unitate de extracţie, iar a
solventul proaspăt în ultima unitate. Apa parţial epurată şi extractele intermediare
circulă în sensuri contrare pana la finalizarea epurarii (extrac ia poluantului deț
interes).
Deşi o durată optima de agitare sistemului compus de apa uzata si a solvent,
eficacitatea extracţiei se apropie de cea teoretică, pentru o separare avansată a
impurităţilor sunt necesare cantităţi foarte mari de solvent. Agitarea se face cu
agitatoare cu elice sau cu turbine (puterea medie a acestora fiind de 0,2 kW/m3
), iar
decantoarele se dimensionează pentru un timp de decantare de 2 h.
Aprecierea eficacităţii procesului de extracţie se bazeaza pe investigarea a doua
marimi:
 coeficientul de selectivitate;
 constanta de distribuţie.
Constanta de distribuţie, K, este definită ca fiind raportul dintre concentraţia
componentului de interes în extract, faţă de concentraţia acestuia n rafinat, atunci cândȋ
acestea sunt în contact, în condiţii de echilibru. Concentraţiile se exprima de regula în
g/L, moli/L, procente de masă sau fracţie molară.
In general, notaţiile se fac cu x pentru substanţa din rafinat şi cu y din extract. De
exemplu pentru substanta B din apa uzată, constanta de distribuţie se calculează cu
relaţia:
KB= yB / xB
unde:
yB – concentra ia substan ei B, n extract;ȋț ț
xB – concentratia substantei B, n rafinat.ȋ
Principiul extractie simple este prezentat schematic n fig. 3.9.ȋ

5. Fig.3.9. Schema de principiu a extractiei simple
In practică se utilizează o diagrama, numită diagrama x – y, care se realizează
de regulă pe baza unor experimente. Diagrama contine in curba de echilibru precum şi
o linie de operaţie, care corespunde condiţiilor reale în care se desfasoara extracţia. în
practică stabilirea condiţiilor de echilibru se realizeaza cu dificultate (Fig. 3.10).
Linia de opertie se determina cu formula:
n care:ȋ
- yi şi yf sunt concentraţiile iniţiale, respectiv finale în solvent a componentului
ce se extrage din soluţie, în mg / L;
- xi şi xf sunt concentraţiile iniţiale şi finale în amestecul ce trebuie epurat (apa
uzată) a componentului B care trebuie extras, în mg / L;
- A – debitul de apă uzată, în L / s;
- S – debitul de solvent, în L / s.

6. Fig. 3.10. Diagramele x-y pentru un component oarecare
Selectivitatea extracţie, notată cu β, reprezintă raportul constantelor de distribuţie
pentru cei doi componenţi din amestec atât în extract, cât şi în rafinat.
β = KA / KB
Dacă valoarea lui > 1 , atunci solventul este selectiv pentru componentul B şi, deci
,poate fi utilizat cu bune rezultate.

7. Fig. 3.10. Diagramele x-y pentru un component oarecare
Selectivitatea extracţie, notată cu β, reprezintă raportul constantelor de distribuţie
pentru cei doi componenţi din amestec atât în extract, cât şi în rafinat.
β = KA / KB
Dacă valoarea lui > 1 , atunci solventul este selectiv pentru componentul B şi, deci
,poate fi utilizat cu bune rezultate.