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N*03 , FEBRERO 08, 2016
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Dirección Editorial Amplitud, Av. Las Morochas Universidad “Santiago Mariño” Ciudad Ojeda– Venezuela patriciapacsp@editorialamplitud.com Editorial Vealia Calle 34
EDITORIAL En la actualidad el proceso de extracción liquido - liquido Se usa: Cuando fallan los métodos directos o proporcione un proceso total menos costoso: Separación de líquidos con puntos de ebullición próximos, volatilidades relativas cercanas a la unidad. Isómeros. Separación de mezclas que forman azeótropos. Separación de sustancias sensibles al calor. • En sustitución de destilaciones en alto vacío, evaporaciones, cristalizaciones costosas
CREDITOS CREDITOS COLABORADOR Coordinador Patricia Acosta Diseño Grafico
Patricia Acosta Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” -Ciudad Ojeda Edward Almera Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” -Ciudad Ojeda
Equipo N*3 .
Redacción Equipo N*3 Ilustración de Portada Edward Almera
Febrero, 2016
PG
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Extracción liquido-liquido
12-14 16-18 19-20
Tipos de extracción liquido—liquido
Equipos utilizados para extracción liquidoliquido
Entretenimiento
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO Estud. Patricia Acosta patriciapacs@gmail.com
Operación
unitaria de transferencia de materia basada en la disolución de uno o varios de los componentes de una mezcla (líquida o que formen parte de un sólido) en un disolvente selectivo. Consiste en poner una mezcla líquida en contacto con un segundo líquido miscible, que selectivamente extrae uno o más de los componentes de la mezcla. Se emplea en la refinación de aceites lubricantes y de disolventes, en la extracción de productos que contienen azufre y en la obtención de ceras parafínicas.
El líquido que se emplea para extraer parte de la mezcla debe ser insoluble para los componentes primordiales. Después de poner en contacto el disolvente y la mezcla se obtienen dos fases líquidas que reciben los nombres de extracto y refinado. El producto de la operación, rico en disolvente se llama extracto; el líquido residual de donde se sepaEn los laboratorios de química o biología, se utiliza comúnmente el proceso de extracción líquido-líquido en una fase acuosa y en una fase orgánica. Se utiliza un embudo de decantación para separar las dos fases con mayor precisión
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO Conociendo las ventajas de la extracción
La extracción de un componente de una mezcla líquida mediante un disolvente presenta en ocasiones ventajas respecto a efectuar la separación por d e s t i l a c i ó n :
Hay la posibilidad de separar componentes sensibles al calor sin necesidad de realizar una destilación al vacío. La selectividad del disolvente para componentes de naturaleza química similar permite separaciones de grupos de componentes, imposibles de lograr basándose sólo en el punto de ebullición. (Costa, J; 1988)
En este caso, obviamente, el disolvente ha de ser inmiscible con la fase líquida que contiene el soluto. 8
Se puede utilizar este tipo de extracción cuanto la separación por destilación es ineficaz o muy difícil de emplear. Uno de los principales usos son las mezclas con las temperaturas de ebullición próximas, como derivados del petróleo, o sustancias que no pueden soportar la temperatura de destilación, con frecuencia se separan por extracción, que utiliza diferencias de es-
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO Factores que afectan a la extracción
Diversos
facotres que debe-
mos tomarlos en cuenta:
La composición de la alimentación, se ve afectado directamente con el gradiente de concentración La temperatura de operación, ya que puede desnaturalizar el principio activo, además afecta a parámetros como: viscosidad y solubilidad. La presión, ya que puede verse afectada por los esfuerzos cortantes. La velocidad de flujo, en flujo turbulento se mejora la extracción ya que hay más contacto entre las fases. El grado deseado de separación, porque mientras más
Elección del solvente
No tóxico Barato (depende de la eficiencia). Fácil de recuperar. Afinidad por el soluto / Mezcla. Inmiscible en el líquido portador Poseer una densidad distinta de la alimentación para que separación de fases s
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO Purificación de Extractos
Es frecuente que la operación de extracción se vea acompañada por la de destilación para la recuperación del disolvente. Existen tres caminos para realizar la purificación de :
Purificación por Evaporación: Cuando los sólidos son no volátiles.
Purificación por Destilación: Cuando se tiene una mezcla entre líquidos volátiles.
Purificación por Cristalización: Cuando se tiene una solución sobresaturada.
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TIPOS DE EXTRACCIÓN LÍQUIDO - LÍQUIDO
TIPOS DE EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO Características del disolvente de extracción ideal
Extracción liquido-liquido simple
Esta formado por una unidad
La extracción de un componente de una mezcla disuelta en un determinado disolvente se puede conseguir añadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes c o n d i c i o n e s . Que no sea miscible con el otro disolvente. El disolvente de extracción debe ser inmiscible con la disolución a extraer. El agua o una disolución acuosa suele ser uno de los disolventes implicados. El otro disolvente es un disolvente orgánico. Que el componente deseado sea más soluble en el disolvente de extracción que en el disolvente
de extracción. En él, el disolvente y la alimentación se pones juntos en las cantidades que se estimen convenientes y se separan las dos fases formadas. Es frecuente obtener mezclas de reacción en disolución o suspensión acuosa (bien porque la reacción se haya llevado a cabo en medio acuoso o bien porque durante el final de reacción se haya añadido una disolución acuosa sobre la mezcla de reacción inicial).
Disolvente inmiscible con agua
Cuanto más polar es el disolvente orgánico, más miscible (soluble) es con el agua. Disolventes polares como el metanol, el etanol o la acetona son miscibles con el agua, y por lo tanto, no son adecuados para extracciones líquido-
TIPOS DE EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO Extracción liquido-liquido continua
La
extracción
líquido-líquido
simple, que es el procedimiento de extracción más utilizado en el laboratorio químico, se suele utilizar siempre que el reparto del compuesto a extraer en el disolvente de extracción es suficientemente favorable. Cuando eso no es así, y la solubilidad del compuesto a extraer en los disolventes de extracción habituales no es muy elevada se suele utilizar otro procedimiento que implica una extracción continua de la fase inicial (normalmente una fase acuosa) con porciones nuevas del disolvente orgánico de extracción.
Extracción liquida-liquida múltiple Una mejora del proceso simple consiste en dividir el disolvente en varias partes y tratar la alimentación sucesivamente con cada una de ellas. En la figura se representa una sistema de tres unidades. Extracción liquido-liquido múltiple contracorriente El método está basado en poner la alimentación, rica en soluto, en contacto con una disolución concentrada de este, o los refinados pobres en contacto con disoluciones tanto mas diluidas cuanto menor es la concentración de aquellos.
EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO EXTRACTORES ANULARES
El equipo para la extracción líquido-liquido depende de la forma en que se realice el proceso. Cuando el sistema está formado por estadios, hay dos fases bien diferenciadas: mezcla íntima y separación posterior que a su vez presentan aspectos diferentes según el proceso sea continuo o disc o n t i n u o . Los aparatos mezcladores, que consisten generalmente en tanques con dispositiMezcladores De los diversos tipos de aparatos empleados en la mezcla de materiales, los más utilizados en la extracción líquido-líquido son los agitadores y los mezcladores.
ROTATORIOS Estos extractores, constan de un cilindro exterior estacionario, dentro del cual gira un cilindro concéntrico. El contacto liquido-liquido ocurre en el espacio anular entre los dos. Este es probablemente el tipo más simple de los extractores agitadores y ha despertado interés en el campo de los procesos con energía atómica por su sencillez y porque promete corto tiempo de residencia por etaEXTRACTORES DE DISCO ROTATORIO Este extractor, inventado en holanda posee varios “anillos estatores” horizontales, tabiques en forma de anillo que dividen el extractor en varios pequeños compartimientos cada uno de altura Hc. Una serie de discos, dispuestos en un eje central en cada compartimiento, giran para proporcionar la agitación mecánica.
EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
Extractores Centrífugos
EXTRACTOR LUWESTA
Los extractores centrífugos aumentan la turbulencia y el grado de contacto por el empleo de elevadas velocidades de rotación.
Este extractor que gira en torno de un eje vertical, es variante del inventooriginal de Coutor. Tiene tres etapas reales, de ordinario gira a 3800 r.p.m y sucapacidad de flujo se acerca a 1300 galones/hora. Se usa más extensamente en Europa que en Estados Unidos, principalmente en la industria farma-
EXTRACTOR PODBIELNIAK Indiscutiblemente son los más importantes de esta categoría. La rotación es entorno de un eje horizontal. El cuerpo del extractor es un tambor cilíndrico,cuya construcción interior puede variar considerablemente. En los primerosmodelos, el tambor llevaba un pasaje de sección transversal rectangular yarrollado en una espiral de treinta y tantas vueltas por la cual, los liquidos, enlas propias palabras del inventor “se deslizaban como dos serpientes que seacarician con amor a
Columnas de destilación El tipo más corriente de aparato es el de columna, cuya sección viene fijada porlos caudales que se deben manejar y cuya altura depende de la separación aconseguir. Lo mismo que en rectificación y absorción, los tipos más importantesde columnas son las de pulverización, de relleno y de platos. En la figura seespecifican detalladamente dichas columnas de extracción.
EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
TORRE DE EXTRACCIÓN DE PLATOS
Las gotas del solvente ligero se dispersan, y tienden a elevarse. Las gotas dispersadas coalescen o se aglutinan debajo de cada plato y se vuelven a formar por encima de éste. El líquido acuoso pesado fluye hacia abajo en los platos, se pone en contacto con las gotas flotantes y después pasa por la bajada del plato hacia el plato inferior. TORRES DE EXTRACCIÓN EMPACADAS Y DE ROCÍO El líquido pesado entra por la parte superior de la torre de rocío, llena la torre, lo que constituyendo la fase continua y fluye hacia afuera, por el fondo. El líquido ligero entra a través de un distribuidor en el fondo, que lo dispersa hacia arriba en forma de rocío de gotas pequeñ a s .
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