Жидкостная экстракция (часть 1)

Жидкостная экстракция - это извлечение соединений металлов из водных растворов в органические.
Сущность процесса заключается в образовании ионами или молекулами гидратированных соединений металлов вследствие взаимодействия с экстрагентом незаряженной электронейтральной молекулы или прочной ионной пары. При этом экстрагируемый элемент полностью или частично освобождается от гидратной оболочки и образует гидрофобное соединение, нерастворимое в водной среде и растворимое в органической.
Кроме экстрагентов в процессе участвуют их органические разбавители. Жидкостная экстракция применяется для извлечения меди из продуктивных растворов подземного и кучного выщелачивания, урана из растворов выщелачивания фосфатов серной кислотой, для переработки уран- и золотосодержащих элюатов сорбционного извлечения, для извлечения и очистки многих цветных и редких металлов. Широко используется в аналитической химии, химической технологии неорганических и органических веществ. Процесс экстракции состоит из двух стадий: собственно экстракции и реэкстракции (рис. 4.20).

Первая из двух стадий состоит из двух операций: смешения водного раствора, содержащего экстрагируемый элемент, с органическим раствором экстрагента и его разбавителя и последующего разделения водной и органической фаз отстаиванием или другими способами. Смещение двух фаз - водной и органической - производится при энергичном перемешивании. При этом образуется тонкодисперсная эмульсия органической фазы в водной среде и происходит переход извлекаемого элемента из водной фазы в органическую. Во второй операции органическая эмульсия, нагруженная извлекаемым элементом (медью, ураном, золотом), всплывает на поверхность водного раствора, образуя сплошную фазу. Водный раствор, освободившийся от извлекаемого элемента, называется рафинатом. Органический раствор извлекаемого элемента - органическим экстрактом. Затем органический экстракт поступает на реэкстракцию, или элюирование (вторая стадия), при которой аналогичными двумя операциями смешения экстракта с водным раствором реэкстрагента или элюента и последующего разделения производится перевод извлекаемого элемента в водный экстракт и регенерация экстрагента. Регенерация включает в себя промывку нагруженного органического экстракта, собственно реэкстракцию и последующую обработку реагентами для очистки экстрагента от примесей других металлов. Экстрагент, после его доукрепления свежим экстрагентом, возвращается в первую стадию процесса экстракции, а водный экстракт направляется на химическое или электролитическое осаждение элемента с получением товарного химического концентрата или металла. Маточные растворы после осаждения элемента (металла) используются в обороте в качестве элюента при ре-экстракции (рис. 4.21).