fund. extraccion solido liquido

7/25/2019 Fund. Extraccion Solido Liquido

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. nI intercanblo de nateria entt ua fase sIi

da y na llqida inteiatene en nuneosos prcesos de

iters aufnic-Tcnic ta e*ttacin slido-llquido1a disolu . in de un.copoe te (o gruPo _

de compnents) que fman parte de u slido enplean

do un disolvnete adecuado en eI que es :insolubte el-

rest de sltdo q denonlnaenos rnte'

Paa l leva caba 1a opecn es necesa i:

1: c"nte t" de1 disolvente cn 1 s6r id a t ra-ta, para dtsolve e1 copete sohble o so

ASPECTOS TEORICOS

. . | .-

rundaenlos de ca ci6i gi-:9:r lqj

l- tasrrenciade nateia tiene lugar en er

sent ido sl ido- l lquido Y no se considera

sepaain de Ia so1ci6nv el es to del s61i

do (cn Ia disolucin adhrida 1 nismo) '

si eL solnto est ifnemente distribufd -

en e l sI1do, e t mater ia l crc a la suPerf ic ie se

rfa pr imer disuI to . Si e l sl ido t lene a psa, e1 solvente tenderla luego a pnetlaise e

e l in tr ior del sl l to pata d islve s soluto , v e1

proceso IIega la a ser pgresivanente nq dift'ult-so y Ia rata de extaccin vedlfa a set nenor'

s i _ so-uco est presenEe n alLas o-op'cio-

es en el 3I td, es ta es t r rc lua Porsaw'ndrfa a-

rfrpes cas:i imediataente dando un de qit fin-

de rsidu tnsolble v la Penetracin del solvente a

saluto o srla innedita.


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\

comen eI es tdio de ot ras nuchas pea_cines , hay que considerar aqi eI eqt i l ib t que se-

durante la operaci v La velcidad

con qne se alcarza , en funci6 de divelsos fators-

que puede afectat a no v a otro Desgra'iadanerte'

e l ccnciniento que se pose i t la tnterase l lquido-

sl ido es scaso v por e t lo el ncan 5o pr imald

cnbi de fase de un soluto Pfsente :inicialmete n

iona s6r tda , te1cu1 depende, cooes lgicor la ci

nt ica del pocso, perna .ec obsurothactend nP

sibLe eI desarI lo d ua teor ta

cnseulivs de Eatacin 311rlo-

ll.luido,

Ttes fenneas taenen

qe se iitase f , l canza e l equir ib io:

luga , suceslvnente ,

con e1 dislventehas

I

El caNbiode rase del soluto - ra dislucin o

canbio lle lse tiee Lugar Por indediato conidc

o e ste con el d islvente Exis te indudable

ne tc , na interfas s6Lido-1lqidose pduc Ia disotuci6n v 1a que pdrla apr l

-

carse la teo ta de Ia capa de trs l to ' tnndo

o e d I - o r L ' r n L d 1 ' F ' _ J d' n t '

la concnta . in a. tuat v 1a de equi t ibr i; oero

esla teorfa ro est desaroI lada v se dni teqe_

era lmenre que eI fnenode la disoLucln es

ins ta tneo n l i ter fase '

Dif ls in d1 s1uto an eI dtsoLvente contniden

los poios de1 sl ido. - Den o d los Porsdel s_

tid el dislvente Permane'e prticanent esta-

t que la enisraci del soruto ha-


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disolucinr ha de podu. i rse po di fus ln,s in _

que itervenga pcticanent ta cnve'cin'Elproces no es scepl ibr de clcu]o ptque nose conoce eI cmino que haIuto, depedind st del tamao v frna delos pos , 1 est l lqado con eItano d las par t lculas v natua1eza de lossLidos inets et Processerftotecid cuando e1 s11d sefra de Partlculas Pequeas Y de

frme. cuandor solut seprcin inpotante, su dtsollclnta a l tanao Y frna d lsls nal s; ero Ptrede sceder ic i6n dL solut ronPa la es t cta de la -

fase sl1da y ptoduzca ua agLoneractn d fi

os qe haga ns dificil 1a penetracin de1 -

3:- aso de1 soluto desde la suprf ic : ie de ls s1tds a ra nasa de La disluci -

l ien lugar Por difus l Y Potvinlento le a nasa l lquidq. n qeneral , l ve1

cidad de extracci suele 'luedar deteninda -

pr eI fnno de disi en tos pros cuandno es asi debido p eiemplo a la elevada wisco

sidad de ra disotuctnPuedenjotase la welo-

cidal global l extlaccin nediante er enpleo -d agltailores.

u alectan a t vercrqal

1) El tanao d las Prtlclas .

I I tamaode 1as Pr i fculas tnf ln ' ia e la ex-

tacci6 de warias foas. un tanao peq o'l ' una -

rea in terfacia l entr e1 sI ido v el l fquido s g an_

ile y, co5cuetdente es ns alt la rat de tlansfe-rencia de nater ia l v la dis tancla de di fs i der s1u

del sIrd "s s I eru ' i '


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la suprfict Pude se efec

t1lanente usada con un nater ta l mv ftno 's1 la c i rcu

tactn del l lquid es inFedida v 1 sf 'aa ' in de las-par t tculas e e l l lquid se la ns di f icl toso '

s gnea1nete deseable que er ranq 'te tano

de ls par l lculs sea pequeoas i qu cada r t lcta

requiere api*inadamente l nisno tt4p

2) E1 sorvente :El Llquido escoqido debr ser un he' solven-

te se lect ivo, v gu l viscsi ladde s te sea 1 sul i

c ien i rent baja pra qu pleda ct uLar l tbenen ' '

Gelalnente n slvente plo ser uttlizdo inicial-

nenle, pelo cofone ta extractn plos1ge la concen

Lrci6n de1 sotto se v irenentado v la gladiente

de cocentraci se dlsnl ui r la ' vsegunA orque la

solucin vndlfa a s seeralnent nsviscosa'

3) L Tenpelatua:

En 1a nvofa de los casos la sol lb i r idad de]

aterj.t qu est siendo ettaldo se inctnent con-

la tenperaLur, dando coseclentenente a s alta-

a ta de e*traccint adens , es de espeta que e1 coe-

ficiente de dlfusin s intenente con eI auentde

1a tenperatlta, v ste tanbl contribitla a rna-

p xtracci . En va is casos eI l tn l te super iotde

leperatura est tmitado po cosideracioes secuncla

r ias , omopor e jenpro evi tar 1a acin ezint icaen

la ex acci de azca '

ra Agt tacin del F1fd:

La agitacin de1 sIvente es tnplate por

in- teren ' d di sLn v consecenLen 'n_ 'Ia t 9nsfe lencia de nas dsde La supdf iie


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de las paltlcIas a1 seno de la dlsolcint adens'a

gitacin de suspenstone6 d partfcutas flnas evrta se

i..tt..r."." vs uso efecttvo el lea interfaclal

2 ,1 .4 . - Tiansferenci

n ilanstelecla te nas denlf d 10s Poos

es dtfiultoso sabr, porqe e inposlbl definfla

fo a .le 1os canlt1los a avs de los cua s]a -

tlasfetencla de nasa debe tener luga Sin$lqo-

s Doslbl o ene na lndicacfD aploxihada ile'la -

'"ta ae tanseencra desa las paltlcllas al seo -

Consiiterailo que la tesponsable de la less

a Ia tansfer.ta eE ua 'telgada capa e1l-

conside andos el voln totatpeanece coslante:

-gg=

ara de lntdfase s 1do-Ilquide6 e1 qloso fectlvo de la pellcula de

1l

did aLreddotde Ias par t lculas

.oncenLrqcl6ddel sIrro en el seno de Ia

dlsolcin at eP t'

cs-=concetladin d Ia soluci6n sallladaen _

Ias Palllcula3M= tlasa tet solto tansfetido a1 tienpo

'it'

k '= coef ic le te de dlf s16n 'un ploceso Pot capas en e1 qre v

de solucin, e : 'ual asuine que

- s


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_ ()-sg

1 . 1 ' j ; \

En Ia :avola de los ca56 e1 a a htellacit

tendelta a incementars dulant la extaccin y, cuan-

d 1 nateriat sorubl est en altas plopolc1oes de eL

total de1 s61ido, conPLeta destteglaci6 ite las atf-culas puede ocu i . De todas fothas eI lesDltad de 5

ta oplaci6n es et in.lennto del a t'rfacfal La

ta de extraccln selta plobablenent leductda' porq

e1 flujo ltble d e1 solven sela inpatdo v elvalo

efectivo de b s ncenetatla.

L- tk' a/b\)

-(k rAlbvr)

2.2 , - curvas de Iqu111b j 9

a continucin hacenos u alisls de los diagla

nas ns enplados Pala el efcto:

2.2 .1. rltnsu1o-RectnquIo (diaqran)

si sorveie pulo es lnicialnente lsado:

ste dlagtana se lePtesenta cto e1 conppnte ttreonpoere B'o\r 3 va eperlo a1 solvnt c.

en el \ltice it1A, en el de la dext e yr e er -

EI sistna luede epresetalse a tdpalura v_

pesi6 constante por nedi ate un tligulo lectnqulo

is6scel y, Ia cdtidail de soluto que pled dislverse

esta ltnitada po la salu ci que ser funci6n de

tnperatura y prest6n. E1 etecto de Ia ptesin s1o -es apletable a ptesloes elevadas Po Io que' los

-

diglmas reptesentan .Pa a ua tempelatrtternra-

ita i


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_ 16 -

En e] lado a s se ecentian todas ls mezcls

posibles de soluto v s]ido telte, natu:rnnte n-

tona sIida. El lado L -. lePtesenta dffntes plopociones ite 511ttoielte A v solvente c'Ios cuales

po s lotaInnte lnRisdiblsr est sienpre sepa4

os en dos fses v la hipotenusa B c lepresenta di

ferentes PloPordiones de soluto v solvente'

cualquier puto e elrePresentan ezclas telnalias

inteliot del tlinqnlode: solut , iner te Ysor

deByc(r ;3:r id")

Pueden presentalde los sigut'nts csos:

a) cuado el solut est iicialmente Preaet como

n stttoj Ia cnttdad que de st'luede disol@ 3e_

e una cantidaa dada de solvente Fst linltad po la

solubilidad. Una soluci6n 3tuada estatla rePtesenta

do po un pnto sble Ia hIlotnusa tal com S en t


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l1

epesenta todas las nezclas posi-

bles de solci6n satu itay

361iAo1e te

vaque _

Ia lelac rElxc (frac1n de sohto / fr'cin de-Eolvente) petnaece con.lante a 10 1ago a sta lrneata eqtn no satEada epreent mezcls d srucioesinsatadas y s1do iner , sl una nez'la leplesenta-da tal coho eI put N es separada en la fase llquida-

_y slida, rendirfa un s6lid telt de cnpostcln ta1

cmoq, o sa 36lido fnerte P ro, Y una shctn insa-turada d conPostctn ta1 cmo N'' l qi saturadarepreseta mezclas de slldo lnelte sotft no disuer-to y soiucrn Eatuada as1. 3t una nezcla repeseta-d po 1 punto M en est teqi6 e seParada en Is fa

ses 3611do y llquldo; otendrlanos una slucin :atuada de copsicir tal cono Ml

b) cuado L 6oluto st piesnte tniclahete en -

foa ]tqutda.

bt) si eI soluto Y1 solve.t

b]s n todaE las proPolclonestodo eI trinqulo


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- t3 _

epesetaf un regin insaturada v tods.Ios

Puntosd ]a hipotenusa epresenta sistefas

de una sola faEe lfqulda.

Si et soluto y el solvente o so conpletdntemiscibles , e l Lr tnoulo puede ser orvidrd e I

legtones dlstirtas tal cono se 1tica .en el dlagrna a contlnuaci6:

las 2oa3 1 y 3 estn constltutdas po nna fa3e tlqui

da no saturada y Blido tneltet v n ]a zona 2 los Il

quldos constster en 2 tases a solucin 'trada d

B (soluto) n C (olvete),de cohpost'i slt e dlferetes ploporctonesr aders e la zona 2 tdbt s1i

2 .2 . r,2 . - At is1s Gomt l icoder Diaqrana _

ates de pasa aI aitsis lefitenos

los stg1etes tmlnos:- rrulo suPettor o xrRActo: Es Ia solucin separa-

da de ua composicin deftnia constttulla lor soluto y solvet.


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1

FluJo Infrto o RETINADo:do tnlte acomPaadode la

AxAl,IsIs.- s:i el total de asa altnetado al extEac

tor, deslgnanos po F, v asunios que es sepalado _

en una nasa der ftujo spe :ior Y e una s w _

der fuJo ifelio' asNiendo adens que el total ae

s1ido inerte est en l f1jo infelioli por u b _

lance d nateItes se puede estabrece :

si consideranos que z I i * so tas conposiclonesite F, r y l'J espctivanntetn lespect a Do de

los compontes de Ia nez.Ia. Un balance areddor

d un .omponte es eI siquiente:Fz =Wx+sy

constttuldo pot eI s1i

soldin letefda Por-

sluto s y e1 solvnte

;

i

rra corposicin de los tes conponentes de ia nz -

cla es rPtesentda en dtasla;a d tlfnsu1o c_

tqIo Para 1o que hacenos:

solut B es gflcaila en 1a alrscide solvenle c en la odeailar y

slid inete A es obtiao o -


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\u'

si el Psto a(zB, zC) lepteseDta la cnposlcin de1natelil alientado al extlactor,los Pntos b(xBrxc) fc(ve' vc) lepesenta la cnposictn del flulo infe -

lto y flul supelio tespecttvanente.

a pedinte de Ia llne ab e3:

I.;

----r--

Pero la Pdlente de 1a llnea bc es

asf se duestla que Is Putos ar b v c qtn sbe

si dos cor ietes sn nezcladas , la cposic1nde laezdla estlla lepleseada Pr valios putts en unaecta que sulte de ult los pntos que replesenranlas conposic ioes de las crr ie tes . s i r t lamete ' s iua corrtente es sepalad de otrrla .oPoslc1n de


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la collient rsultante estala sobe vatios puntos e

la co spondiete llnea tecta plodrcida. ta posicindel puntor depender de fas cantldades el:tivs de _

( I , J { ) z =1 lx+wY

e(z-y)=w(x-)

t zB- Y ,c_YcEn .onsec ncia el punto a que dtvide ]a unea 9 se

puede establecet la slguiete e1ac1:

_ s : _recuacin que dtce que a 6st ms celca al pto que

presenta la cnposicln de Ia colriente que est en na

de slido lnelte e e1 flujo infeli,

r sigufnte relacin:

t . = -xB ( I - Ar

coscuencla, rlnas qe teplesetan

ttenen pendlen -1 v son pa a-

letas a la htpotesa del tligut tectngulo;Por 1o

tanto, ta hipotenusa lepesenta nezclas qle o 'onlree sdliao inerter y nas bien lepresenta las cohposi

ciones de tdas tas nezclas potibles del ftujo supe_

? a obtener la donposlcl6 de cda unochponntes de ia ezcla re a ia' rePesetada Fo

un punto e el interto del t 1nglo,se plocede 'o

no se indica a cotinuaci6n:

UNIVESDNOEII.RL -. -

lllllllllillil[itlr]l


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l

Isoluto : xB_ot

sea que ta conlosidt6n del soluto es lefda e 1aabscisa, Ia conposlcfn del .Ivente en la olalenaday Ia conpostcln del sltdo st rePlesetada po -

un llnea tlazda desde eI punto 1a hipotsa endiecc16n pa tela cualqutta d los dos catts.


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-3

30* de s611do i te.

Ftul rnfel i o Ref lndo

cundo pala a cdposici6n ditc1a terarta henos ltegad a1 equtliblloioene Plocedenos ta sepalacin de]rto e tnfeior, la catldad de soluctntenido en el flujo lnferior conlutanented puede se funci6n de ]a co.eta.i6ncin 1 nisa que, considetamoE e3 i9a1f lujo i fe ior co@ e er super lor.

Astr en Ia figura que contlnuactn Pesentanos,Ia lfea tF epeseta 1a Aetniact xpelinntal de 1a conpoelcln del, flulo inferlo pra varias

concent cioes, El punto f sob.e esta cotrpostct epresntada pot gr y la letac1n of / fs lepreEenta lapropoci6n d solucin a sIids e el flulo nferiro 1o que e3 10 hisno La cantidad de soluci6 tetenldapor eI slido lnete.


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si la cant idad de soluctn te1da en er f lu j

infr ior s indepenaiente de ra concel lac in de ra solucin, la conPsic i f raccioa1 det f lu ja i fe ior

-

co rspect ar sl id ine te a {x) ves t lepresenta

do lor 1a llnea EF ple1a a la hipotesa v' adms-' 'E ' repesenta la conposic tn del f lu jo infer io cuan-

d 1a sorin es a di rcin tnf l i la es de ' i t rcon-

stste prcticanente de solvnle puo siles ta nasa de

solci6n relentda e l f lu jo infe io po t rnidadde-

nasa der sLitl, la ordehada al punto E est dadopr:

la l lnea Er ' es Pr cnsiguiente ;

x"=-xt--L

s i l re ' ' i l_ slve 'ce d s611do fn ' re re r-

cnstante n er f rujo infer ir,

EF sella una rectaque pase a tavs deL wrtice

tsIo, que ctresponde a sIvnte pur -

1l

iiI

2.2 .1 .4 ._ Facto s que inf luven en el equi t ibr i v

en Ia ctnt tc del pfoceso '

El equi l ibr se considea puesrarca24oo

cuando td e1 solto (si esLanas en 1

ada del digrnal, uoa cantidad precis para satu_

rar Ia solucin (s1 estans en la zon sattrraaalcr -

dias iana) , ha Pasado a dislucin '

],os factores que inftve e eI equilibrio

son: pues slan te 1a a tufa leza de1 sorub v del

solwente la Ples i Y tave1cidadco que se alcance, es decir 'en ra c int i -

ca det proces, influve adens de los antioes'-

factores ta divsos cno popolct de sluto a sq

I ids iner ts , 1 natura teza de estos 6l t inos ' e l e :tado de dtvis t6 , l a aqi tac in v adens caracte t fs t i


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cas plopias dl apaio o sistna de extlacln qu -

a poPo .tn tle goluctn retentda o es un -

facto de equtllbrio ya que, o sofo depate de la a

tulaleza de to6 E6lldos y ilel disolvete stno ta -

in del glado de tilra de 1o5 plisrosr de su ltquea soluto. de la capacidad o apehasahtento det 1e

cho de los sl idoar tc ,

2 .2 .2: -DtagrnaRectaglar. -Dbido a que e el dtagrana tianqulat los da

tos s e1n agPat6e hacia un erteno, esultanto in

c6modas las lectuasr es pefeltble enpleat n d1-qram le.tngula en e1 qe se lepresenta e otdena

das Ktloganos d lnelte / k11ost8s te soluc1n, -

V (B + c). y en las abscisas kilos os de sohto/

klloglanos de so1cin B/(B + c)' tn este dlaglana'

pala la sustncta distw'te,ra

oldenaa se a / c v Ia absclsa valdlfa la untadiel dlsolvete puro nd un vato ae celo en absc


17/17

76-

ons: .er"n .o - . 1d rnerrp 'del qr- l^" s d

exta ldo td e l soLuto) en ra s1uci6 . -(sohto y slvente) , e] punto pesenla t iv d es lediaqran ser r41.s i se deja ser imentar

e l s is rena, la sotuci que 5e pude sepaa vendr eeL Dunto l - . , , 3 sedr l 'n 'o o l io -

que cont inen aL sl ido inr te y la soluci6n retenida. ' ,dr rp snLadoo- e- pu L D,: y " " 'La El Rr- l" -cra de le td 'o qra ud o_ -urLos rep6 e

ta t ivs de la d isolucin del f lu io super iry de 1s

ldos o f lu jo el s is tena no ha s id sedifrtado tienpo sficlnte paa que l) da sePase un-na dislucin c laa os i e l sl ido iner te se d isn1vepaciarnente , las d isoLucionscorespodtentes a Isf lujos sperfes es tarn rpresenlados Pr 10s Punts-Ies co-o E,r / ls Lodos o ur 1n: ' r io F lo

puntos ta les cono Rl :

r d lslucin le tenida po uni ladde s1ido ie e wendr rpresetada pr la cuva (G que, h dedeLernise rpet ine tarnnte . si la soluci6n tenida por uidad Cel stido inertependiente de 1 oncentracin, e l tugar geontr ico d

os a- l s sLjoo ine e y lu- i eLenroc ' ua eca pala leIa ar e je de abscrsas (recta ru) . s i -

1 que Femnce Ia e lacin dtslvent /st td iner le , e l luga qeont i .o de las nez. las s :do 'n ,Le-soldci6 eL.taa v d . dddo oor I r_ 'E As qu- rds ^t e l or ' o .uy abcc ' -epre5nLa-

la conposicin d la soluct etenida por el slido-

fund. extraccion solido liquido

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