VorlesungVorlesungVerfahrenstechnikVerfahrenstechnik

6. Chemische Verfahrenstechnik6. Chemische Verfahrenstechnik

J. Evers DezemberJ. Evers Dezember 2010

Extraktionsverfahren

Fest/Flüssig Extraktion Flüssig/Flüssig Extraktion

Bei den Extraktionsverfahren werden aus einem festen oder flüssigen StoffgemischMit Hilfe eines Lösemittels ein oder mehrere Stoffe herausgelöst.

FeststoffextraktionUnter Feststoffextraktion(Fest/Flüssig-Extraktion) versteht man das Herauslösen

von löslichen Bestandteilen mit Hilfe eines Lösemittels. (Kaffeekochen)

Die Auswahl eines geeigneten Lösemittels ist von entscheidender Bedeutung.(Wasser, Alkohole, Säuren)

Anforderungen an das Lösemittel:• Selektivität• Löslichkeit• Siedeverhalten

Grundsätzlich darf das Lösemittel NICHTgiftig, brennbar, explosiv, korrodierend sein.

Feststoffextraktion

Am Anfang ist die Konzentration an Extraktstoff nur in unmittelbarer Umge-bung hoch.(linke Abbildung)Nach einer gewissen Zeit stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Konzen-tration an Extraktstoff im Lösemittel und der Konzentration an Extraktstoff im Extraktionsgut ein.Es sollte mehrmals extrahiert werden,um die gewünschte Ausbeute zu erhalten.

Die Extraktionsleistung(pro Zeiteinheit extrahierte Stoffmenge) hängt ab von:• Oberfläche• Diffusionswiderstand• Temperatur

Nernst`sches Verteilungsgesetz: E

L

ionKonzentrat

ionKonzentratK

Feststoffextraktionabsatzweise/kontinuierlich arbeitende Extraktoren

Beispiele: Zuckersaftgewinnung aus Zuckerrüben, Wirkstoffgewinnung aus Heilpflanzen

Flüssig/Flüssig Extraktion

Bei der Flüssig/Flüssig-Extraktion werden aus einem Flüssigkeitsgemisch mit Hilfe eines Lösemittels ein oder mehrere Bestandteile herausgelöst.

Eingesetzt wird dieses Verfahren, wenn die Siedepunkte zu eng beieinander liegen,eine Temperaturempfindlichkeit vorliegt oder der Wertstoffgehalt sehr gering ist.

Voraussetzung hierfür ist:• das Lösemittel und die Trägerflüssigkeit dürfen sich nicht ineinander lösen• Lösemittel und Trägerflüssigkeit müssen unterschiedliche Dichten haben• der Extraktstoff Muss sich besser im Lösemittel als in der Trägerflüssigkeit lösen

R

S

ionKonzentrat

ionKonzentratK

Nernst`sches Verteilungsgesetz:

Flüssig/Flüssig-Extraktionabsatzweise/kontinuierlich arbeitende Extraktoren

Beispiel: Abtrennung von Vitaminen aus wässrigen Lösungen

Aussalzen/Verdünnen

Unter Aussalzen(Verdrängungskristallisation) versteht man ein Verfahren, bei dem die Über-sättigung einer Lösung durch Hinzufügen eines zweiten, leichter löslichen Feststoffes erzielt wird.

(Dissoziation/Hydration)Beispiel: Auskristallisieren von organischen Farbstoffen aus Lösungen mit NaCl

Beim Verdünnen wird ein zweites Lösemittel hinzugegeben, das die Wassermolekülean sich bindet, so dass die Konzentration des gelösten Stoffes über die Sättigungs-

grenze steigt und auskristallisiert.(Auskristallisieren von KCl durch Zugabe von Alkohol)

Ausfällen/Ausflocken

Beim Ausfällen wird der auszukristallisierende Stoff durch die Zugabe eines geeignetenFällungsmittels in eine unlösliche chemische Verbindung überführt, die dann auskristallisiert.

(FeCl3 in der Kläranlage zur Ausfällung von Phosphor)