Reaktivextraktion
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Beschreibung
Die Flüssig-Flüssig Extraktion gewinnt in der Stofftrennung immer mehr an Bedeutung. So findet man heute Flüssig-Flüssig Extraktoren bei der Abwasserreinigung, Metallsalzextraktion, Säurerückgewinnung und in der Erdölchemie. Durch die Verwendung flüssiger Ionenaustauscher kann eine sehr hohe Selektivität beim Extraktionsprozess erzielt werden. Dies erlaubt die Extraktion von in Flüssigkeiten gelösten Ionen, wie dies beim Recycling seltener und teurer Metalle wie z.B. Gold, Kupfer, etc. Anwendung findet. Um eine hohe Trennleistung und damit Effizienz zu erzielen, ist die genaue Kenntnis der Extraktionskinetik bei der Auslegung der Extraktionsapparate unerlässlich.
Um eine mathematische Beschreibung und Vorhersage der komplexen Extraktionskinetik, die aus der Überlagerung von Diffusion und chemischer Reaktion resultiert, zu ermöglichen ist eine umfassende experimentelle Betrachtung dieser erforderlich. Diese erfolgen sowohl im kleinen Maßstab mit Hilfe eines am Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik entwickelten Mikrokontaktors, als auch im größeren Maßstab mit Hilfe von Mixer-Settler-Anlagen und mehrstufigen Flüssig-Flüssig Extraktionskolonnen.
Um die Vergleichbarkeit experimenteller Untersuchungen zu gewährleisten, wurde von der European Federation of Chemical Engineering (EFCE) das reaktive Stoffsystem ZnSO4 / Di-(2ethylhexyl)-Phosphorsäure (D2EHPA) / Kerosin als Standard-Testsystem festgelegt. Die Extraktion der Zinkionen (Zn2+) mit Hilfe des Kationentauschers D2EHPA erfolgt dabei anhand folgender Reaktionsgleichung:
Die Gleichgewichtskonstante folgt daraus:
Da das Reaktionsgleichgewicht vom pH-Wert der wässrigen Phase beeinflusst wird, hängt auch der erreichbare Zn2+ -Umsatz stark vom eingestellten pH- Wert ab.