Реэкстракция представляет собой процесс обратного извлечения вещества из экстракта путем обработки специальном раствором, который называют реэкстрагентом, а получаемый продукт (чаще всего это раствор) — реэкстрактом. В качестве реэкстрагента используют воду, водные растворы, нерастворимые в экстрагенте органические вещества.

Реэкстракцию можно осуществлять одним из следующих способов:

1) промывка органической фазы;

2) осаждение металла непосредственно из органической фазы;

3) селективное извлечение компонента, если в органической фазе содержится несколько металлов.

При реэкстракции достигаются следующие цели:

1) выделение вещества из экстракта;

2) разделение веществ (избирательная реэкстракция);

3) концентрирование извлекаемых веществ;

4) регенерация экстрагента для повторного использования (в некоторых случаях для регенерации экстрагента принимают перегонку, при этом отгоняется и конденсируется либо экстрагент, либо получаемый целевой компонент).

Выбор реэкстрагентов зависит от механизма экстракции. Из эфиров и нейтральных фосфорорганических соединений металлы легче реэкстрагируются водой, из кислых фосфорорганических соединений их можно реэкстрагировать кислотой или щелочью. Обычно применяются концентрированные кислоты, чтобы сдвинуть равновесие реакции в требуемом направлении. При использовании щелочей после реэкстракции образуются растворимые или нерастворимые гидроокиси. Реэкстракция аминов может происходить в результате замещения, гидролиза, комплексообразования и осаждения.

Регенерация экстрагента может быть осуществлена также ректификацией, выпариванием, кристаллизацией и т. д.

Химическая реакция между экстрагентом и компонентами водного раствора должна быть обратимой, так как иначе регенерация экстрагента будет затруднена или невозможна. Для кислотных и хелатообразующих экстрагентов процесс экстракции можно сделать обратимым путем обработки органической фазы минеральной кислотой. Добавление карбоновых и фосфорных кислот в стехиометрическом количестве по отношению к количеству металла в органической фазе обычно достаточно для полной реэкстракции металла и регенерации экстрагента. Для хелатообразующих экстрагентов с возрастанием прочности экстрагируемого комплекса увеличивается концентрация кислоты, необходимой для реэкстракции. Если используется очень сильная кислота или донорный атом сильноосновен, то может происходить протонирование атома-донора с соответствующей потерей кислоты. Это вызывает снижение эффективности реэкстракции, а иногда приводит к тому, что ион металла может вновь экстрагироваться из реэкстракта органической фазой в виде анионного комплекса. Вследствие этого иногда используют способ реэкстракции, независимый от рН: прямое восстановление металла в органической фазе водородом.

Для аминов и сольватирующих экстрагентов в качестве реэкстрагентов обычно применяют разбавленные растворы, содержащие лиганды. Несмотря на то, что реэкстракция анионами, не содержащимися в органической фазе, иногда проходит эффективно, их использование нежелательно, так как в этом случае возникает проблема дополнительной перезарядки экстрагента в форму, удобную для последующей экстракции.

Обычно жидкостная экстракция используется в тех случаях, когда прямые методы разделения смесей непригодны пли когда, несмотря на недостатки экстракционных способов разделении, затраты на другие способы оказываются большими.

Широкое промышленное применение жидкостная экстракция получила в процессах нефтехимического синтеза, при экстракции жиров И масел, и коксохимической и химико-фармацевтической отраслях промышленности, в технологии органических и неорганических веществ, для разделения металлов в гидро - металлургии.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЭКСТРАКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Промышленные экстракционные аппараты можно подразделить на периодически- и непрерывнодействующие. Аппараты первого типа применяются только в производствах с небольшими массовыми потоками. Это обычные химические реакторы с мешалками, в которые загружают исходный раствор и экстрагент, перемешивают в течение необходимого времени, дают жидкостям отстояться и раздельно направляют на последующие операции. В связи с тем, что экстракторы периодического действия имеют ограниченное применение вследствие низкой эффективности, в дальнейшем они подробно рассматриваться не будут.

При осуществлении процесса экстракции в промышленных аппаратах используют и другие технологические процессы, которые в этом случае играют роль вспомогательных.

К ним относятся:

1) перемешивание двух жидких фаз, необходимое для образования большой поверхности контакта, на которой происходит массопередача экстрагируемого компонента;

2) разделение ранее смешанных фаз путем гравитационного отстаивания или центрифугирования;

3) разделение жидких смесей (экстрактов) путем дистилляции с целью регенерации экстрагента и выделения целевого компонента.

Возможность различных сочетаний вспомогательных процессов и организации потоков фаз привело к созданию большого количества конструкций экстракционных аппаратов. Упрощенная классификация экстракторов приведена ниже:

По характеру изменения состава жидких фаз экстракционные аппараты можно разделить на две группы.