Conceptos Básicos Extracción Liquido Liquido

Christian Daniel Reyes VasquezNl. 27 03 de noviembre de 2015

Conceptos Básicos Extracción Liquido Liquido

La Extracción Líquido-Líquido es, junto a la destilación, la operación básica más importante en la separación de mezclas homogéneas líquidas. Consiste en separar una o varias sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o parcialmente insoluble, en el primero. La transferencia de materia se consigue mediante el contacto directo entre las dos fases líquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para aumentar la superficie interfacial y aumentar el caudal de materia transferida.

En una operación de extracción líquido-líquido se denomina alimentación a la disolución cuyos componentes se pretende separar, disolvente de extracción al líquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentación ya tratada y extracto a la disolución con el soluto recuperado.

Razones para utilizarla• Otros métodos no son factibles: Volatilidades similares o muy pequeñas.

• Calores de vaporización muy altos.

• Compuestos sensibles a la elevación de la temperatura.

• Como sustituto de separaciones químicas.

Aplicaciones• Separación de compuestos inorgánicos como ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido

de sodio.

• Recuperación de compuestos aromáticos.

• Refinación de aceites lubricantes y disolventes

• En la extracción de productos que contienen azufre.

• Obtención de ceras parafínicas

• Desulfuración de productos petrolíferos

• Productos farmacéuticos Ejemplo en la obtención de la penicilina

• Industria alimentaría

• Obtención de metales costosos

Factores que afectan la extracción

• Composición de la alimentación, temperatura, presión y velocidad de flujo.

• El grado de separación deseado.

• Elección del disolvente.


• Temperatura y presión de operación.

• La formación de emulsiones y espumas.

Criterio de selección del solvente• Factor de separación alto.

• Coeficiente de distribución alto.

• Solventes altamente insolubles.

• Fácil de recuperar.

• Diferencias de densidad entre las fases que se forman

• Tensión superficial alta para evitar dispersión de las fases.

• Estable químicamente e inerte con los demás componentes.

• Viscosidad, Pv, Pto de congelación bajos para facilitar manejo

Conceptos Básicos Extracción Solido Liquido

Operación unitaria cuya finalidad es la separación de uno o más componentes contenidos en una fase sólida, mediante la utilización de uno o más componentes contenidos en una fase sólida, mediante la utilización de una fase líquida o disolvente. El componente o componentes que se transfieren de la fase sólida a la líquida recibe el nombre de soluto, mientras que el sólido insoluble se denomina inerte.

La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido.Algunos ejemplos son:

• El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente.

• Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas (como los de soja y de algodón)

mediante la lixiviación con disolventes orgánicos.

• La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con

alcohol o soda.


Entre más grande sea la superficie de contacto entre la parte sólida y el líquido que le atraviesa aumenta la eficiencia de la extracción y para que se dé esto es necesario que la parte sólida se le someta a un pretratamiento (upstream) que normalmente es el secado y la molienda de la muestra.Campos de aplicación de esta operación básica son, por ejemplo, la obtención de aceite de frutos oleaginosos o la lixiviación de minerales.

Los componentes de este sistema son los siguientes:• Soluto.- Son los componentes que se transfieren desde el solido hasta en líquido

extractor.• Sólido Inerte.- Parte del sistema que es insoluble en el solvente.• Solvente.- Es la parte líquida que entra en contacto con la parte sólida con el fin de

retirar todo compuestos soluble en ella.

El material de extracción puede estar presente también como lecho fijo, que es atravesado por el disolvente. En otra forma de aplicación, el material de extracción percola a través del disolvente.

Existen dos tipos de extracción sólido-líquido y esto depende de la forma en que se realiza el proceso:

• Lixiviación.- Cuando retiramos un soluto diana.• Lavado.- Cuando quitamos componentes no deseados.

Como podemos observar estos procesos son muy utilizados para la purificación de algún compuesto.

Este tipo de operaciones se lleva a cabo en una sola o en múltiples etapas. Una etapa es una unidad de equipo en la que se ponen en contacto las fases durante tiempo determinado, de forma que se realiza la transferencia de materia entre los componentes de las fases y va aproximándose al equilibrio a medida que transcurre el tiempo. Una vez alcanzado el equilibrio se procede a la separación mecánica de las fases.

Una vez realizado el proceso y para obtener un producto puro se requiere pasar a la siguiente


fase (downstream), en el cual se puede utilizar operaciones de evaporación o destilación con el fin de separar el o los solutos del disolvente. Este ultimo se puede condensar para volverlo a utilizar.

ALIMENTO AGENTE DE SEPARACIÓN

PRODUCTOS PRINCIPIOS DE SEPARACIÓN

EJEMPLO

Sólido Disolvente Líquido+Sólido

Solubilidadpreferencial Extracción deminerales

Aplicaciones prácticasIndustrialmente la lixiviación se utiliza para preparar pociones, para ello se toma la droga (generalmente una planta medicinal) se pulveriza, y se mezcla con el menstruo (alcohol), se coloca en un lixiviador y se deja macerando el tiempo requerido.

También se le puede decir lixiviación al tratamiento de los minerales concentrados y otros materiales que contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en una solución cargada de lixiviación. De uso práctico en la minería mediante la cianuración del oro y otros minerales.

Conceptos usados en extracción

Difusión

La tendencia natural de átomos y moléculas a moverse desde zonas de alta concentración hacia zonas de baja concentración se denomina difusión. La difusión se define como el transporte neto debido al movimiento aleatorio; es un fenómeno de transporte de masa por movimiento atómico (en el caso de metales); de cationes y aniones (en el caso de cerámicas iónicas) y de macromoléculas (en el caso de polímeros). Esta transferencia permite que muchas reacciones y procesos importantes en la fabricación de un componente o una estructura de ingeniería sean posibles.

Difusión Gaseosa

La teoría del transporte molecular de gases nos permite realizar estimaciones razonables del factor de separación inherente para aquellos procesos de separación que se basan en velocidades diferentes del transporte molecular en fase gaseosa.


A continuacion , se muestra en la siguiente figura tenemos un ejemplo de difusion gaseosa

La mezcla gaseosa a separar esta en el lado izquierdo de una barrera porosa, por ejemplo una pieza de metal sinterizado conteniendo espacios huecos entre las partículas metálicas. Se mantiene un gradiente de presión a través de la barrera , con la presión en el lado del alimento (izquierdo) mucho mayor que en el lado del producto (derecho). Este gradiente de presión causa un flujo de molñeculas de izquierda a derecha a través de la barrera de la mezcla gaseosa a separar.

Ley de distribución de Nernst

La ley de distribución de Nernst o ley de reparto es una generalización que gobierna la distribución de un soluto entre dos solventes inmiscibles La ley fue propuesta en 1931 por Walther Nernst, que estudió la distribución de numerosos solutos en diversos disolventes.En su enunciado más general afirma que cuando se reparte una cantidad determinada de soluto entre dos disolventes inmiscibles, se alcanza un estado de equilibrio en el que tanto el potencial químico como la fugacidad del soluto es el mismo en las dos fases.

Inmiscibilidad

La inmiscibilidad o miscibilidad Miscibilidad es la habilidad de dos o más sustancias líquidas para mezclarse entre si y formar una o más fases, o sea, mezcla es el conjunto de dos o más sustancias puras. Cuando dos sustancias son insolubles, ellas formas fases separadas cuando son mezcladas

Los gases se solubilizan casi inmediatamente, en tanto que los sólidos raramente son solubles por completo.Dos excepciones útiles a esta regla son las soluciones sólidas de cobre con níquel (el cuproníquel, usado en monedas y especialmente en cañerías) y las de silicio con germánio

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