Vorlesung Verfahrenstechnik 6. Chemische Verfahrenstechnik J. Evers Dezember 2010

Extraktionsverfahren Bei den Extraktionsverfahren werden aus einem festen oder flüssigen Stoffgemisch Mit Hilfe eines Lösemittels ein oder mehrere Stoffe herausgelöst. Fest/Flüssig Extraktion Flüssig/Flüssig Extraktion

Feststoffextraktion Unter 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 NICHT giftig, 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:

Feststoffextraktion absatzweise/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. Nernst`sches Verteilungsgesetz: 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

Beispiel: Abtrennung von Vitaminen aus wässrigen Lösungen Flüssig/Flüssig-Extraktion absatzweise/kontinuierlich arbeitende Extraktoren Beispiel: Abtrennung von Vitaminen aus wässrigen Lösungen

(Dissoziation/Hydration) 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 Wassermoleküle an 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 geeigneten Fällungsmittels in eine unlösliche chemische Verbindung überführt, die dann auskristallisiert. (FeCl3 in der Kläranlage zur Ausfällung von Phosphor)