Массовое экстрагирование растворенных веществ

Экстрагирование из массы дисперсного материала отличается от аналогичного процесса из одиночной частицы тем существенным обстоятельством, что концентрация извлекаемого вещества в экстрагенте (C_f) в этом случае уже не является заданной постоянной величиной, но сама зависит от количества компонента, перешедшего из твердого материала в массу экстрагента.

Связь между концентрацией С_/ компонента в экстрагенте и средней его концентрацией С в дисперсном материале для наиболее распространенных периодических или непрерывных прямо- или противоточных процессов устанавливается уравнением материального баланса общего вида:

где ж = M_c/V_c; М_с и V_c - объемные расходы дисперсного материала и экстрагента, м³/с, или объемы для периодического процесса, м³; для периодического процесса и прямотока ае > 0 и С_т = C_f 0, а для противотока ае < 0 и С_т = С_к; С_к - концентрация компонента в экстрагенте, покидающем аппарат непрерывного действия (см. аналогичные соотношения (8.12)- (8.14)); C_f 0 - начальная концентрация компонента в экстрагенте, кг/м³.

Решение системы уравнений (8.23), (8.24) и (8.26) оказывается возможным и здесь приводится в качестве примера (без вывода) в обобщенной форме:

где р, - характеристические числа задачи являются корнями уравнения ctgp = 1/ц + (3ae/Bi_D - p/BiJ^-1.

Переход от текущего значения времени экстрагирования т к продольной координате х внутри аппарата непрерывного действия осуществляется по уравнению расхода дисперсной фазы: т = x/(M_cS), где S - поперечное сечение аппарата, м².

Рассмотренные теоретические методы описания кинетики экстрагирования основаны на представлении об изотропных свойствах пористого материала, постоянстве коэффициента диффузии извлекаемого вещества D и применимы лишь к телам правильной геометрической формы. Когда условия такого рода не соответствуют реальному процессу (неизотропные материалы, например, растительного происхождения, частицы неправильной формы, полидисперсные материалы и т. п.), то используются непосредственные экспериментальные кинетические данные, получаемые при экстрагировании представительной порции частиц конкретного материала реальной геометрической формы. Такие данные используются для расчета периодических и непрерывных прямо- и противоточных процессов вместо теоретических уравнений типа (8.27).