Введение
1. Литературный обзор
1.1.Механизмы экстракции кислот в системах с нейтральными экстрагентами различной природы 8
1.1.1. Сольватный механизм экстракции 9
1.1.2. Гидратно-сольватный механизм экстракции 10
1.2. Влияние природы экстрагента и разбавителя на экстракцию кислот 12
1.3. Современные экстракционные методы извлечения и разделения веществ 16
1.3.1. Мембранная экстракция 16
1.3.2. Микроэмульсионная и мицеллярная экстракция 19
1.3.3. Экстракция при наложении электрического поля и введении добавок электролитов 23
1.4. Массоперенос в экстракционных системах 25
1.4.1. Способы массопереноса 25
1.4.1.1. Молекулярная диффузия 25
1.4.1.2. Конвекция 27
1.4.2. Теории межфазного массопереноса 27
1.4.2.1. Ранние теории массопередачи 29
1.4.2.2. Модифицированные модели проницания и обновления поверхности 33
1.4.2.3. Теория диффузионного пограничного слоя 38
1.5. Структурообразование и его влияние на кинетику экстракционных процессов 42
1.5.1. Физико-химические эффекты в гетерогенных системах и их взаимосвязь 42
1.5.2. Общие причины структурообразования 45
1.5.3. Структурообразование в системах, содержащих ПАВ. Возникновение структурно-механических барьеров 49
1.5.4. Самопроизвольная поверхностная конвекция 53
1.5.4.1. Зарождение и развитие СГЖ 53
1.5.4.2. Определение наличия СГЖ в экстракционных системах 57
1.5.4.3. СШС как способ интенсификации экстракционных процессов 59
1.5.5. Виды гидродинамической неустойчивости в экстракционных системах 64
1.6. Особенности массопереноса в многокомпонентных системах 65
1.6.1. Взаимное влияние переносимых компонентов в процессах экстракции и реэкстракции 66
1.6.2. Некоторые термодинамические аспекты взаимного влияния компонентов экстракционных систем 68
1.7. Взаимосвязь динамики смачивания и гидродинамики в экстракционных системах 72
1.7.1. Влияние природы твердой поверхности на динамику смачивания 72
1.7.2. Связь скорости движения л.т.к. с величиной динамического краевого угла. 74
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования 78
2.1.1. Органические экстракты 78
2.1.1.1. Общая методика приготовления 78
2.1.1.2. Некоторые особенности приготовления экстрактов НС1 81
2.1.1.3. Проблема низкого содержания иона Nd в экстрактах 82
2.1.1.4. Приготовление эмульгированного экстракта 84
2.1.2. Приготовление принимающей водной фазы для реэкстракции 84
2.1.3. Приготовление бидистиллированной воды 85
2.2. Анализ экстрактов, реэкстрактов и рафинатов 86
2.2.1. Особенности количественного анализа органических экстрактов 86
2.2.2. Определение общего содержания кислот в реэкстрактах 86
2.2.3. Определение индивидуального содержания азотной и уксусной кислот 87
2.2.4. Определение индивидуального содержания азотной и соляной кислот 87
2.2.5. Определение содержания хлорной кислоты 88
2.2.5.1. Фотоколориметрическая методика количественного определения CIO4", адаптированная к условиям экспериментов 88
2.2.5.2. Построение калибровочной кривой 90
2.2.6. Определение содержания нитрата неодима 92
2.2.7. Фотоколориметрическое определение нитрат-аниона 94
2.2.8. Кондуктометрическое определение концентрации различных электролитов 96
2.3. Расчет оценочных параметров реэкстракции 99
2.3.1. Степень полноты реэкстракции 99
2.3.2. Средняя скорость реэкстракции 100
2.3.3. Коэффициент распределения 101
2.3.4. Коэффициент массопереноса 101
2.3.5. Критерии подобия 102
2.4. Методика эксперимента 103
2.4.1. Установка № 1 104
2.4.2. Установка №1.1 106
2.4.3. Установка №2 108
2.4.4. Установка №3 Ш
2.4.5. Установка №3.1 116
2.4.5.1. Геометрические характеристики 116
2.4.5.2. Общая методика работы с установкой 119
2.4.5.3. Определение количества кислоты, реэкстрагировавшегося за время приливання экстракта на поверхность водной фазы 119
2.4.5.4. Расчет распределения скоростей в экспериментах с различной скоростью движения жидкостей в цилиндрической трубке 120
2.4.6. Установка №4 123
2.4.7. Установка №5 125
2.4.8. Установка Каб 127
2.4.8.1. Совместная реэкстракция сильных кислот 127
2.4.8.2. Изучение влияния взаимного расположения фаз на кинетику реэкстракции 129
2.4.9. Метод измерения концентрации в контрольном сечении 129
2.4.9.1. Описание экспериментальной установки 130
2.4.9.2. Изучение кинетики и механизма реэкстракции 133
2.4.9.3. Методологический аспект МИККС 135
2.4.10. Определение изменения межфазного натяжения при реэкстракции 140
2.4.11. Расчет коэффициентов диффузии кислотних сольватовв органической фазе 141
2.5. Статистическая обработка результатов экспериментов 143
3. Кинетика и механизм реэкстракции кислот из толуольных экстрактов
3.1. Кинетика реэкстракции кислот в системах без экстрагента 145
3.1.1. Общий анализ кинетических кривых, полученных миккс 145
3.1.2. Кинетика распределения кислоты в неоднородной водной системе 147
3.1.3. Особенности кинетики реэкстракции при низком содержании кислоты в экстракте 149
3.2. Кинетика реэкстракции азотной кислоты в системах с экстрагентом 151
3.3. Изменение межфазного натяжения при реэкстракции кислот 152
3.4. Влияние диспергирования водной фазы на кинетику реэкстракции 153
3.5. Кинетика реэкстракции кислоты в трехслойной системе 156
3.6. Влияние взаимного расположения фаз на кинетику и интенсивность реэкстракции 157
3.7. О возможности возникновения неустойчивости Марангони 160
4. Ввлияние изменения величины межфазной поверхности на скорость реэкстракции
4.1. Взаимосвязь потока вещества и потока поверхности с позиций неравновесной термодинамики 162
4.2. Влияние периодического изменения площади межфазной поверхности на эффективность реэкстракции 166
4.2.1 .Эксперименты с установкой Л*21 166
4.2.2. Эксперименты с установкой №2 167
4.2.3. Влияние амплитуды качания ячейки на скорость реэкстракции 170
4.3. Влияние расширения поверхности раздела фаз на степень полноты реэкстракции 172
4.4. Изучение влияния контролируемого сужения межфазной поверхности на скорость реэкстракции кислоты 173
4.4.1. Результаты работы с установкой №3 173
4.4.2. Механизм влияния изменения размера межфазной поверхности на реэкстракцию 173
4.4.2.1.Влияние скорости изменения величины межфазной поверхности на реэкстракцию кислоты 174
4.4.2.2. Критериальная зависимость Sh=f(Re) 176
4.4.2.3. Механизм возникновения турбулентности при движении двухслойной двухфазной системы в вертикальной трубе переменного и постоянного сечения 180
4.4.3. Влияние сужения межфазной поверхности на индивидуальную реэкстракцию веществ различной природы 155
5. Взаимное влияние компонентов в экстракционных системах
5.1. Взаимное влияние некоторых пар кислот при совместной экстракции 187
5.2. Взаимовлияние потоков при совместной реэкстракции 191
5.2.1. Совместная реэкстракция кислот в динамических условиях 191
5.2.2. Совместная реэкстракция веществ в статичных условиях 194
Заключение 197
