WikiDer > Extraktion (Chemie)
Extraktion ist eine Trenntechnik, bei der Stoffe von einem Material getrennt und auf ein anderes übertragen werden Phase. Der Übergang der Materie erfolgt durch die Differenz in Affinität oder Chemisches Potential zwischen den beiden Phasen bis a thermodynamisches Gleichgewicht wurde festgelegt. Extraktionen werden daher häufig in Präparaten verwendet (präparative Extraktion) oder als chemisches Trennverfahren. Bei der Extraktion geht es um die Löslichkeit eines Stoffes.
Extraktionen kommen in der chemischen Industrie ebenso zum Einsatz wie bei Analysen oder beim Trennen von Chemikalien aus Materialien biologischen Ursprungs, aber auch im Alltag, zum Beispiel beim Setzen Kaffee. Es gibt verschiedene Arten von Extraktionen:
- Liquid Liquid Extraction (LLE) oder Flüssig-Flüssig-Extraktion
- Fest-Flüssig-Extraktion (SLE)
- Feststoffgasextraktion (SGE)
- Flüssiggasextraktion (LGE) oder Flüssiggasextraktion
Die Geschwindigkeit einer Extraktion (Setzzeit für das Gleichgewicht) wird unter anderem durch die determined Diffusionsrate des zu extrahierenden Stoffes.
Arten von Extraktionen
Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE)
In dem Flüssig-Flüssig-Extraktion bekomme nicht zwei oder schlecht mischbar Flüssigkeiten zusammen schütteln. In den Flüssigkeiten vorhandene Substanzen teilen sich dann basierend auf der Differenz des chemischen Potentials µ oder der Affinität für die Fließphase zwischen den beiden Flüssigkeiten auf. Das Verhältnis ihrer Konzentrationen in beiden Phasen wird dann so, dass das Potential in beiden Flüssigkeiten gleich wird. Zum Beispiel kann man Phenol aus Wasser extrahieren durch Toluol durch Mischen und schließlich Trennenlassen der Phasen eine Emulsion zu bilden. Da sich Phenol in Toluol besser löst als in Wasser, geht ein Großteil des im Wasser vorhandenen Phenols auf das Toluol über.
Die Verteilung eines gelösten Stoffes nach dem Ausschütteln mit einem Lösungsmittel hängt von einer Konstanten ab. Die sogenannte "Verteilungskonstante", sie ist für jeden Stoff mit einer anderen Art von Lösungsmittel unterschiedlich. Schließlich kann die Verteilung eines Stoffes zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten als Gleichgewicht betrachtet werden.
Die Extraktion ist in der organischen Synthese weit verbreitet. LLE verwendet normalerweise a Scheidetrichter.
Fest-Flüssig-Extraktion (SLE)
Bei der Fest-Flüssig-Extraktion wird ein Feststoffgemisch mit einer Flüssigkeit vermischt. In der Flüssigkeit gut lösliche Stoffe im Feststoffgemisch sind enthalten. Wenn die Stoffe aus der Flüssigkeit in den Feststoff extrahiert werden, spricht man von Festphasenextraktion (SPE) oder Feststoffextraktion. Der Feststoff ist oft in einem kleinen Röhrchen (Säule) enthalten und die Flüssigkeit wird durch dieses Röhrchen geleitet (gesaugt oder gepresst).
Ein Beispiel für SLE aus dem Alltag ist das Kaffeekochen. Heißes Wasser wird über gemahlene Kaffeebohnen geleitet, damit die Kaffeearomen und andere Stoffe aus den Kaffeebohnen, wie z Koffein, in die flüssige Phase übergehen.
Eine wichtige industrielle Anwendung der Extraktion ist die Gewinnung von Öl aus bereits gepressten Saaten oder Bohnen unter Verwendung von Hexan oder weniger schädlich Heptan.
Feststoffgasextraktion (SGE)
Bei der Feststoffgasextraktion werden meist flüchtige Produkte isoliert, die in geringen Konzentrationen in einer Gasphase vorliegen. Dabei werden die Produkte vom Feststoff adsorbiert, wonach der Feststoff (das Adsorbens) oft durch Erhitzen regeneriert wird, wodurch die aufgenommenen Stoffe wieder freigesetzt werden.
Ein typisches Beispiel für SGE ist die Luftreinigung durch Absaugung von Schadstoffen aus Abgasen durch Aktivkohle. Ein typisches Beispiel für SGE aus dem Alltag ist der bekannte Geruchsfresser.
Flüssiggasextraktion (LGE)
Gas-Flüssig-Extraktion wird niemals als Gasreinigungsverfahren verwendet. Es gibt zwei Versionen:
- Die Gasphase wird unten über einen Bubbler in ein Reaktorgefäß geleitet. Beim Aufstieg durch die Flüssigkeit wird ein Teil der Gase in die Flüssigkeit aufgenommen. Oben kann das Gas frei entweichen. Die Flüssigkeit wird nur oben eingefüllt und unten wieder ausgetragen. Dieses Verfahren ist besonders für den Einsatz im kleinen Maßstab geeignet. Bei größeren Mengen ist oft der Widerstand im Bubbler oder der notwendige Druck ein Problem. Im Labormaßstab kann eine Flüssiggasextraktion mit a Gaswaschflasche.
- Wenn eine höhere Geschwindigkeit erforderlich ist, können Sie sich auch für eine Art Duschkabine entscheiden: Das Gas tritt wieder von unten ein. Die Flüssigkeitszufuhr erfolgt von oben über Düsen.
Durch Einstellen der Zusammensetzung der Flüssigkeit ist es möglich, bestimmte Komponenten aus dem Gasgemisch zu isolieren. Eine Lösung von Natronlauge enthält Komponenten wie SO2 und co2 gut absorbieren, aber NH3 kaum, während für eine Salzsäurelösung genau das Gegenteil der Fall ist. Das liegt daran, dass SO2 und co2 beide sind eine Säure, die gut mit der basischen Natronlauge reagiert. NH3 ist eine Base und reagiert gut mit der sauren Salzsäurelösung.