งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

Extraction Theory of Phase-contact Methods สมศักดิ์ ศิริไชย ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "Extraction Theory of Phase-contact Methods สมศักดิ์ ศิริไชย ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Extraction Theory of Phase-contact Methods สมศักดิ์ ศิริไชย ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา

2 Single Equilibrium ให้ V = ปริมาตร c = ความเข้มข้นทั้งหมดของทุกรูปแบบของ สารที่สนใจ 1 = organic phase 2 = aqueous phase

3 พิจารณาการสกัดก่อนและหลังสมดุล

4 การเกิดพาร์ติชั่นของตัวถูกละลาย (Solute Partitioning) ที่สมดุล อัตราส่วนของความเข้มข้นทั้งหมดของ solute ในสองเฟส สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ (7) D = Distribution ratio c 1 = ความเข้มข้นของ solute ใน organic phase c 2 = ความเข้มข้นของ solute ใน aqueous phase

5 พบว่าปริมาณจริงของ solute ที่อยู่ในแต่ละเฟสขึ้นกับ ปริมาตรของเฟส หรือ ‘ phase volume ’ ให้ solute มีความเข้มข้น c (mol L -1 ) และมีปริมาตร V (liter) จะได้ว่า โมลของ solute ใน phase 2 = (8) โมลของ solute ใน phase 1 =(9) โมลของ solute ใน phase 2 หลังสมดุล = (10) c0V2c0V2 c0V1c0V1 c2V2c2V2

6 พิจารณาสัดส่วน solute ในแต่ละเฟสหลังสมดุล ให้ p = สัดส่วนของ solute ใน phase 1 หลังสมดุล = (11) q = สัดส่วนของ solute ใน phase 2 หลังสมดุล = (12)

7 กำหนดให้ ‘ the volume ratio ’, V r = V 1 /V 2 ดังนั้น p และ q สามารถแสงในเทอมของ D และ V r : (13) (14) ถ้ารู้ D ประสิทธิภาพของการสกัดแบบขั้นเดียว (single-stage extraction) มีค่าเท่ากับ p จาก (13) ค่า p สามารถเพิ่มขึ้น โดยการเพิ่ม V r

8 การรายงานผลของการสกัด จะรายงาน p ในรูป เปอร์เซ็นต์ ดังนั้น เปอร์เซ็นต์การสกัด = E = 100p(15) (per cent extracted) ตัวอย่าง คำนวณความเข้มข้นและปริมาณของ acetanilide ในแต่ละเฟส หลังทำการสกัด acetanilide เข้มข้น M ปริมาตร 100 mL ด้วยอีเธอร์ 100 mL กำหนด D = 3.0 และถ้าใช้อีเธอร์ 1 L ผลการสกัดจะเป็นอย่างไร

9 วิธีทำ สกัดด้วยอีเธอร์ 100 mL จากสมการที่ใช้ในการหา p และ q ต้องรู้ D และ V r

10 โมลของ acetonilide ในเฟสอีเธอร์ โมลของ acetonilide ในเฟสน้ำ

11 ความเข้มข้นของ acetanilide ในอีเธอร์ ความเข้มข้นของ acetanilide ในน้ำ

12 ถ้าทำการสกัดโดยใช้อีเธอร์ 1000 mL เห็นว่าประสิทธิภาพการสกัดเพิ่มขึ้นจาก 75% เป็น 97% ถ้าปริมาตรของอีเธอร์เพิ่มขึ้นจาก 100 mL เป็น 1000 mL

13 Repeated-Equilibrium Stepwise partitioning of the solute

14 p q (fractional amounts of solute in each phase) before equilibration after equilibration (all of solute in lower phase) (no solute in upper phase) First stage (fresh upper phase) p q Second stage pq q2q2 n th stage Third stage 0 q2q2 pq 2 q3q3 0 q n-1 pq n-1 qnqn Solute partitioning in a repetitive extraction scheme.

15 จากแผนภาพการสกัด ถ้าทำการสกัด n ครั้ง ปริมาณ solute upper phase: pq n-1 x (initial amount of solute) = (16) lower phase: q n x (initial amount of solute) = (17) pq n-1 c 0 V 2 qnc0V2qnc0V2

16 ความเข้มข้นของ solute upper phase: lower phase:

17 ดังนั้นปริมาณ solute ที่สกัดได้ จะเท่ากับ ผลรวมปริมาณ solute ทั้งหมดใน upper phase หรือ ปริมาณ solute ที่อยู่ใน lower phase ณ เริ่มต้นลบด้วย ปริมาณ solute ที่เหลือใน lower phase หลังจากการ สกัดครั้งสุดท้าย นั่นคือ (p + pq + pq 2 + … + pq n-1 )C 0 V 2 = (1-q n ) c 0 V 2 (18)

18 ตัวอย่าง คำนวณความเข้มข้นและปริมาณของ acetanilide ในแต่ละเฟส เมื่อสกัด acetanilide เข้มข้น M ปริมาตร 100 mL ด้วยอีเธอร์ ซ้ำ 10 ครั้ง ๆ ละ 100 mL กำหนด D = 3.0 จากตัวอย่างก่อนหน้านี้ สกัด 1 ครั้ง ด้วย 100 ml อีเธอร์, E = 75% สกัด 1 ครั้ง ด้วย 1000 ml อีเธอร์, E = 97%

19 เริ่มต้นคำนวณที่ n=5 upper phase: mole of acetanilide = contains fraction pq 4 pq 4 c 0 V 2 V1V1 c 1 = = (2.9x10 -6 ) / (0.1) = 2.9x10 -5 M

20 upper phase:contains fraction q 5 mole of acetanilide = q5c0V2q5c0V2 = (9.8x10 -4 )(10 -2 )(0.1) = 9.8x10 -7 c 2 = = (9.8x10 -4 )(10 -2 ) = 9.8x10 -6 M q5c0q5c0

21 หลังจากการสกัด 10 ครั้ง คำถาม คือ มี acetanilide ถูกสกัดไปในเฟสน้ำเท่าไร lower phase มี fraction = q 10 ดังนั้น fraction ทั้งหมดของ acetanilide ที่ถูกสกัด : = 1 - q 10 = 1 – (1/4) 10 = = หรือ E = %

22 E ของการสกัด 5 ครั้ง = 100(1 - q 5 ) = 100( x10 -4 ) ~ 100(0.999) = 99.9% พิจารณา E (n=5)

23 Maximum possible efficiency พิจารณานิยาม q (13) จาก (13) สามารถแสดง fraction ของ solute ที่ยังไม่ ถูกสกัดหลังสกัดไป n ครั้ง ซึ่งมีปริมาตรรวมของ ตัวสกัด  V 1 โดยแต่ละครั้งของการสกัดจะใช้ ปริมาตรของตัวสกัด  V 1 /n ในสมการ (19)

24 (19) กรณี  V 1 = 5V 2, D = 1 เมื่อพลอตกราฟระหว่าง E และ n จะได้ดังแสดง

25 b a number of extraction, n % efficiency of extraction = 100(1-q n )  V 1 = 5V 2, D = 1

26 Extraction: Separation of two partitioned solutes

27 พิจารณาระบบการสกัดที่มี compound A และ B A จะแยกออกจาก B เมื่อค่า distribution ratio ของ สารทั้งสองต่างกันมาก D A = 32, D B = D A = 10 3, D B = 1 สกัด 1 ครั้ง, V r = 1 p A = 0.97, p B = 0.03 p A = 0.999, p B = 0.50 ถ้าความเข้มข้นเริ่มต้นของ A และ B เท่ากันในเฟส 2 A บริสุทธิ์ 97%, B ถูกสกัด 97% A บริสุทธิ์ 66%,B ถูกสกัด 50% Case 1 Case 2

28 สำหรับ V r = 1 การแยกของ A และ B จะดีที่สุดเมื่อ (20) เนื่องจากค่า D สัมพันธ์เฉพาะกับความเข้มข้นเพียง อย่างเดียว ดังนั้นสมการ (20) จึงควรเขียนในเทอม ของ p และ q และในเทอมของความเข้มข้นและ ปริมาตร ดังสมการ (21)

29 ...(21) จัดสมการ (21) ใหม่ได้ (22) (22) จาก (22) บอกว่าการแยกสามารถทำได้โดยการปรับ ค่า V r

30 Extraction: Countercurrent Extraction ‘ a method of multiple liquid-liquid extraction ’

31 The pattern of phase-transfer and equilibration in countercurrent distribution

32 Distribution of solute tube: p 1 = (p+q) 0 p q q pq q2q2 p2p2 p+q = (p+q) 1 q2q2 pq p2p2 pq 2 q3q3 2p2q2p2q 2pq 2 p3p3 p2qp2q p 2 + 2pq + q 2 = (p+q) 2 pq 2 2p2q2p2qp3p3 q3q3 2pq 2 p2qp2q pq 3 3p 2 q 2 3p 3 qp4p4 q4q4 3pq 3 3p 3 q 2 p3qp3q p 3 + 3p 2 q + 3pq 2 + q 3 = (p+q) 3 equilibration transfer

33 tube number = r =0123 n = 1 qp n = 2 q 2 2pqp 2 n = 3 q 3 3pq 2 3p 2 qp 3 The total solute fraction (F r,n ) in the r th tube after n transfers can be calculated from the general form of the bionomial expansion: (23)

34 จาก (23) แทนค่า p = D/(D+1) และ q = 1/(D+1) ลงไป จะได้ (24) (24) ‘ the greater the difference of the distribution of various substances, the better the separation between each other ’

35 Migration of solute อัตราการเคลื่อนที่ของ solute จากหลอดสกัดหนึ่งไปยัง หลอดสกัดหนึ่ง ขึ้นกับ fraction ของสารที่พาร์ติชั่นในเฟส เคลื่อนที่ solute หรือกล่าวว่าอัตราการเคลื่อนที่ต้องขึ้นกับ p ตามสมการ (25) r max = tube ที่มีความเข้มข้นของ solute มากที่สุดด้วย fraction p ในเฟสเคลื่อนที่ (mobile phase)

36 Degree of solute separation: resolution, R (26) = the number of the tube containing the highest concentration of A = the number of the tube containing the highest concentration of B (27)

37 จาก (26); (28) resolution เปลี่ยนตาม ถ้า R เพิ่มขึ้นด้วยแฟคเตอร์ x, n ต้องเพิ่มขึ้นด้วย แฟคเตอร์ x 2

38

39 Apparatus for Extractions A separatory funnel, used in single-batch extraction, containing two immiscible liquids that have been shaken together and allowed to separate.

40 Apparatus for Extractions A continuous liquid-liquid extraction apparatus. As shown, it is arranged for use with an extracting solvent denser than the liquid to be extracted. A lighter solvent can be employed if the solvent-return tube is removed and the fritted-glass disk funnel tube is placed in the extractor.

41 Apparatus for Extractions A Soxhlet extractor for the discontinous extraction of solids

42 Apparatus for Extractions Craig Extraction Apparatus A B The photograph A shows a unit consisting of five Craig-type tubes; any number of such units can be coupled together to give an extraction apparatus with several hundred tubes.


ดาวน์โหลด ppt Extraction Theory of Phase-contact Methods สมศักดิ์ ศิริไชย ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google