추출(Extraction)

추출_그림_수식.pptx

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1. 추출
  - 고체 또는 액체 형태의 원료 중에 함유된 가용성 성분을 용해하여 분리하는 조작(고-액 추출, 액-액 추출)

2. 추출 공정
  - 추제를 사용하여 추질을 선택적으로 분리하는 것
  - 추료(feed, 추출의 원료, 고체 또는 액체의 형태) + 추제(extraction solvent) = 추질(solute, 최종적 분리 물질) + 기타 성분
  - 추출상: 추제가 풍부한 상
  - 추잔상: 불활성 물질이 풍부한 상

액-액 추출

 

3. 삼각도표
  - A: 추질
  - B: 원용매(불활성 물질, 기타 성분)
  - S: 추제
  - C: 3성분계 혼합물의 조성
  - D: 추제와 추질의 혼합물 조성(추출상)
  - E: 추질과 원용매가 혼합된 원료(추료) 조성
  - F: 추제와 원용매의 혼합물 조성(추잔상)

 점 C는 각각의 변에서의 수직 거리에 의해 표시되며, 그 합은 1이다

4. 용해도 곡선

  - M7에서의 추출상(E)과 추잔상(R)의 중량 비 → 지레의 법칙

5. 분배 곡선

       K = y/x
         - K: 분배계수(분배율), 추제의 능력 판별 요소
         - x: 추잔상에서 추질의 농도
         - y: 추출상에서 추질의 농도

      * 분배법칙: 액-액 공정에서 용질의 분배 표현, 추질의 농도가 낮은 부분에서 근사적으로 직선 관계 성립, 기-액 흡수 공정에서 헨리의 법칙(기-액 공정에서의 용질의 분배)과 유사함.
             

6. 분배 곡선의 종류
1) x=y 직선 아래쪽에 그려지는 경우
  - 초산-벤젠-물의 3성분계: 추출상(벤젠)에서의 추질(초산)의 농도(y)가 추잔상(물)에서의 추질(초산)의 농도(x)보다 낮기 때문이다. → K<1, 대응선의 기울기는 (+)

2) x=y 직선 위쪽에 그려지는 경우
  - 비닐아세테이트-초산-물의 3성분계: 추출상(물)에서의 추질(초산)의 농도(y)가 추잔상(비닐아세테이트)에서의 추질(초산)의 농도(x) 보다 크다. → K>1, 대응선의 기울기는 (-)

7. 추제의 선택도
  - 선택도: 추제가 추질과 원용매로 분리하는 능력(추질은 가능한 많이 용해, 원용매는 적게 용해)

  - xA / xB: 추잔상 중량 분율
  - yA / yB: 추출상 중량 분율
  - β가 클수록 분리효과가 좋다. β 작을수록 추제를 많이 필요로 한다.
  - K는 1보다 작아도 추출 가능하나β는 반드시 1보다 커야 추출 가능
  - 상계점에서는 β =1 → 분리 불가능

8. 추제의 조건
 1) 선택도가 커야 한다.
 2) (증류에 의해) 회수가 용이해야 한다.
 3) 값이 싸고 화학적으로 안정해야 한다.
 4) 비점 및 응고점이 낮으며 부식성과 유독성이 적고 추질과 비중 차가 클수록 좋다.