Chiết một bậc có thể làm việc theo phương pháp gián đoạn hay liên tục
Theo sơ đồ gián đoạn, người ta cho dung dịch đầu F có nồng độ cấu tử cần tách
xF vào thùng với một lượng cần thiết, sau đó cho dung môi thứ G có nồng độ cấu tử cần
tách yG, rồi khuấy đến trạng thái cân bằng thì ngừng khuấy, để yên cho chất lỏng phân lớp ngay trong thiết bị này. Sau đó rót hết lớp pha nặng, rồi lớp pha nhẹ.
Còn theo sơ đồ làm việc liên tục thì hỗn hợp đầu F, dung môi thứ G được rót liên
tục vào thùng khuấy 1, ở đó dung dịch được khuấy liên tục và tháo liên tục vào thiết bị phân ly 2, ở đây được phân ly liên tục thành pha nặng và pha nhẹ và được tháo ra liên tục.
Hình 3.7. Chiết một bậc gián đoạn
(3.7)
Quá trình chiết một bậc có thể được biểu diến trên đồ thị tam giác (hình 3.9)
Theo số liệu kỹ thuật có hỗn hợp đầu F, nồng độ đã cho nên ta có tọa độ điểm F. Qúa trình trộn hỗn hợp đầu và dung môi thứ G xảy ra trên đường thẳng , tọa độ của điểm hỗn hợp N được xác định bằng tỉ lượng giữa lượng hỗn hợp đầu F và lượng dung môi thứ G theo quy tắc đòn bẩy:
Sau khi ngừng khuấy, dung dịch phân thành hai lớp là R và E. Theo số liệu
đường cân bằng ta sẽ có đường liên hợp RNE. Từ đó ta xác định được nồng độ của hỗn hợp raphinat và của dung dịch chiết.
Cũng theo đồ thị hình 3.9, khi tăng lượng dung môi thứ G thì lượng raphinat giảm. Tỷ lượng giữa hai pha raphinat và dung dịch chiết E được xác định theo quy tắc đòn bẩy:
Hình 3.8. Chiết một bậc liên tục
(3.9)
Lượng dung môi thứ G cực đại ứng với điểm N’:
Lượng dung môi thứ cực tiểu ứng với điểm N’’:
Với F = L + M - lượng hỗn hợp đầu, kg G – lượng dung môi thứ, kg
N = F + G – lượng hỗn hợp, kg R – lượng raphinat, kg
E – lượng pha chiết, kg
Nếu dung môi đầu L và dung môi thứ G hoàn toàn không tan lẫn hoặc tan lẫn rất ít vào nhau thì quá trình này có thể biểu diễn trên đồ thị – với là nồng độ cấu tử phân bố trong dung dịch trích( ); là nồng độ cấu tử trong raphinat ( ).
Ta có phương trình cân bằng vật liệu:
L. = L. + G.
Hay: = - +
Vì ta coi dung môi đầu L và dung môi thứ G không tan lẫn vào nhau; nồng độ của các pha đều biểu diễn bằng phần khối lượng tương đối nên = const; là một đại lượng biết trước nên phương trình 3.13a có dạng là phương trình đường thẳng:
= -a + b Với a = ; b = ; (3.10) (3.11) (3.12) (3.13) (3.13 a) (3.13 b) Thứ tự biểu diễn quá trình chiết
một bậc lên đồ thị – như sau: - Theo số liệu thực nghiệm vẽ
đường cân bằng = f ( ) - Xuất phát từ XF đã cho theo số liệu kỹ thuật vẽ đường = -a. + b
- Giao điểm giữa đường cân bằng và đường làm việc cho biết thành phần các pha ở trạng thái cân bằng.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ đồ thị hình 3.10 ta thấy: khi tăng lượng dung môi G thì raphinat thu được có nồng độ cấu tử phân bố X càng giảm. Nồng độ cực đại của cấu tử phân bố trong dung dịch chiết là max, tương ứng tgα → -∞ tức G → 0.
Đồ thị hình 3.9 và 3.10 cho thấy khi chiết một bậc thành phần của cấu tử phân bố trong raphinat R và trong dung dịch chiết E thu được ở trạng thái cân bằng không khác xa so với hỗn hợp đầu F. Bởi vậy để tăng cường hiệu quả của quá trình phân tách, người ta tiến hành chiết nhiều bậc.