Extraktion (von lat. extrahere „herausziehen“) ist ein physikalisches Stofftrennverfahren, bei dem mit Hilfe eines Extraktionsmittels (ein Lösungsmittel, gegebenenfalls erwärmt) eine Komponente aus einem festen oder flüssigen Stoffgemisch, dem sogenannten Extraktionsgut, gelöst wird: Das Lösungsmittel zieht den in ihm besser löslichen Stoff aus dem Gemisch.

Die Extraktion

Warum trennen sich zwei Flüssigkeiten überhaupt?

• Polare Stoffe • Ein polarer Stoff besteht aus polaren Molekülen,

welche sich durch ein permanentes elektrisches Dipolmoment (Elektronegativität) auszeichnen.

• Polare Stoffe lösen sich gut in polaren Lösungsmitteln (wie z. B. Salze in Wasser). Die Löslichkeit ist umso besser, je ähnlicher die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen des Lösungsmittels und zwischen denen des gelösten Stoffes sind.

• Unpolare Stoffe• Ein unpolares oder apolares Molekül dagegen

besitzt kein permanentes Dipolmoment.• Unpolare Stoffe lösen sich gut in unpolaren

Lösungsmitteln (organische Stoffe in Benzol oder Äther). Die Löslichkeit ist umso besser, je ähnlicher die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen des Lösungsmittels und zwischen denen des gelösten Stoffes sind.

Warum trennen sich zwei Flüssigkeiten überhaupt?

Beispiel

Extraktion der Stoffe Brom und Jod mit Hexan (bei der Nachweisreaktion für Bromid und Jodid in der Analytischen Chemie): Brom und Jod sammeln sich nach dem Schütteln im oben schwimmenden Extrakt, der Hexanphase (Brom orange, Jod rosaviolett)

Extraktion als Chemisches Verfahren

Die Füllkörperkolonne:

• Die Füllkörperkolonne besitzt oben und unten ein Rohr das am Ende zu ist und viele kleine Bohrlöcher hat.

• Oberhalb des unteren Rohres wird ein Sieb eingesetzt, das die Füllkörper zurückhält.

• Danach wird die Kolonne mit Füllkörper gefüllt.

• Ein Füllstands Messgerät soll dafür sorgen das die zwei getrennten Phasen auf einen Niveau bleiben und Regelt den Ausfluß der Trägerflüssigkeit.

• Jetzt kann die Kolonne Betrieben werden.

Extraktion als Chemisches Verfahren

Das zu extrahierende Flüssigkeitsgemisch (Extraktionsgut)

Lösemittel

Diffusion (Vermischung; das Lösemittel wandert durch das Extraktionsgut hindurch)

Extraktlösung (Lösemittel mit Extrakt Beladen)

Trägerflüssigkeit (von der Last des Extraktes befreit; Ausgelaugt)

„Hier geschieht ein Wunder“

Füllkörper

Füllkörper gibt es je nach Einsatzzweck aus den verschiedensten Materialien, z. B. rostfreiem Stahl (meistens in der Chemie), Kunststoffe aller Art (meistens für Bewuchskörper für biologische Wasseraufbereitung) oder Keramik.

Kolonne mit Raschig – Ringen.

Stand RegelungDie Messsonde mißt die Leitfähigkeit der Flüssigkeiten und gibt der Steuereinheit 4 – 20 mA weiter. So wird die Trennschicht zwischen 0 – 300 mm Höhe geregelt.

Wie hoch muß eine Kolonne sein?

Wie gut sich ein Stoff in einem anderen Löst, hängt von der Löslichkeit in Abhängigkeit der Temperatur ab.

Bei technischen Extraktionen rechnet man bei den Stoffgehalten mit der Beladung, einem Massenverhältnis. (Die X und Y Werte für ein Diagramm werden bei Versuchen im Labor ermittelt!)

Beladung Extraktionsgut:

X =Masse Extrakt im Extraktionsgut (mEE)

Masse des Extraktionsgutes (mE)

Beladung Lösemittel:

Y =Masse Extrakt im Lösemittel (mEL)

Masse des Lösemittels (mL)

Im Grunde nichts anderes wie die bekannte Formel:

w =Masse Reinstoff (mr.s.)

Masse Lösemittel (mLM.)

BeispielaufgabeAufgabe aus dem Buch „Technische Mathematik für Chemieberufe“ Seite 286 unten.

hF = NTS HETP

hF = Säulenhöhe

NTS = theoretische Extraktionsstufenzahl

HETP = theoretische Trennstufenhöhe

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

X [kg/kg] Extraktionsgut

Y [

kg/k

g]

Lö

sem

itte

l

Gleichgewichts- kurve

Betriebsgerade

1. Stufe

2. Stufe

3. Stufe

4. Stufe

hF = 4 1,24 m

hF = 4,96 m

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!

Ich wünsche allen noch einen schönen

Tag.

Haushaltstipp

Wenn die Suppe versalzen ist ...

ein rohes Ei reinquirlen. Das Eiweiß wird einen Gutteil des Salzes aufnehmen und kann dann wenn es geronnen ist herausgenommen werden!