Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik (TVT)

Kinetik des Stoffübergangs bei der Reaktivextraktion organischer Säuren

Dr.-Ing. Martin Roos

 

Die Gleichgewichte der Extraktion organischer Säuren aus wäßrigen Lösungen mit flüssigen Ionentauschern in verschiedenen Lösungsmitteln wurden in den vergangenen 30 Jahren ausführlich untersucht. Für die Auslegung von Extraktionskolonnen ist dies jedoch nicht ausreichend, da hier die Kinetik des Stoffübergangs der organischen Säuren von entscheidender Bedeutung ist.

In Rahmen der Untersuchungen wird die Kinetik des Stoffübergangs von organischen Säuren aus der wäßrigen Phase in eine organische Phase aus Tri-n-octylamin und Toluol ermittelt. Von besonderem Interesse ist der Einfluß von Salzen in der wäßrigen Phase, wobei Natriumchlorid als Testsalz dient. Dabei zeigte sich, das es zu einer erheblichen Veränderung der Extraktionkinetik durch die Zugabe von Natriumchlorid kommt. Dies resultiert zum einen aus der sich ergebenden Konkurrenzextraktion von Salzsäure und zum anderen aus dem damit verbundenen Auftreten des Natriumsalzes der organischen Säure in der wäßrigen Phase. Dadurch verschiebt sich der pH-Wert somit auch die Aufnahmebereitschaft der organischen Phase.

Experimentelle Aufbauten

  • 1. Diffusionsstrecke nach Taylor für die organische Phase
  • 2. Vibrationszelle nach Hancil zur Bestimmung der Reaktionskinetik
  • 3. Venturi-Düse mit schwebenden Tropfenschwärmen
  • 4. Extraktionkolonne des Typs Kühni (DN 60)

 

 

 

Modellvorstellungen

Zusätzlich zu üblichen diffusiven Widerständen in beiden Reaktionsphasen kommt eine reversible Stoffaustauschreaktion, die aufgrund der Grenzflächenaktivität des flüssigen Ionentauschers ausschließlich an der Phasengrenzfläche stattfindet. Zur Beschreibung des Stoffaustausches soll aufgrund des simultanen Stofftransports ein Multikomponentenansatz (z.B. Maxwell-Stefan) verwendet werden.

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