Universidad Técnica de Manabí

Facultad de ciencias Matemáticas Físicas y Químicas

Carrera de ingeniería Química

Trabajo en grupo de Operaciones Unitarias III

Integrantes:

García Pinoargote Gabriela

Solórzano Chávez Mariela

Toasa Vizuette Edison

Curso:

9no “E”

Profesor:

Ing. Carlos Moreira

Extracción Liquido-Liquido

La extracción (separación) líquido-líquido, también conocida como extracción con solventes (como el Thinner) o extracción con disolventes, es un proceso químico empleado para separar una mezcla utilizando la diferencia de solubilidad de sus componentes entre dos líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles (por ejemplo, agua y cloroformo, o éter etílico y agua).

En la extracción líquido-líquido se extrae del seno de un líquido A una sustancia (soluto) poniendo A en contacto con otro líquido B, inmiscible o parcialmente miscible con A, que tiene mayor afinidad por el soluto, pasando la sustancia del seno del líquido A al seno de B.

Con esta operación se busca concentrar un analito o bien separarlo de una matriz compleja o con interferentes

Ejemplo

El proceso de lixiviación líquido-líquido separa dos sustancias miscibles o polares (yodo+agua) entre sí por medio de una tercera sustancia, por ejemplo tetra cloruro de carbono, que sea miscible con la sustancia a extraer (yodo) pero no sea miscible con la sustancia de separación (agua).

Características del disolvente de extracción

La extracción selectiva de un componente de una mezcla disuelta en un determinado disolvente se puede conseguir añadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes condiciones.

 

Que no sea miscible con el otro disolvente. El agua o una disolución acuosa suele ser uno de los disolventes implicados. El otro disolvente es un disolvente orgánico.

Que el componente deseado sea mucho más soluble en el disolvente de extracción que en el disolvente original.

Que el resto de componentes no sean solubles en el disolvente de extracción. Que sea suficientemente volátil, de manera que se pueda eliminar fácilmente del

producto extraído mediante destilación o evaporación. Que no sea tóxico ni inflamable, aunque, desgraciadamente hay pocos disolventes

que cumplan los dos criterios: hay disolventes relativamente no tóxicos pero inflamables como el hexano, otros no son inflamables pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo, y otros son tóxicos e inflamables como el benceno.

Tipos de extracción Liquido-Liquido

Extracción líquido-líquido simple

Está formado por una unidad de extracción. En él, el disolvente y la alimentación se pones juntos en las cantidades que se estimen convenientes y se separan las dos fases formadas.Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relación de concentraciones del compuesto en cada disolvente es siempre constante, y esta constante es lo que se denomina:Coeficiente de distribución o de reparto (K = concentración en disolvente 2 / concentración en disolvente 1).

Es frecuente obtener mezclas de reacción en disolución o suspensión acuosa (bien porque la reacción se haya llevado a cabo en medio acuoso o bien porque durante el final de reacción se haya añadido una disolución acuosa sobre la mezcla de reacción inicial). En estas situaciones, la extracción del producto de reacción deseado a partir de esta mezcla acuosa se puede conseguir añadiendo un disolvente orgánico adecuado, más o menos denso que el agua, que sea inmiscible con el agua y capaz de solubilizar la máxima cantidad de producto a extraer pero no las impurezas que lo acompañan en la mezcla de reacción. Después de agitar la mezcla de las dos fases para aumentar la superficie de contacto entre ellas y permitir un equilibrio más rápido del producto a extraer entre las dos fases, se producirá una transferencia del producto deseado desde la fase acuosa inicial hacia la fase orgánica, en una cantidad tanto mayor cuanto mayor sea su coeficiente de reparto entre el disolvente orgánico de extracción elegido y el agua. Unos minutos después de la agitación, las dos fases se separan de nuevo, con lo que la fase orgánica que contiene el producto deseado se podrá separar mediante una simple decantación de la fase acuosa conteniendo impurezas. La posición relativa de ambas fases depende de la relación de densidades. Dado que después de esta extracción, la fase acuosa frecuentemente aún contiene cierta cantidad del producto deseado, se suele repetir el proceso de extracción un par de veces más.

Una vez finalizada la operación de extracción, se tiene que recuperar el producto extraído a partir de las fases orgánicas reunidas. Para ello, se tiene que secar la fase orgánica resultante con un agente desecante, filtrar la suspensión resultante y finalmente eliminar el disolvente orgánico de la disolución seca conteniendo el producto extraído por destilación o evaporación.Aunque normalmente la extracción se utiliza para separar el producto deseado selectivamente de una mezcla, a veces lo que se pretende con la extracción es eliminar impurezas no deseadas de una disolución.

Extracción líquido-líquido continúa

La extracción líquido-líquido simple, que es el procedimiento de extracción más utilizado en el laboratorio químico, se suele utilizar siempre que el reparto del compuesto a extraer en el disolvente de extracción es suficientemente favorable. Cuando eso no es así, y la solubilidad del compuesto a extraer en los disolventes de extracción habituales no es muy elevada se suele utilizar otro procedimiento que implica una extracción continua de la fase inicial (normalmente una fase acuosa) con porciones nuevas del disolvente orgánico de extracción.

Para evitar utilizar grandes volúmenes de disolvente de extracción, el proceso se hace en un sistema cerrado en el que el disolvente de extracción se calienta en un matraz y los vapores del disolvente se hacen condensar en un refrigerante colocado sobre un tubo o cámara de extracción que contiene la disolución acuosa a extraer. El disolvente condensado caliente se hace pasar a través de la disolución acuosa, para llegar finalmente, con parte del producto extraído, al matraz inicial, donde el disolvente orgánico se vuelve a vaporizar, repitiendo un nuevo ciclo de extracción, mientras que el producto extraído, no volátil, se va concentrando en el matraz.

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO MÚLTIPLE

Una mejora del proceso simple consiste en dividir el disolvente en varias partes y tratar la alimentación sucesivamente con cada una de ellas. En la figura se representa un sistema de tres unidades. La extracción del soluto es más completa que en el caso anterior y puede ser llevadas hasta los límites que se deseen aumentando el número de estadios. Este método es el corrientemente usado en el laboratorio.

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO MÚLTIPLE CONTRACORRIENTE

El método está basado en poner la alimentación, rica en soluto, en contacto con una disolución concentrada de este, o los refinados pobres en contacto con disoluciones tanto más diluidas cuanto menor es la concentración de aquellos.

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO DIFERENCIAL EN CONTRACORRIENTE

El método está basado en la diferencia de densidad de las dos fases que se forman para conseguir la marcha en contracorriente, la fase menos densa se introduce por la sección inferior de una columna de torre y la mas pesada por la parte superior.

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO CON REFLUJO

Cuando uno de los componentes de la alimentación es parcialmente miscible con el disolvente, solamente él puede ser obtenido puro, apareciendo en la otra fase una mezcla de los dos componentes.

El reflujo, que puede ser aplicado a una fase o alas dos simultáneamente tiene por objeto colocara a la fase que se trate en las condiciones más favorables para una mejor separación del componente a extraer.

EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

El equipo para la extracción líquido-liquido depende de la forma en que se realice el proceso. Cuando el sistema está formado por estadios, hay dos fases bien diferenciadas: mezcla íntima y separación posterior que a su vez presentan aspectos diferentes según el proceso sea continuo o discontinuo.

Los aparatos mezcladores, que consisten generalmente en tanques con dispositivos de agitación, deben proporcionar suficiente superficie de contacto durante un tiempo adecuado para que tenga lugar la transferencia de soluto.

1. Mezcladores: De los diversos tipos de aparatos empleados en la mezcla de materiales, los más utilizados en la extracción líquido-líquido son los agitadores y los mezcladores.

a) EXTRACTORES ANULARES ROTATORIOS:

Estos extractores, constan de un cilindro exterior estacionario, dentro del cual gira un cilindro concéntrico. El contacto liquido-liquido ocurre en el espacio anular entre los dos. Este es probablemente el tipo más simple de los extractores agitadores y ha despertado interés en el campo de los procesos con energía atómica por su sencillez y porque promete corto tiempo de residencia por etapa. Esto es necesario en la extracción de soluciones muy radioactivas para reducir al mínimo daños ala disolvente.

b) EXTRACTORES DE DISCO ROTATORIO:

Este extractor, inventado en Holanda posee varios “anillos estatores” horizontales, tabiques en forma de anillo que dividen el extractor en varios pequeños compartimientos cada uno de altura Hc. Una serie de discos, dispuestos en un eje central en cada compartimiento, giran para proporcionar la agitación mecánica.

2. Extractores Centrífugos:

Los extractores centrífugos aumentan la turbulencia y el grado de contacto por el empleo de elevadas velocidades de rotación.

a) EXTRACTOR PODBIELNIAK:

Indiscutiblemente son los más importantes de esta categoría. La rotación es entorno de un eje horizontal. El cuerpo del extractor es un tambor cilíndrico, cuya construcción interior puede variar considerablemente. En los primeros modelos, el tambor llevaba un pasaje de sección transversal rectangular y arrollado en una espiral de treinta y tantas vueltas por la cual, los líquidos, en las propias palabras del inventor “se deslizaban como dos serpientes que se acarician con amor a contracorriente”. Los modelos últimos constan de cilindros concéntricos, perforados con agujeros o hendiduras que sirven para el paso de ambos líquidos

b) EXTRACTOR LUWESTA:

Este extractor que gira en torno de un eje vertical, es variante del invento original de Coutor. Tiene tres etapas reales, de ordinario gira a 3800 rpm y su capacidad de flujo se acerca a 1300 galones/hora. Se usa más extensamente en Europa que en Estados Unidos, principalmente en la industria farmacéutica.

3. Columnas de destilación:

El tipo más corriente de aparato es el de columna, cuya sección viene fijada por los caudales que se deben manejar y cuya altura depende de la separación a conseguir. Lo mismo que en rectificación y absorción, los tipos más importantes de columnas son las de pulverización, de relleno y de platos. En la figura se especifican detalladamente dichas columnas de extracción.

TORRE DE EXTRACCIÓN DE PLATOS PERFORADOS

Las gotas del solvente ligero se dispersan, y tienden a elevarse.Las gotas dispersadas coalescente o se aglutinan debajo de cada plato y se vuelven a formar por encima de éste. El líquido acuoso pesado fluye hacia abajo en los platos, se pone en contacto con las gotas flotantes y después pasa por la bajada del plato hacia el plato inferior.

TORRES DE EXTRACCIÓN EMPACADAS Y DE ROCÍO

El líquido pesado entra por la parte superior de la torre de rocío, llena la torre, lo que constituyendo la fase continua y fluye hacia afuera, por el fondo.El líquido ligero entra a través de un distribuidor en el fondo, que lo dispersa hacia arriba en forma de rocío de gotas pequeñas.El líquido ligero se aglutina en la parte superior y fluye hacia afuera.

Ventajas y desventajas de los diferentes equipos de extracción

FACTORES QUE AFECTAN A LA EXTRACCIÓN

La composición de la alimentación, se ve afectado directamente con el gradiente de concentración

La temperatura de operación, ya que puede desnaturalizar el principio activo, además afecta a parámetros como: viscosidad y solubilidad.

La presión, ya que puede verse afectada por los esfuerzos cortantes. La velocidad de flujo, en flujo turbulento se mejora la extracción ya que hay más

contacto entre las fases. El grado deseado de separación, porque mientras más etapas más costo. La elección del disolvente, se ve afectada por los extractos. La formación de emulsiones y espumas, una tensión interfacial demasiado baja

podría crear emulsiones (mezclas de dos o más líquidos inmiscibles entre sí) muy estables y no poder separar las fases en mucho tiempo, mientras que las espumas se forman por la inclusión de gases en el proceso.

ELECCION DEL SOLVENTE

No tóxico Barato (depende de la eficiencia). Fácil de recuperar. Afinidad por el soluto / Mezcla. Inmiscible en el líquido portador Poseer una densidad distinta de la alimentación para que separación de fases sea

sencilla.

APLICACIONES DE LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

Industria bioquímica, separación de antibióticos y recuperación de proteínas de sustratos naturales.

Extracción de metales como la recuperación del cobre de soluciones amoniacales, separaciones de metales poco usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles gastados.

Industria química inorgánica, recuperar compuestos como: ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de soluciones acuosas.

Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho.

Recuperación de productos sensibles al calor. Recuperación de compuestos orgánicos del agua como formaldehido, ácido fórmico

y ácido acético.

Bibliografía

http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extraccio_tip.html#10

http://procesosbio.wikispaces.com/Extracci%C3%B3n+liquido-liquido

www.ecured.cu/index.php/Extracción_Líquido-Líquido

https://www.google.com.ec/?gfe_rd=cr&ei=fm-pVb_zCsaYoAWs5IGoAQ&gws_rd=ssl#q=metodos+de+extraccion+liquido+liquido