추출(Liquid-Liquid Extraction)

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2010.08.31 / 2019.12.24
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목차: 1. 실험목적

2. 이론배경

가. 배경 - 산업적 응용과 중요성

나. 추출 공정

1) 좋은 추제를 선택하는 방법

2) 추출의 장·단점

1) 용해도 곡선(solubility curve)

2) 분배 곡선(distribution curve)

3) 분배곡선의 종류

가) 분배곡선이 y=x 직선 아래쪽에 그려지는 경우

나) 분배곡선이 y=x 직선 위쪽에 그려지는 경우

4) 추제의 선택도 (selectivity)

5) 향류 다단 추출 (countercurrent multistage extraction)

6) 이론 단수 (향류 다단 추출)
가) 삼각도표상의 대응선의 수를 이용하는 방법

7) 최소 단수와 최소 추제량

가) 최소단수

나) 최소 추제량

다. GC(가스크로마토그래피)

1) 정성분석

2) 정량분석

가) 봉우리 높이 측정

나) 봉우리 면적의 측정

다) 검량선 작성

3. 실험방법

가. 실험장치

나. 실험순서

4. 실험결과
가. 검량선

1) (MIBK/아세톤+MIBK)의 질량비-면적비 그래프
2) (물/아세톤+물)의 질량비-면적비 그래프
가. 검량선

나. RPM 변화에 따른 순도

다. Flow rate 변화에 따른 순도

라. 탑의 종류에 따른 순도

마. 삼각도표를 이용한 이론 단수 구하기

5. 토의

6. Reference

본문내용: 용해도 곡선 윗쪽(dome형 외부)에 있는 임의의 점에 의해 그 조성이 표시되는 3성분 혼합물은 상분리가 일어나지 않고 전체가 균일한 단일 액상을 형성한다. 따라서 이러한 조성을 갖는 혼합물에는 추출 공정을 이용할 수 없다.
추질(A)의 농도가 추출상과 추잔상에서 서로 같아지는 점 P를 상계점(plait point) 또는 임계점(critical point)이라 한다. 상계점에서 대응선의 길이는 0이 되며, 이 상계점을 경계로 추제 성분이 많은 PE쪽(그림의 용해도 곡선의 좌측)이 추출상(extract)이고 원용매가 많은 곡선 PR쪽(그림의 용해도 곡선의 우측)이 추잔상(raffinate)이다. 각 대응선이 용해도 곡선과 만나는 두 점(E7,R7등)으로부터 수평 및 수직선을 그어 만나는 점(J7등)을 연결한 선을 공액선(conjugate line)이라 하며, 이 공액선은 용해도 곡선과 상계점에서 교차한다.

2) 분배 곡선(distribution curve)
추잔상에서의 추질의 농도(중량 분율)를 x, 추출상에서의 추질의 농도(중량 분율)를 y라 하여, x-y 곡선을 그리면, 초산- 벤젠 -물 계의 경우 아래 그림과 같다. 이 곡선을 분배곡선(distribution curve)이라하며 대응선의 자료로 이용된다. 이 분배 곡선은 추질의 농도가 낮은 부분에서 근사적으로 직선 관계가 성립하는데 이것을 분배 법칙이라 하며 다음과 같이 나타낸다.

여기서, K를 분배 계수(distribution coefficient)라 하며 추제의 능력을 판별하는 요소이다. 이 분배 법칙은 기체를 액체에 흡수하는 공정에서의 헨리의 법칙과 유사하다. 차이점은 추출에서 분배 법칙은 두 액체사이에서의 용질의 분배를 나타내는 반면 기체의 흡수에서 헨리의 법칙(Henry's law)은 기체와 액체 사이의 용질의 분배라는 점이다.

3) 분배곡선의 종류
분배곡선은 y=x 직선의 하부 또는 상부에 그려질 수 있다.

가) 분배곡선이 y=x 직선 아래쪽에 그려지는 경우

참고문헌: - 실험 매뉴얼
- 분석화학기기분석, 최재성, 동화기술, 2000
- Perry's chemical engineer's handbook 6th edition, Robert G. perry, section 15. Liquid-Liquid extraction
- Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., John-Wiley and Sons, New york (1978-1984)
- McCabe, Unit operations of chemical engineering(7th edit), McGRAW HILL

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