Continuidad acuosa

LABORATORIO 1

Separación DE FASES

OBJETIVO

 Estudiar el efecto de la agitación mecánica (RPM), razón de fase (O/A) y continuidad de fase, en relación al tiempo de separación de las fases orgánica y acuosa.

 Introducción

 La SX es una operación de transferencia de masa de un sistema de dos fases liquidas. Se basa en el principio de que un soluto, ion metálico, se puede distribuir entre dos solventes inmiscibles, uno acuoso y otro orgánico, en proporciones que varían según las condiciones de la solución acuosa.

Es el proceso en el cual una solución acuosa que contiene una mezcla de iones, se pone en contacto con una fase orgánica, inmiscible, que a su vez contiene un reactivo selectivo que es capaz de extraer hacia esa fase por lo menos uno de los metales de la fase acuosa.

Esta reacción es reversible, de modo que el metal puede ser re-extraído posteriormente a otra fase acuosa más concentrada  pura respecto al metal, mientras que  paralelamente el reactivo orgánico es regenerado pera ser utilizado nuevamente.

CONCEPTOS ESCENCIALES

Solución rica (PLS):

Es la fase acuosa que a través de una operación unitaria anterior (lixiviación), ha logrado solubilizar una especie de interés para el proceso.

Orgánico:

Es la fase formada por un solvente (diluyente), soluto(extractante, aldo o ceto) y modificadores.

Etapa de extracción

Etapa en que se contacta íntimamente mediante agitación el orgánico y el PLS, producíéndose la formación del órgano-metálico en la interface para su posterior traspaso a la fase orgánica.

Refino:

Solución acuosa resultante de la etapa de extracción con baja concentración de la especie de interés que es re-circulada a la etapa de lixiviación.

Orgánico cargado:

Es la solución orgánica que recibe la especie valiosa en la operación de intercambio de iones en liquido de la etapa de extracción.

Etapa de re-extracción:

Es la etapa del proceso en que se contacta íntimamente mediante agitación la solución orgánica y una solución acuosa de re-extracción, producíéndose la destrucción del órgano-metálico y la formación de una sal en la interface y posterior traspaso a la fase acuosa. Esta sal es totalmente soluble en agua e insoluble en la fase orgánica.

Orgánico descargado:

Es la solución orgánica con menor concentración de la especie de valor que abandona la etapa de extracción y es recirculada a la etapa de extracción. 

Solución de re-extracción o stripping:

Es la solución acuosa que recibe a la especie de valor en la etapa de re-extracción, llevándola posteriormente a la etapa de electro obtención.

Separación DE FASES Y ARRASTRES

 Los arrastres tanto de acuoso al orgánico cargado como de la fase orgánica en el refinado y en el electrolito rico, son de suma relevancia puesto que generan problemas operacionales y de contaminación afectando posteriormente en el proceso de EW.

Los niveles de arrastre, son una respuesta de la eficiencia de la separación de fases, la cual esta influenciada por los siguientes factores.

• Flujo especifico
• Temperatura
• Continuidad de fase
• Grado de agitación
• Razón de fase, O/A interna
• Naturaleza de la fase orgánica
• Tasa de formación de borra.

 CONTINUIDAD Y ROMPIMIENTO DE FASE

 Después que el orgánico y el acuoso son contactados en el mezclador, esta dispersión fluirá a un decantador en que ambas fases coalescerán, de acuerdo con su densidad, formando nuevamente dos etapas continuas y perfectamente separadas una encima de la otra. Este fenómeno es conocido como rompimiento de fase.

 Cuando al agitar ambas fases, el acuoso está disperso en el orgánico se está en presencia de orgánico continuo. Si se tiene gotas de orgánico dentro de una fase acuosa, entonces se tiene acuoso continuo. La continuidad de fase es un factor importante de tener en cuenta en cualquier trabajo de SX. Las dispersiones en acuoso continuo son propensas a formar emulsiones estables, y por lo tanto, a producir arrastres físicos de orgánico.

LABORATORIO 2

ISOTERMA DE Extracción

OBJETIVO

Para la extracción, construir isoterma de distribución, curva de operación y determinar numero de etapas.

Introducción

Isotermas de extracción

Una isoterma es una curva que muestra la relación de dos variables a temperatura constante.

En SX existen  dos tipos de isotermas las de distribución y las de pH.

Isotermas de pH

Es una curva de equilibrio, que muestra la concentración de una especie química en el orgánico a distintos pH de la fase acuosa, manteniendo una relación volumétrica entre las fases que sea constante. Se grafica el pH de la solución acuosa en las abscisas y la concentración de las especies químicas en el orgánico en ordenadas. Se traza una curva pH/concentración para cada elemento, con esto se tendrá una familia de curvas muy valiosas para obtener las mejores condiciones de funcionamiento del reactivo.

Isoterma de distribución

Un Programa de SX debe partir con una isoterma de distribución para la etapa de extracción y de re-extracción. (Isoterma de extracción y re-extracción respectivamente).

Es una curva de equilibrio que muestra la concentración de una especie química en el orgánico y en la fase acuosa, a una relación volumétrica entre ambas fases dada y a temperatura constante.

La concentración de la fase acuosa es graficado en las abscisas y la concentración de la especie deseada en la fase orgánica en ordenadas.

Diagrama de McCabe Thiele

Este diagrama es una grafica de operación que combina los siguientes elementos:

• Una isoterma de distribución, diagrama para cualquier caso, para extracción y re extracción
• Una curva de operación cuya pendiente es igual a la relación O/A
• La concentración de la especie química de interés en la fase acuosa en abscisas y en la fase orgánica en ordenadas.
• La cantidad de etapas necesarias para cumplir con ciertas condiciones de operación dadas

Construcción:

• Construir una isoterma de distribución (curva de equilibrio)
• Definir la relación O/A con que se trabajara
• Con la relación O/A y el porcentaje de extraccionasumido en la operación, se puede trazar la curva de operación, en el que el primer punto es: concentración, solución rica y concent. O. Cargado.
• Se traza una línea recta entre el primer punto y la curva de equilibrio, luego una en forma vertical hasta la recta de operación, este escalón constitye una etapa de operación. Se sigue con los escalones hasta que se llegue a lo mas próximo posible a la concentración deseada de refino.

De lo anterior se obtiene:

• Concentración del orgánico cargado
• Numero de etapas necesarias para cumplir con las condiciones de operación
• Concentración de refino obtenido al definir un numero de etapas finito
• Eficiencia por etapa y recuperación global de la especie valiosa en la operación.

%CuPLS=(6,25*gasto)/vol. Muestra

O[OD]+A[PLS]=O[OC]+A[REF]

OyA= vol.Sol org y acu.

[OD]=conc.Org.Desc. Q'entra a la extr.

[PLS]=conc.Sol.Acu. Entrante rica en Cu

[REF]=conc.Ref.Result.(A.Quim)

[OC]=con.Cu.Org (lo k se despeja)