Экстракторы

Экстракцией называют процесс выделения интересующих компонентов из жидкого или твердого образца с применением избирательных растворителей (экстрагентов).

Экстракторы бывают жидкостными и твердофазными.

Жидкостные экстракторы

Жидкостной экстракцией называют процесс с использованием взаимно несмешивающихся или ограниченно растворимых компонентов, между которыми происходит процесс распределения экстрагируемых веществ. Результатом взаимодействия экстрагента и разделяемой смеси является две жидкости: экстракт и рафинат. Растворенное вещество переносится из одного растворителя в другой, и так как относительно друг друга два этих растворителя являются несмешивающимися или частично смешивающимися, и их легко впоследствии разделить.

Экстрактом называют обогащенное экстрагируемым компонентом раствор. Рафинат — это раствор, выделенный из смеси, в котором почти полностью удален целевой компонент.

Жидкостную экстракцию можно использовать в разделении, извлечении, концентрировании веществ в нефтепереработке, фармацевтике, энергетике, полиметаллической, горнодобывающей и химической промышленности.

Тип жидкостной экстракции зависит от глубины экстракции вещества из раствора, от требований к состоянию рафината и экстракта после проведения выделения. Но любой вид такой экстракции включает стадии смешивания растворителя и начальной смеси до уровня гомогенной эмульсии, а затем разделение образовавшейся смеси снова на отдельные растворы.

Методом экстракции можно извлекать и концентрировать полиароматические углеводороды, хлороорганические вещества, нефтяные компоненты, тяжелые металлы и прочие загрязняющие вещества из воды при помощи органических растворителей. Он применяются также при извлечении продуктов ферментации (аминокислот, стероидов, антибиотиков).

Процесс экстракции осуществляется в плоскодонных или круглодонных колбах, в делительных воронках и других емкостях, оснащенных мешалками, с помощью которых начальная смесь путем перемешивания переводится в эмульсии для более полной экстракции за счет более плотного контакта растворителя с целевым раствором.

Экстракторы жидкостные в каталоге Диаэм имеют две основные модификации.

• с фторопластовой мешалкой турбинного типа для создания ускоренных потоков раствора по радиусу перемешивания, что позволяет обеспечить гомогенное распределение растворителя по всему объему пробы. Используются для выделения полиароматических углеводородов, хлороорганических соединений, нефтяных продуктов и тяжелых металлов.
• с лопастной мешалкой, интенсифицирующей теплообмен при создании эмульсий. Применяются для экстракции хлористых солей из нефтяных продуктов при помощи воды.

Жидкостные экстракторы имеют очевидные достоинства, среди которых можно перечислить следующие:

• наличие в комплекте делительной воронки (объемом 500-1000 мл).
• оснащение блоком управления с жидкокристаллическим экраном, с функцией запоминания настроек, с защитой двигателя от нагрева и перегрузок.
• возможность использования в качестве мешалок.
• использование низких температур процесса, соответственно, меньшие энергозатраты (по сравнению, например, с процессом выпаривания).

Высокоселективные экстрагенты способны обеспечить глубокое извлечение нужного компонента. Для некоторых задач проходит элементарный способ извлечения веществ: промывка, осуществляемая при помощи экстрагента, которая проводится в делительной воронке один или несколько раз подряд.

Твердофазная экстракция (ТФЭ)

Твердофазная экстракция — процесс разделения твердых смесей с применением твердых сорбентов. Подготовка образцов проводится путем повышения концентрации и отсоединения целевого компонента (аналита) при помощи твердофазных сорбентов, в элюировании (экстракции) растворителями на последующей стадии.

Подробная схема процесса ТФЭ есть в разделе Экстракция твердофазная (под давлением, вакуумная).

ТФЭ сокращает время на подготовку проб, снижает количество используемых растворителей, улучшает качество анализа и повышает его точность. Метод применяется для очищения образцов от ненужных примесей, для концентрирования компонентов пробы, для перевода компонентов образца на другую матрицу.

ТФЭ подходит для сложных веществ: сточных вод, напитков, органических и водных растворов, при помощи метода также изучают биологические жидкости (кровь, моча).

Автоматизированные твердофазные экстракторы рекомендуются при наличии значительных объемов исследуемого вещества (от 10 мл) и при большом потоке анализов в лаборатории.

Экстракторы для твердых веществ используются во многих отраслях:

• в лабораториях надзорного типа, например, в клиниках, в криминалистике (для поиска и создания воспроизводимых методов пробоподготовки повышенной эффективности);
• в системах экологического контроля (определение наличия и концентрации нефтепродуктов, пестицидов и гербицидов, пластификаторов и прочих веществ в образцах);
• в фармацевтике (экстракция ингредиентов из расфасованной воды, из систем доставки и упаковки медикаментов, выделение активных компонентов в растворах);
• на производстве продуктов питания (изучение и определение витаминов, продуктов ферментации, стероидов и антибиотиков, загрязнителей воды, остаточных удобрений, диабетических добавок и т.п.).

Существует метод ТФЭ под вакуумом. Такое экстрагирование осуществляется в герметичных емкостях, разрежение воздуха осуществляется посредством насосов. Крышки емкостей оснащены запорными кранами с разъемами Luer (Луер), которые служат для присоединения картриджей для ТФЭ. За счет разницы в давлении в атмосфере и внутри емкости раствор проходит через патрон в емкость. Скорость протекания можно регулировать посредством изменения параметров давления внутри емкости: чем более разреженным становится воздух в емкости, тем сильнее ускоряется поток. Растворы с анализируемыми компонентами и экстрагентами пропускаются через картридж под давлением 0-670 мбар.

Также экстракцию можно проводить под давлением. Такие приборы позволяют осуществлять экстракцию с твердыми и полужидкими пробами с применением минимального количества растворителей. Процесс экстрагирования проводится при повышенном давлении и высокой температуре. Смесь подается в экстракционные ячейки при помощи давления (до 150 бар), создаваемым насосом, где она нагревается до температуры до +200 ˚С. Выделяемый компонент поступает в специальный коллектор.

Экстракторы, работающие при высоком давлении, позволяют одномоментно выделять до 6 образцов. Они характеризуются минимумом расхода растворителей, и обеспечивает высокую степень воспроизведения реакций. Применяемый принцип в параллельной экстракции ускоряет работу с образцами, позволяя экстрагировать одновременно несколько образов (до 4 за 20-минутный цикл).

Экстракторы для твердых веществ необходимы для исследования жиров, липидов, остаточных количеств продуктов питания и их загрязнителей. Их используют в текстильной и фармацевтической промышленности, на производствах, где актуально выделять полимерные примеси.