10.7.1 Extrakce fenolu z vody butylacetátem

Fenol(3) se z odpadních vod extrahuje butylacetátem(2). Rozdělovací konstanta fenolu mezi butylacetát(2) a vodu(1) má při teplotě 30 °C hodnotu vyplývající z rovnice

displaymath

kde (c3)B, popř. (c3)V udává koncentraci fenolu v butylacetátové, popř. vodné fázi v g dm−3. Jestliže odpadní voda obsahuje 20 g fenolu na 1 dm3, vypočtěte:
a) Množství butylacetátu, které musíme použít k extrakci, má-li se snížit obsah fenolu na 0,1 % původní hodnoty jednorázovou extrakcí.
b) Kolikrát je nutno provést extrakci s použitím 100 cm3 butylacetátu, chceme-li rovněž snížit obsah fenolu na 0,1 % původní hodnoty. Vypočítejte také koncentraci fenolu ve vodě po každé extrakci.

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

Výsledek

a) V2 = 18,16 dm3
b) n = 4,   m1 = 3,076 g/dm3,    m2 = 0,471 g/dm3,   m3 = 0,0724 g/dm3,  m4 = 0,0112 g/dm3

Řešení

a) Z látkové bilance a z definice rozdělovacího koeficientu KN plyne

displaymath

kde mo označuje hmotnost extrahované látky v původním roztoku o objemu V, V2 je objem použitého čistého extrakčního činidla, KN rozdělovací koeficient (Nernstova konstanta), m1 hmotnost extrahované látky, která zůstává v původním rozpouštědle. V našem případě dosadíme V = 1 dm3, KN = 55, mo = 20 g, m1 = 0,02 g a ze vztahu (10.61) získáme

displaymath

b) Budeme-li extrahovat i−krát vždy stejným množstvím čistého extrakčního činidla o objemu V2, potom v původním rozpouštědle zůstane po i−té extrakci fenol o hmotnosti

displaymath

Použijeme-li k extrakci pokaždé 100 cm3 butylacetátu, pak počet extrakcí nutný k dosažení zbytkové hmotnosti fenolu mi = 0,02 g, bude

displaymath

Prakticky bude tedy potřeba extrahovat 4 krát, přičemž hmotnost fenolu v odpadní vodě po jednotlivých extrakcích dosáhne hodnot

displaymath

Spotřeba extrakčního činidla je v tomto případě 18,16/0,40$..$(!) menší než při jednorázové extrakci.