Материальные балансы в этом случае будут

N = K +P; О = L + Р; T = Q + P откуда N - K = O – L = T – Q = P

Отсюда выводится имеющее большое применение свойство треугольной диаграммы: если разность количеств любых двух смесей компонентов А, В и С есть величина постоянная, то на треугольной диаграмме прямые, соединяющие точки, выражающие составы этих смесей (на рис. 4, а точки К и N, L и О, Q и Т), пересекутся в одной точке (Р), называемой полюсом экстрагирования.

Полюс экстрагирования может оказаться вне диаграммы (например, точка Р' на рис. 4, б). В этом случае состав, выражаемый этой точкой, является гипотетическим, так как лежит вне реальных пределов.

Кривые равновесия фаз в треугольных диаграммах

На рис. 5 представлена типовая тройная система, причем компоненты А и В, а также В и С неограниченно растворимы друг в друге, а компоненты А и С ограниченно растворимы и в определенных соотношениях образуют двухфазную жидкую смесь. На рис. 5 кривая равновесия NKT — пограничная (бинодальная*- т.к. охватывает значение концентрации двух сосуществующих растворов). Каждая бинодальная кривая для данной системы соответствует определенной температуре, так как при изменении температуры изменяется растворимость и кривая меняет свое положение, которое определяется экспериментально. Обычно при повышении температуры область существования гетерогенной (расслаивающейся) системы уменьшается и, при так называемой критической температуре растворения, фазы рафината и экстракта сливаются в одну общую фазу.

Изменение давления в пределах 1—20 ат не оказывает заметного влияния на растворимость. Точки, лежащие внутри области, ограниченной бинодальной кривой, характеризуют двухфазную расслаивающуюся систему. Точка К — критическая точка, характеризующая состав, при котором расслоение растворов прекращается и образуется гомогенный раствор.

Область вне бинодальной кривой — область гомогенных (нерасслаивающихся) растворов.

Ветвь бинодальной кривой NK, характеризует составы рафината, а вегвь

КТ — составы экстрактов В области гетерогенных растворов каждому составу рафината R соответствует вполне определенный состав экстракта Е.

Прямые, соединяющие составы двух сосуществующих слоев рафината н экстракта (например, R₁E₁, R₂E₂, R₃E₃), называются линиями сопряжения *

Линии сопряжения не параллельны друг другу, так как компонент В, добавленный к какой-либо гетерогенной системе, неравномерно распределяется между рафинатом и экстрактом.

Процессы экстрагирования осуществляются только в области гетерогенных смесей. Так, если гетерогенная смесь общего состава характеризуется точкой М (рис. 5), то такая система образует две равновесные фазы, состав которых после расслаивания определится сопряженными точками R₂ и Е₂, лежащими на пересечении линии сопряжения, проходящей через точку М, с ветвями бинодальной кривой.

Количество образовавшихся при расслоении фаз рафината и экстракта можно определить, измерив в одинаковом масштабе отрезки прямой МЕ₂ и МR₂ из соотношения

R₂/Е₂ =МЕ₂/МR₂

С учетом приведенного соотношения, можно оценивать ко­личества распределяющегося вещества в рафинате и экстракте.

На рис.6 в качестве примера показана треугольная даграмма растворимости в системе СН₃СОСН₂СН(СН₃)₂ (гексон)-HNO₃-Н₂О при 25^о. Вершины этого треугольника соответствуют чистым компонентам. Каждая точка внутри треугольника соответствует определенному соотношению концентрация этих компонентов: например точка С соответствует соотношению –гексон: Н₂О: HNO₃= 20:50:30. Пространство треугольника ограниченное кривой насыщения представляет собой гетерогенную область системы, расслаивающуюся при отстаивании на двефазы: фазу рафината(или остатка)R и фазу экстракта (или растворителя) Е. Количество этих фаз пропорционально длине отрезков RС и СЕ. Наклон линии сопряжения RЕ зависит от величины коэффициента распределения; при приближении к критической точке К этот коэффициент стремится к единице.

Пользуясь треугольными диаграммами, удобно рассчитывать состав фаз. Эффективность экстрагирования выражается обsчно коэффициентом извлечения Е, равным отношению количества компонента в фазе экстракта Q_E к количеству его в фазе рафината Q_R.

Коэффициент извлечения при достижении равновесия связан с коэффициентом распределения следующим равенством:

V_E

E= K -----

V_R

где V_E- объем фазы экстракта; V_R - объем фазы рафината; K- коэффициент распределения, равный отношению концентраций С_Е /С_R. (см. формулу 1).

Очевидно, чем больше взято растворителя для экстракции, тем больше коэффициент извлечения.

На (Э) влияют: состав органического растворителя, валентность экстрагируемого иона, концентрация всех веществ, участвующих в образовании экстрагируемого соединения, рН раствора, наличие комплексообразователей, вещество мишени (если необходимо выделить изотоп без носителя), наличие высаливателей, температура среды, продукты радиолиза, возможность адсорбции.