1.2. Графічні способи визначення числа ступенів рівноваги

Число ступенів рівноваги пропорційно числу контактів фаз, тобто числу екстракторів у які сировина та екстрагент контактують до рівноваги. В апарату з мішалкою можливо одержати тільки один ступень рівноваги.

Для визначення числа ступенів рівноваги використовують аналітичні та графічні способи. Аналітичні розрахунки складні, засновані на певній математичній моделі, вимагають великої кількості вихідних даних; графічні способи, з використанням діаграм, більше прості та досить точні.

Для вираження складу потрійних систем при екстракції тверде тіло-рідина використовують діаграми рівностороннього трикутника концентрацій або прямокутні діаграми.

Склад трикомпонентної системи можна зобразити за допомогою крапки, що лежить усередині рівностороннього трикутника (рис. 2, а, б). Відрізки, проведені із крапки, що лежить усередині рівностороннього трикутника, дозволяють знайти склад потрійної системи.

а б

Рис. 2.1. Рівносторонні трикутники: а - метод Гіббса; б - метод Розебума.

Розташування крапки М усередині трикутника концентрацій не залежить від вибору того або іншого із двох наведених методів, тому що відповідні перпендикуляри до сторін трикутника та відрізки, паралельні сторонам, пропорційні один одному. Тому, наприклад, відносини й - рівні один одному й однаковою мірою можуть характеризувати частку компонента А.

Вершини трикутника (рис. 2.2) відповідають чистим компонентам А, В та С. Сторони трикутника АВ, ВС і АС відповідають двох компонентним сумішам А и В, В и С, А и С. Крапки усередині трикутника відповідають трикомпонентним системам і називаються фігуративними (наприклад, крапка g є фігуративної, вона характеризує наступний склад суміші: 70 мас. % А, 20 мас. % В и 10 мас. % С);

П

Рис.2.2. Трикутна диаграмма

ромені Аа, ВЬ, Сс, проведені з вершин трикутника є геометричним місцем фігуративних крапок сумішей з постійним відношенням змістів двох інших компонентів відповідно.

Лінії dd, її, ff, паралельні сторонам трикутника АС, ВС, АВ, є геометричним місцем фігуративних крапок сумішей з постійним змістом компонентів В, А, С відповідно.

П

Рис. 2.3. Правило важеля

равило важеля: якщо при змішанні двох розчинів, склади яких характеризуються на діаграмі будь-якими крапками а та b, тоді загальний склад суміші виражається крапкою с, що лежить на прямій ab і з'єднує ці крапки; а відрізки ас і bс обернено пропорційні кількостям узятих розчинів (рис. 2.3.),

G_a + G_b = G_c

причому

х_a + x_b ≠ x_c

Тоді:

(15)

Де G_a, G_b, G_с — маса суміші a, b та с;

х

Рис. 2.4. Система тверде тело-рідина

(при t = const).

_а, х_b, х_с — зміст компонента в суміші (А, В або С)

Типова потрійна система, представлена на рис. 2.4. У ній вершини відповідають А твердому тілу - первинному розчиннику (лікарська сировина) його кількість дорівнює 100 % (масових); вершина В відповідає чистому БАР - 100%, вершина С - чистий екстрагент - 100%.

Для системи тверде тіло-рідина (у нашім випадку, лікарська сировина із клітинною структурою – екстрагент) на трикутній діаграмі (рис. 2.4.) наносять (за експериментальним даними) прикордонну криву авcd. Поле ліворуч від кривої буде відповідати складу трикомпонентної гетерогенної суміші (у нашому випадку, гетерогенна суміш твердої нерозчинної речовини, компонент який екстрагують та розчинника, який утримається в порах сировини); сторона ВС характеризує складу розчину БАР яки екстрагують в екстрагенті.

Хорди рівноваги bb, cc, dd, при своєму продовженні проходять через вершину А трикутника. Вони з'єднують фігуративні крапки співіснуючих, тобто рівноважних фаз. Так d відповідає змісту БАР у порах сировини, а крапка d’ - змісту БАР у екстрагенті, який рівноважний з цією сировиною. Аналогічно для крапок c та c’, b та b’.

Рис. 2.5. Екстрагування із твердого тіла в перехресному струмі