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Flüssig-Flüssig-Extraktion

1850
Gerät zur Flüssig-Flüssig-Extraktion in einem chemisch-technischen Labor.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE) ist ein Trennverfahren, das auf der unterschiedlichen Löslichkeit eines gelösten Stoffes in zwei nicht oder nur teilweise mischbaren flüssigen Phasen basiert. Dabei trennt sich eine Verbindung von einer (häufig wässrigen) Ausgangsphase in eine (häufig organische) Lösungsmittelphase. Der Übergang wird durch Unterschiede im chemischen Potenzial gesteuert und endet, sobald sich ein Gleichgewicht eingestellt hat und der gelöste Stoff zwischen den Phasen verteilt ist.

Das Grundprinzip der Flüssig-Flüssig-Extraktion, auch Lösungsmittelextraktion genannt, beruht auf dem Konzept des Phasengleichgewichts. Wird ein gelöster Stoff in ein System mit zwei nicht mischbaren flüssigen Phasen eingebracht, verteilt er sich so lange zwischen diesen, bis sein chemisches Potenzial in beiden Phasen gleich ist. Dieser Gleichgewichtszustand wird durch den Verteilungskoeffizienten beschrieben, der das Verhältnis der Konzentrationen des gelösten Stoffes in den beiden Phasen quantifiziert. Die Wahl des Lösungsmittels ist entscheidend; ein ideales Lösungsmittel sollte eine hohe Affinität zum Zielstoff (hoher Verteilungskoeffizient), eine geringe Löslichkeit in der Ausgangsphase, einen signifikanten Dichteunterschied zur Ausgangsphase für eine einfache Trennung sowie Ungiftigkeit, Kostengünstigkeit und leichte Rückgewinnungsmöglichkeiten aufweisen.

Der Prozess umfasst drei Hauptschritte: Kontaktierung, Trennung und Lösungsmittelrückgewinnung. In der Kontaktphase werden die Ausgangslösung und das Extraktionslösungsmittel kräftig vermischt, um eine große Grenzfläche zu erzeugen, die einen schnellen Stoffübergang von der Ausgangs- in die Lösungsmittelphase ermöglicht. Anschließend lässt man das Gemisch in einer Trennphase absetzen, wo sich die beiden nicht mischbaren Phasen aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte trennen und eine deutliche Grenzfläche bilden. Die nun mit dem gelösten Stoff angereicherte Lösungsmittelphase wird als Extrakt bezeichnet, während die abgereicherte Ausgangsphase als Raffinat bezeichnet wird. Schließlich wird der gelöste Stoff typischerweise aus dem Extrakt zurückgewonnen und das Lösungsmittel zur Wiederverwendung regeneriert, oft durch ein weiteres Trennverfahren wie Destillation oder Strippen. Dieses Prinzip ist äußerst vielseitig und kann auf ein breites Spektrum chemischer Spezies angewendet werden, von kleinen organischen Molekülen bis hin zu großen Metallkomplexen.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Chemieingenieurwesen

Typ

Chemischer Prozess

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Konzept der Löslichkeit und „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“;
  • Entdeckung nicht mischbarer Flüssigkeiten
  • alchemistische Praktiken der Destillation und Trennung
  • Verständnis des chemischen Gleichgewichts und der Thermodynamik

Anwendungen

  • Reinigung von Arzneimitteln
  • Gewinnung von Metallen aus Erzen (Hydrometallurgie)
  • Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen
  • Produktion feiner organischer Chemikalien
  • Entfernung von Schadstoffen aus Abwasser
  • Lebensmittelverarbeitung (z. B. Entkoffeinierung)

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: Flüssig-Flüssig-Extraktion, Lösungsmittelextraktion, Phasengleichgewicht, Stofftransport, Löslichkeit, Trennverfahren, chemisches Potential, Raffinat, Extrakt, nicht mischbare Flüssigkeiten.

Historischer Kontext

Flüssig-Flüssig-Extraktion

1834
1850
1850
1850
1850
1867
1875-01-01
1807-01-01
1850
1850
1850
1850
1860
1870
1876

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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