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Trennfaktor (Alpha)

1910
Chemieingenieur, der Trennverfahren in einem klassischen Labor durchführt.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

The separation factor, α (alpha), quantifies the selectivity of an extraction system for two different solutes, A and B. It is defined as the ratio of their individual distribution ratios, [latex]\alpha_{A,B} = \frac{D_A}{D_B}[/latex]. For a separation to be effective, α muss be significantly different from unity. A larger α value implies an easier and more efficient separation.

The separation factor is a dimensionless quantity that provides a direct measure of the theoretical possibility of separating two components using a specific liquid-liquid extraction system. While the Verteilungsverhältnis (D) gibt an, wie gut ein einzelner gelöster Stoff extrahiert wird; der Trennfaktor (α) vergleicht das Extraktionsverhalten zweier gelöster Stoffe. Üblicherweise wird α mit dem größeren Verteilungsverhältnis im Zähler berechnet, um sicherzustellen, dass α ≥ 1 gilt. Ist α = 1, werden die beiden gelösten Stoffe gleich gut extrahiert, und eine Trennung ist mit diesem Lösungsmittelsystem unabhängig von der Anzahl der Extraktionsstufen nicht möglich.

Die Größe von α bestimmt die Komplexität des erforderlichen Trennprozesses. Ein sehr hoher α-Wert (z. B. > 100) bedeutet, dass die gelösten Stoffe leicht, oft in einem einzigen Extraktionsschritt, getrennt werden können. Ein niedriger α-Wert (z. B. < 2) deutet darauf hin, dass die gelösten Stoffe eine sehr ähnliche Affinität zum Lösungsmittel aufweisen, was einen komplexeren und energieintensiveren Prozess, wie beispielsweise eine mehrstufige Gegenstromextraktionskaskade, erfordert, um eine hohe Reinheit zu erzielen. Ziel bei der Entwicklung eines neuen Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahrens (LLE) ist es häufig, ein Lösungsmittel oder einen Komplexbildner (ein „Extraktionsmittel“) zu finden, der den Trennfaktor für die gewünschten Komponenten maximiert. Dies beinhaltet die Optimierung von Parametern wie Lösungsmitteltyp, pH-Wert, Temperatur und Additivkonzentration, um das Verteilungsverhältnis einer Komponente gegenüber der anderen gezielt zu erhöhen.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Chemieingenieurwesen

Typ

Leistungskennzahl

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Konzept der Verteilungsquote (d)
  • Prinzipien der fraktionierten Destillation und das Konzept der relativen Flüchtigkeit
  • Chromatographische Theorie und Retentionsfaktoren
  • Fortschritte in der Koordinationschemie für die Entwicklung selektiver Liganden

Anwendungen

  • Trennung von chemisch ähnlichen seltene Erde Elemente
  • Reinigung von Isomeren in der pharmazeutischen Industrie
  • Fraktionierung von Isotopen, beispielsweise in nuklearen Anwendungen
  • Gestaltung selektiver Metallgewinnungsprozesse in der Hydrometallurgie
  • Entwicklung analytischer Methoden zur Trennung komplexer Gemische

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • Computergestütztes Screening von Lösungsmitteln zur Maximierung von α für bestimmte gelöste Paare
  • development of ‘molecularly imprinted’ solvents with tailored cavities for ultra-high selectivity
  • dynamische LLE-Systeme, bei denen α in Echtzeit mithilfe externer Felder moduliert wird
  • Verwendung von maschinellem Lernen zur Vorhersage von α aus Molekülstrukturen von gelösten Stoffen und Lösungsmitteln
  • Entwicklung bifunktioneller Extraktionsmittel, die gleichzeitig zwei verschiedene Metallionen binden, um komplexe Trennungen zu erreichen
  • LLE-Systeme zur Trennung von Kunststoff-Mikropartikeln nach Polymertyp
  • hochselektive Extraktion wertvoller Proteine ​​aus komplexen biologischen Brühen
  • Entwicklung chiraler ionischer Flüssigkeiten zur Erzielung hoher α-Werte für die Enantiomerentrennung
  • mit nanoparticles as extractants with tunable surface chemistry to control α
  • separation of different isotopologues for applications in medizinische Bildgebung und Forschung
Verwandt mit: Trennfaktor, Selektivität, Flüssig-Flüssig-Extraktion, Verteilungsverhältnis, Gegenstromextraktion, Hydrometallurgie, Seltene Erden, Prozessdesign, Chemieingenieurwesen, Alpha-Wert.

Historischer Kontext

Trennfaktor (Alpha)

1903-05-10
1910
1910
1910
1910
1920
1920
1903
1906
1910
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1920
1920
1920

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

10. Jahr Jubiläum

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