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Fattore di separazione (alfa)

1910
Ingegnere chimico che esegue processi di separazione in un laboratorio vintage.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

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 dovere 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 rapporto di distribuzione (D) indica quanto bene viene estratto un singolo soluto, il fattore di separazione (α) confronta il comportamento di estrazione di due soluti. Per convenzione, α viene solitamente calcolato con il rapporto di distribuzione maggiore al numeratore, assicurando [latex]alpha ge 1[/latex]. Se [latex]alpha = 1[/latex], i due soluti vengono estratti ugualmente bene e non è possibile alcuna separazione con quel particolare sistema di solventi, indipendentemente dal numero di stadi di estrazione utilizzati.

L'entità di α determina la complessità del processo di separazione richiesto. Un valore di α molto elevato (ad esempio, >100) significa che i soluti possono essere separati facilmente, spesso in un'unica fase di estrazione. Un valore di α basso (ad esempio, <2) indica che i soluti hanno affinità molto simili per il solvente, richiedendo un processo più complesso e ad alta intensità energetica, come una cascata di estrazione controcorrente a più stadi, per ottenere un'elevata purezza. L'obiettivo nello sviluppo di un nuovo processo di estrazione liquido-liquido (LLE) è spesso quello di trovare un solvente o un agente complessante (un "estrattore") che massimizzi il fattore di separazione per i componenti desiderati. Ciò implica la regolazione di parametri come il tipo di solvente, il pH, la temperatura e la concentrazione di additivi per migliorare selettivamente il rapporto di distribuzione di un componente rispetto all'altro.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingegneria chimica

Tipo

Metrica delle prestazioni

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • concetto del rapporto di distribuzione (d)
  • principi di distillazione frazionata e concetto di volatilità relativa
  • teoria cromatografica e fattori di ritenzione
  • progressi nella chimica di coordinazione per la progettazione di ligandi selettivi

Applicazioni

  • separazione di composti chimicamente simili terre rare elementi
  • purificazione degli isomeri nell'industria farmaceutica
  • frazionamento degli isotopi, come nelle applicazioni nucleari
  • progettazione di processi di recupero selettivo dei metalli in idrometallurgia
  • sviluppo di metodi analitici per la separazione di miscele complesse

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • screening computazionale dei solventi per massimizzare α per coppie di soluti specifici
  • development of ‘molecularly imprinted’ solvents with tailored cavities for ultra-high selectivity
  • sistemi LLE dinamici in cui α è modulato in tempo reale utilizzando campi esterni
  • utilizzando l'apprendimento automatico per predire α dalle strutture molecolari di soluti e solventi
  • progettazione di estrattori bifunzionali che legano simultaneamente due diversi ioni metallici per ottenere separazioni complesse
  • Sistemi LLE per la separazione di microparticelle di plastica in base al tipo di polimero
  • estrazione ad alta selettività di proteine ​​preziose da brodi biologici complessi
  • sviluppo di liquidi ionici chirali per ottenere un elevato α per la separazione degli enantiomeri
  • usando nanoparticles as extractants with tunable surface chemistry to control α
  • separation of different isotopologues for applications in diagnostica per immagini e ricerca
Argomenti correlati: fattore di separazione, selettività, estrazione liquido-liquido, rapporto di distribuzione, estrazione controcorrente, idrometallurgia, elementi delle terre rare, progettazione di processo, ingegneria chimica, valore alfa.

Contesto storico

Fattore di separazione (alfa)

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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