Guliston davlat universiteti ekologiya va geografiya kafedrasi suv havzalarining sanitar holati

Ekstraksiya
Tarkibida fenol, moy, organik kislotalarning metall ionlari na boshqa moddalar bo‘lgan oqova suvlarni tozalashda suyuqlik ekstraksiyadan foydalaniladi. Bunda dastlab suv tarkibidagi organik qo‘shimcha1arning konsentratsiyasi aniqlanadi. Agar ajratib olina- yotgan modda sarflangan xarajatni qoplay olsa, ekstraksiya iqtisodiy tomondan foyda keltiradi. Har bir modda uchun uni oqova suvdan ajratib olish samaradorligi konsentratsiyasining chegarasi mavjud. Umuman ayrim moddalar uchun konsentratsiya 3-4 g/1 dan oshiq bo‘lgarida adsorbsiya usuliga nisbatan ekstraksiya usulidan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Konsentratsiya 1 g/1 dan kam bo‘1ganda ekstraksiyani zarur hollardagina qo‘11ash mumkin. Ekstraksiya usulida oqova suvlarni tozalash 3 bosqichdan iborat.
1- bosqich. Oqova suvlarni ekstragent (organik erituvchi) bilan uzluksiz aralashishi. Hosil bo‘1gan yuzada suyuqliklararo 2 ta suyuq faza vujudga keladi. Birinchi faza — ekstrakt ajratilayotgan modda va ekstragentdan iborat, ikkinchi faza — oqova suv va ekstragentdan iborat.
2- bosqich. Ekstrakt va rafinat ning ajralishi.
3- bosqich. Ekstrtagentni ekstrakt va rafınatdan regene- ratsiyalash.
Oqova suv tarkibidagi erigan iflosliklar miqdorini chegaraviy konsentratsiyagacha kamaytirish uchun ekstragentni to‘g‘ri tanlash na uni oqova suv tarkibiga kiritish tezligini to‘g‘ri tanlash zarur.
Erituvchini tanlashda uning tanlovchanligini, fizik-kimyoviy xususiyatlarini, narxi va mumkin bo‘1gan regeneratsiyaning turlarini hisobga olish zarur.
Ekstragent quyidagi talablarga javob berishi lozim:
1. Ajratib olinayotgan moddalarni suvga nisbatan yaxshiroq eritishi, ya’ni yuqori taqsimlanish koeffıtsiyentiga ega bo‘1ishi kerak;
2. Eritishda katta tanlovchanlikka ega bo‘lishi zarur. Oqova suvda qolishi kerak bo‘1gan komponentlar qancha kam erisa, ajratib olinishi zarur bo‘lgan moddalar shuncha ko‘proq ajratib olinadi.
3. Ajratib olinayotgan komponentga nisbatan eritish xususiyati yuqori bo‘lishi kerak. Ekstragentning eritish xususiyati yuqori bo‘1sa ekstragent kam sarllanadi, ya'ni tozalash xarajatlari kam bo‘1adi.
4. Oqova suvda kam erishi va qiyin tozalanadigan barqaror emulsiya hosil qilmasligi kerak, aks holda qurilmaning mahsuldorligi kamayadi, ekstrakt va rafinatning ajralishi qiyinlashadi. Natijada ish jarayoni ko‘p vaqt oladi va erituvchining sarfi ko‘payadi.
5. Zichligi oqova suvning zichligidan farq qilishi kerak (odatda u kichik bo‘1adi), churiki faqat zichliklarning farqigina fazalarning tez va to‘1iq ajralishiga sabab bo‘1adi.
6. Diffuziyalanish koeffitsiyenti katta bo‘1ishi kerak. Bu koeffitsiyent katta bo‘1sa, massa almashinish tezligi, ya'ni ekstraksiya jarayonining lez1igi yuqori bo‘ladi.
7. Oddiy va arzon usul bilan regeneratsiyalanishi kerak.
8. Ekstraksiyalanayotgan moddaning haroratidan farq qiluvclii qaynash haroratiga ega bo‘1ishi kerak (oson ajralishni ta'minlash uchun). Katta bo‘1magan bug‘1anish solishtirma issiqligiga va issiqlik sig‘imiga ega bo‘1ishi lozim.
9. Ajratilayotgan modda bilan ta'sir1anmas1igi kerak, chunki bu ekstragent regeneratsiyasini qiyinlashtiradi va uning yo‘qotilishiga olib kelishi mumkin.
10. Iloji boricha zararli, portlovchi va yonuvchan bo‘1mas1igi; qurilma materiallarini korroziyaga uchratmasligi, tannarxi past bo‘1ishi zarur.
Oqova suv hajmida ekstragent teng taqsimlanishi va ekstra- gentning oqova suvga berilish tezligi minimal bo‘1ishi kerak. Taqsimlanish ekstragent va suvda erigan moddalarning nisbati bilan belgilanadi:
K
Bu ifoda teng taqsimlanish qonunini ifodalaydi va berilgan haroratda ekstragent na suvda ekstraksiyalanayotgan moddaning konsentratsiyalari orasidagi dinamik muvozanatni tavsiftaydi. Taqsimlanish koeffitsiyenti tajriba yo‘1i bilan belgilanadi, u sistema komponentlarining tabiatidan, suv va ekstragentdagi idosliklarning miqdori va haroratiga bog‘1iq. Agar ekstragent oqova suvda umuman erimasa, bu ifoda to‘g‘ri bo‘1adi. Ammo ekstragent oqova suvda qisman eriydi, shuning uchun taqsimlanish koeffitsiyenti faqat haroratga emas, balki rafinatdan ajratib olinayotgan moddaning konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘1adi va u o‘zgaruvchan kattalikdir.
Oqova suv tarkibida bir necha xi1 iflosliklar mavjud bo‘1ganda dastlab — qimmatroq va zaharli moddani, keyin esa boshqa moddalarni ajratib olish maqsadga muvofıqdir. Bunda har bir komponent uchun turli ekstragent ishlatiladi. Oqova suvdan bir vaqtning o‘zida bir nechta moddani ekstraksiyalash mumkin.
Bunday holatda tozalash jarayonining olib borilishi ekstragent- ni tanlashni va uni regeneratsiyalashni qiyinlashtiradi.
Ekstraktdan ekstragentni ajratib olishning muhimligi, uni ekstraksiya jarayoniga qaytarib berilishi kerakligidadir. Regeneratsiya
— boshqa erituvchi bilan ikkilamchi ekstraksiyani qo‘11ash, shuningdek, bug‘1atish, dissotsilanish, kimyoviy ta'sir va cho‘kti- rish yordamida olib borilishi mumkin.
Ekstragentni siklga qaytarish zarur bo‘lmasa, uni regeneratsiya qilmasa ham bo‘ladi. Masalan, biror modda ajratib olinganda ekstraktni texnologiyada yoki yonilg‘i sifatida ishlatish mumkin. Chiqindi yonilg‘i sifatida ishlatilganda ekstraksiyalanayotgan moddalar yog‘1arda parchalanadi. Buni ekstragent ning narxi qimmat bo‘1maganda amalga oshirish mumkin.
Suvda erimaydigan suyuqlik umuman yo‘q1igi sababli, ekstraksiya jarayonida ekstragentni rafinatdan ajratib olish kerak. Erituvchining saatini kamayıirish maqsadida bu jarayondan foydalaniladi. Suvda eruvchanligi (ehegaraviy mumkin bo‘1gan miqdor) ChMM dan katta bo‘1magandagina rafinat bilan erituvchi yo‘qoti1ishi mumkin, ammo bunda uning narxi juda kichik bo‘1ishi kerak.
Rafınatdan eritu chini ajratib olishning eng ko‘p tarqalgan usullari adsorbsiya yoki bug‘ (gaz) bilan haydash usullari hisob- lanadi. Buning uchun ishlatilgan bug‘ yoki chiqib ketayotgan tutun gazlarini qo‘11ash maqsadga muvofıqdir. Oqova suvlarni tozalashda qarama-qarshi oqimli ko‘p bosqichli ekstraksiya yoki uzluksiz qarama-qarshi oqimli ekstraksiya jarayoni ko‘p ishlatiladi.
3.11- rasm, a da har bir bosqich ekstrakt, suvni aralashtiruvchi sig‘im va tindirgichdan iboratligi ko‘rsatilgan. Yangi ekstragent va
oqova suv qarama-qarshi tomonlardan beriladi. Birinchi bosqichda tarkibida iflosliklar kam bo‘1gan oqova suv yangi ekstragent bilan aralashadi, oxirgi bosqichda esa bosh1ang‘ich oqova suv tarkibida yetarlicha miqdorda ajratib olinayotgan moddalari bor bo‘lgan ekstragent bilan aralashadi. Oqimlarning bunday harakati ekstraksiya jarayonining harakatlantiruvchi kuchi hosil bo‘lishiga va oqova suvlarni samaraliroq tozalashga olib keladi.

3.12-rasm. Oqova suvlardan fenollarni ajratib olish qurilmasining chizmasi.

1 — muzlatgich; 2 — purkagich kolonnasi; 3 — ekstraktorlar;
4 — dekantator; 5 — rektifikatsion kolonna; 6 — fensolvan yig‘uvchi idish; 7— regeneratsion kolonna; g — kondensatorlar.

Fenolli oqova suv 20—25 C gacha muzlatgiGhda sovitiladi, ienolatlarni erkin fenolga aylantirish uchun CO2 li (tutun gaz) gaz bilan puflanadi. Shundan so‘ng ular ekstraksiyaga yuboriladi. Birinchi bosqichdan ekstrakt fensolvan haydaladigan rektifikatsi- yalovchi kolonkaga beriladi. Kondensatsiyadan so‘ng u yig‘gichga beriladi, fenol esa ishlatilishga yuboriladi. Ekstraktorning oxirgi bosqichida fenolsizlantirilgan suv kolonkaga yuboriladi, bu yerda bug‘ yordamida haydalgan yig‘gichga fensolvan keladi.

Oqova suvdan fenolni ajratib olish darajasi 92—97a ga yetadi. Fenolning qo1dig‘i 800 mg/1 ni tashkil etadi. Oqova suvni fenoldan ko‘proq tozalash uchun MnO2 (pirolyuzit) va HOS04 bilan oksidlanadi:
C6H,OH + 14MnO2 + 14H,S04 —+ 6CO2 + 17H,O + 14MnS04
Oqova sus tarkibidagi nitrobirikmalarni tozalash uchun ham ekstraksion qurilmalardan foydalaniladi. Bunday suv tarkibida:
1,5-2,2% nitrobirikmalar va 0,25—0,6s erkin holda nitrat kislota mavjud bo‘1adi.
Nitrobirikmalar benzol bilan ekstraksiyalanadi. Ekstraksiya jarayonida nitrat kislota bilan nitrolanish reaksiyasiga kirishadi va oqova suvdagi uning konsentratsiyasi 0,01—0,03% gacha kamayadi. Ekstraksiya 2 bosqichli qurilmada olib boriladi. Ekstrakt rektifi- katsiya kolonkasiga keladi. Rektifikatsiyadan so‘ng benzol qayta ishlatishga yuboriladi, ajratilgan nitrobirikmalar esa tayyor mah- sulot olish uchun qayta ishlatiladi.
Oqova su lardan metallarni ajratib olish uchun suyuqlik eks- traksiyasi ishlatiladi. Suyuqlik ekstraksiyasi jarayonida ajratib olinayotgan metallar organik fazaga o‘tadi, so‘ng qayta ekstraksiya natijasida organik fazadan su li eritmaga o‘tadi. Shunday qilib, oqova suvlarni tozalash va metallarni konsentrlashga erishiladi.
Metallarni su li eritmadan organik fazaga o‘tkazish 3 xil usulda olib boriladi.
1. Kation-almashinish ekstraksiyasi usuli, ya'ni ekstraksiya- lanayotgan metall kationining ekstragent kationiga almashinishi.
2. Anton-almashinish ekstraksiyasi usuli, ya'ni suv tarkibidagi metall anionining ekstragent anioniga almashinishi.
3. Koordinatsion ekstraksiyasi usuli. Bunda ekstragentlar sifa- tida RNH, — birlamchi, ikkilamchi R2NH va uchlamchi aminlar RCN (R—C —C,) ishlatiladi. Bunda ekstragent i6ni yoki moleku- lasi ekstraksiyalanayotgan metall atomlari bilan kompleks birikma hosil qiladi.
Umumiy ko‘rinishda kation-almashinuvchi ekstraksiya jarayoni quyidagicha boradi:
Meg, + zHR,q icI M R@ Şg + H+
bu yerda, Me — z valentli metall; R organik kislota qoldig‘i. Kation-almashtiruvchi ekstragentlar. Bunday ekstragentlarga uglerod atomidagi radikallari 7 dan 9 gacha bo‘1gan karbon kislotasi, yog‘ qatori kislotalari va naften kislotalari misol bo‘1adi. Kation-almashinuvchi ekstraksiyaning turli-tumanligiga kompleks hosil qiluvchi (xelat hosil qiluvchi) ekstragentlar bilan ekstraksiya qilish sabab bo‘1adi. Reaksiya natijasida metall atomlari (ionlari) ichki kompleks birikmalar hosil qiladi.
Neytral ekstragentlarga quyidagilar kiradi:
1. Umumiy formulasi ROH (uglerod atomlari 7 dan 9 gacha) bo‘1gan organik spirtlar.
2. R2CO tarkibli ketonlar.
3. Oddiy efirlar — R2O (dietilefir (C2H,),O).
4. Spirtning noorganik kislotalar bilan ta'siri natijasida hosil bo‘1adigan murakkab efirlari, masalan, tributilfosfat TBF (C4H,O)3PO.
5. Trialkilfosfınoksid — R,PO;
6. Sulfooksid — R,SO.
Bu ekstragentlarning barchasi kislorod gruppalariga ega va qutbli hisoblanadi. Dietil efir bilan ekstraksiyalash reaksiyasi oksonli tur bo‘yıcha boradi. Bunday reaksiyalarning mohiyati shundan iboratki, kuchli kislotali eritmalardagi vodorod ioni juda barqaror kompleks ion — oksoniy H,O+ ni hosil qiladi:
HOO + H+ = [H2O —› H]*
Xuddi shunday «+» zaryadli kompleks ion vodorod ionining kislorodli organik moddalar bilan ta'siridan hosil qiladi:
@O + H+ = [R2O H]+
Metall anion kompleks ko‘rinishida ekstraksiyalanadi, masalan:

H[FeC14] + R2O = [RIO —› H][FeCl4]