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Verfahren zum Trennen von in einem Lösungsmittel löslichen Stoffgemischen
mittels Gegenstromextraktion Es ist zur Isolierung bestimmter Substanzen aus einem
Gemisch bekannt, eine fraktionierte Extraktion im Gegenstromverfahren anzuwenden.
Das Gemisch wird bei dieser bekannten Arbeitsweise in einem Lösungsmittel gelöst
und in einer Gegenstromverteilungskolonne, beispielsweise einer solchen nach Jantzen,
wie sie in der Dechema Monographie Nr. 48, Bd. 5 (1932), beschrieben ist, oder einer
solchen nach Cornish, Archibald, Murphy und Evans (s. Ind. Eng. Chem., 26 [1934],
397), mit einem mit dem Lösungsmittel nicht mischbaren Extraktionsmittel behandelt.
Unter einer Gegenstromverteilungskolonne wird hierbei ein Apparat verstanden, in
welchem zwei Flüssigkeiten in mehreren Stufen jeweils gemischt und danach so getrennt
werden, daß die eine Flüssigkeit in die vorhergehende Stufe, die andere in die nachfolgende
fließt; der Übergang der einzelnen Stufen ineinander kann dabei so kontinuierlich
sein, daß nur theoretisch eine Abgrenzung zwischen ihnen besteht. Etwa in den Flüssigkeiten
gelöste Substanzen verteilen sich dann in jeder Stufe entsprechend ihrem Verteilungsgleichgewicht.
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Die Mengenverhältnisse der Substanzen, die sich nach dem Prozeß im
Extraktionsmittel im ursprünglichen Lösungsmittel befinden, hängen außer vom Verteilungskoeffizienten
der Substanzen auch noch von dem Strömungsverhältnis der Flüssigkeiten und der Zahl
der theoretischen Kammern in der Apparatur ab.
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Handelt es sich beispielsweise darum, zwei einander chemisch sehr
ähnliche Substanzen, die einen Unterschied ihrer Verteilungskoeffizienten zwischen
zwei Lösungsmitteln aufweisen, voneinander zu trennen, so geschieht dies im Gegenstromverfahren
am zweckmäßigsten in der Weise, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten
auf den reziproken Wert der geometrischen Mittel der Verteilungskoeffizienten der
angewandten Substanzen eingestellt wird (vgl. hierzu Hunter und Nash, Chem.
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Soc. Ind., London, 51 {1932], 285). Denn nur unter diesen Bedingungen
wird eine maximale Ausbeute und der höchste erzielbare Reinheitsgrad der Substanzen
erhalten.
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Je nach der Zahl der theoretischen Stufen wird diejenige Substanz,
die im Extraktionsmittel besser löslich ist, weitgehend aus der Ausgangslösung entfernt,
während die schlechter lösliche in mehr oder weniger großer Reinheit zurückbleibt.
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Vor allem dann, wenn Substanzen vorliegen, bei denen der Unterschied
der Verteilungskoeffizienten nicht sehr groß ist, zeigt sich als Nachteil der bekannten
Arbeitsweise, daß ein großer Verlust an derjenigen Substanz eintritt, die möglichst
rein gewonnen werden soll. Dies rührt daher, daß diese ebenfalls in gewissem Grade
vom Extraktionsmittel mitgenommen wird, und zwar um so mehr, je geringer der Unterschied
zum Verteilungskoeffizienten der herauszuextrahierenden Verunreinigung ist. Die
Ausbeute an reiner Substanz sinkt in gesetzmäßiger Weise mit kleiner werdendem Unter-
schied
der Verteilungskoeffizienten der zu trennenden Substanzen.
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Um diesem Nachteil entgegenzutreten, wird die Gegenstromextraktion
vielfach so vorgenommen, daß das zu trennende Gemisch nicht an einem Ende, sondern
an einer zweckmäßig gewählten Stelle nahe der Kolonnenmitte zugeführt wird. Hier
arbeitet ein Teil - etwa der obere -als Extraktionsapparat für den besser im Extraktionsmittel
löslichen Teil des Gemisches, der schwerlösliche verbleibt als Raffinat im ursprünglichen
Lösungsmittel.
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Der andere Teil der Kolonne - etwa der untere - dient dazu, die vom
Extraktionsmittel teilweise mitgenommene, schlechter darin lösliche Substanz durch
frisches Lösungsmittel aus dem Extrakt zurückzugewinnen, da sie sonst verlorengehen
würde. Gleichzeitig wird die im Extraktionsmittel besser lösliche Substanz in mehr
oder weniger reiner Form gewonnen. Bei der Beladung der Kolonne mit frischem Gemisch
wird also der Strom des Lösungsmittels, der aus dem Rücklauf kommt, mit der aufzutrennenden
frischen Lösung vereinigt. Im oberen Teil der Kolonne muß daher die Strömungsgeschwindigkeit
der Lösungsmittelphase größer sein als im unteren Teil, nämlich gleich der Summe
von frischer Lösung und Lösungsmittel des Rücklaufs. Dadurch muß eine solche Kolonne
unsymmetrisch in bezug auf Extraktion und Rücklauf arbeiten. Dies hat zur Folge,
daß die Kolonne nur entweder im oberen oder im unteren Teil auf die optimalen Strömungsgeschwindigkeiten
eingestellt werden kann, wenn man nicht überhaupt auf diese Bedingungen verzichten
will. Mit einer solchen Verfahrensweise kann es demnach nicht möglich sein, das
Maximum der Trennleistung in bezug auf Ausbeute und Reinheit der zu trennenden Substanzen
zu erzielen. Wenn die Unterschiede
der Verteilungskoeffizienten
der zu trennenden Substanzen immer kleiner werden, kann der Fall eintreten, daß
nur eine der Substanzen in ausreichend reiner Form gewonnen werden kann; die Verhältnisse
bei dem Rücklauf werden dann so ungünstig, daß die zweite Substanz, die je nach
den Verhältnissen als Extrakt oder als Raffinat vorliegen kann, sehr stark durch
die erste verunreinigt ist und somit kein wesentlicher Trenneffekt aufgetreten ist.
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Es wurde nun gefunden, daß die Ausbeute an reinen Substanzen bei
der Gegenstromextraktion eines in einem Lösungsmittel löslichen Stoffgemisches in
zwei nacheinander geschalteten Gegenstromextraktionskolonnen, die getrennt oder
baulich zu einer einzigen vereinigt sein können, und Rückführung der Lösungsmittelphase
der zweiten Kolonne in die erste Kolonne dadurch verbessert werden kann, daß in
der ersten Kolonne das gelöste Gemisch mit einer mit dem Lösungsmittel nicht mischbaren
Flüssigkeit in an sich bekannter Weise extrahiert, die Flüssigkeit mit dem Extrakt
in der zweiten Kolonne mit dem Lösungsmittel behandelt, die erhaltene Lösung daraus
abgezogen, in einem Verdampfer konzentriert und mit der Ausgangslösung in die erste
Kolonne gegeben wird.
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Zur Erläuterung diene die Abbildung, aus der die Anordnung der Apparatur
zu ersehen ist. Die Vorrichtung 1 bedeutet eine Gegenstromextraktionskolonne beliebiger
Konstruktion, bei welcher an einer Stelle 2 der Stromfluß der beiden Extraktionsmittel
etwa durch eine Zwischenwand unterbrochen wird. Das spezifisch schwerere Extraktionsmittel
fließt aus dem Vorratsbehälter 3 bei 4 in die Kolonne, durchströmt sie in der Pfeilrichtung
und tritt bei 5 wieder aus, wobei sie um die Unterbrechungsstelle 2 geleitet wird.
Das spezifisch leichtere Extraktionsmittel fließt aus dem Vorratsbehälter 6 bei
7 in die Kolonne und verläßt sie bei 8 an der Unterbrechungsstelle, danach tritt
sie in den Verdampfer 9 ein. Hier wird die Lösung konzentriert, das Konzentrat fließt
über 10 in den Vorratsbehälter 11, der die Lösung des zu trennenden Stoffgemisches
im leichteren Lösungsmittel enthält. Ausgangslösung und Konzentrat treten gemischt
über 12 wieder in die Kolonne ein und verlassen diese bei 13. Das im Verdampfer
wiedergewonnene Lösungsmittel wird über 14 dem Vorratsbehälter 6 zugeführt. Soll
das zu trennende Stoffgemisch in dem schwereren Extraktionsmittel gelöst und dieses
konzentriert werden, so gilt an sich das gleiche Schema, wie es in der Abbildung
dargestellt ist; um richtige Fließrichtungen zu erhalten, muß die Abbildung auf
den Kopf gestellt werden; mit anderen Worten, das Schema muß um eine senkrecht zur
Papierebene gedachte Achse um 1800 gedreht werden.
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Man kann hier mit zwei möglichst gleichwirkenden Kolonnen arbeiten.
Die eine dient der Extraktion des frischen Gemisches; der schwerer im Extraktionsmittel
lösliche Stoff bleibt als Raffinat im ursprünglichen Lösungmittel. Die andere dient
der Behandlung des die erste Kolonne verlassenden Extrakts mit frischem Lösungsmittel.
Hierdurch wird in bekannter Weise der teilweise vom Extraktionsmittel mitgenommene,
schwerer in diesem lösliche Stoff herausextrahiert. Das die zweite Kolonne verlassende
Extraktionsmittel enthält den in diesem leichter löslichen Stoff in mehr oder weniger
großer Reinheit. Das die zweite Kolonne verlassende Lösungsmittel enthält nun ein
Gemisch beider Stoffe, dessen Zusammensetzung in charakteristischer Weise von dem
Verhältnis der Ströme der beiden die Kolonnen durchfließenden Flüssigkeiten abhängt.
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Sind die Ströme von Lösungsmittel und Extraktionsmittel in beiden
Kolonnen gleich, so arbeitet die zweite Kolonne in bezug auf die Extraktion genau
im reziproken Verhältnis zur ersten Kolonne. Werden nun die optimalen
Bedingungen
der Extraktion eingestellt, welche fordern, daß die Ströme von Extraktionsmittel
und Lösungsmittel sich wie 1 zum reziproken Wert der Wurzel aus dem Produkt der
Verteilungskoeffizienten der zu trennenden Substanzen verhalten, so ist die Trennleistung
der ersten Kolonne in bezug auf den einen Stoff gleich der Trennleistung der Kolonne
in bezug auf den anderen Stoff. Das Raffinat der ersten Kolonne (im Lösungsmittel)
hat dann etwa den gleichen Reinheitsgrad wie das (im Extraktionsmittel) der zweiten
Kolonne. Doch liegt im Lösungsmittel, das die zweite Kolonne verläßt, ein Gemisch
beider Substanzen vor, in dem das Verhältnis der Konzentration der gelösten Stoffe
das gleiche ist wie das in der Ausgangslösung, in dem aber die Gesamtkonzentration
der Stoffe kleiner geworden ist.
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Würde man nun diesen Lösungsstrom mit dem des Ausgangsgemisches vereinigen
und wieder der ersten Kolonne zuführen, so müßte sich der Strom der Lösungsmittelphase
in dieser verdoppeln; damit wären aber die optimalen Bedingungen in der ersten Kolonne
nicht mehr vorhanden und die Ausbeuten an Raffinat sowie dessen Reinheitsgrad erheblich
verschlechtert. Wird hingegen die Lösungsmittelphase der zweiten Kolonne mit Hilfe
einer Vorrichtung zum Abdampfen des Lösungsmittels eingeengt, so kann zum mindesten
die Konzentration des Ausgangsgemisches wiederhergestellt werden. Dieses Konzentrat
mit gleicher Zusammensetzung der Ausgangsmischung kann bei diskontinuierlicher Arbeitsweise
einfach in den Vorratsbehälter des Ausgangsgemisches zurückgegeben werden oder bei
kontinuierlichem Verfahren in solchem Verhältnis mit der Ausgangslösung vereinigt
werden, daß der Strom der Lösungsmittelphase in beiden Kolonnen gleich ist. Dadurch
ist es möglich, beide Kolonnen unter gleichen optimalen Bedingungen laufen zu lassen.
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Vorriditungsmäßig ist es nicht erforderlich, zwei besondere Kolonnen
für das Verfahren anzuwenden. Man kann auch eine einzige Kolonne mit einer ausreichenden
Zahl von Trenukammern benutzen, wenn man das zu trennende Gemisch in bekannter Weise
in der Mitte der Kolonne zufließen läßt. Der Strom des Extraktionsmittels fließt
dann ununterbrochen durch die ganze Kolonne, der Strom des Lösungsmittels wird aber
vor der Stelle, wo das frische Gemisch zufließt, unterbrochen, abgezogen, die Lösung
konzentriert und mit dem Ausgangsgemisch vereinigt der Zuflußstelle zugeführt. Auf
diese Weise wirkt der Extraktionsteil wie die obenerwähnte erste Kolonne und der
Rückextraktionsteil wie die zweite Kolonne.
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Die Vorteile des Verfahrens liegen in der bisher noch nicht bekannten
Möglichkeit, Extraktion und Rückextraktion bei optimalen Bedingungen zur Erzielung
maximal möglicher Ausbeuten und Reinheitsgrade der zu trennenden Stoffgemische durchzuführen.
Weiterhin ermöglichen sie auch die Abtrennung zweier Komponenten in einem Arbeitsgang
bei Stoffgemischen mit wenig voneinander verschiedenen Verteilungsko effizienten.
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Liegt z. B. ein Gemisch zweier Substanzen 1 und 2 im Verhältnis 1:1
vor und verhalten sich ihre Verteilungskoeffizienten zwischen Lösungs- und Extraktionsmittel
wie 1:2, so ist das optimale Verhältnis der Ströme von Extraktions- und Lösungsmittel
gleich 1 : l:k2. Bei fünf theoretischen Trennkammern werden, wie sich leicht nach
der eingangs zitierten Arbeit von Hunter und N a sh berechnen läßt, 5, 5°1O des
Stoffes 1 und S3,50i, des Stoffes 2 die erste Kolonne als Raffinat verlassen, im
Extrakt befänden sich 94,50% des Stoffes 1 und 66,50/, des Stoffes 2.
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In der zweiten Kolonne wirkt das frische Lösungsmittel als (Rück-)
Extraktionsmittel, das Verhältnis der Ströme kehrt sich also um und hat hier den
Wert 4 Es verlassen dann 32, 5°/o des Stoffes 1 und 4, 17°jo des Stoffes 2 als
Raffinat,
aber im ursprünglichen Extraktionsmittel gelöst, die zweite Kolonne; das ursprüngliche
Lösungsmittel ist nach dem Verlassen der zweiten Kolonne mit 62,7 0/, des Stoffes
1 und ebenfalls 62,701, des Stoffes 2 beladen.
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Das Mischungsverhältnis ist wieder 1:1, doch ist die Gesamtkonzentration
auf 62,7 0/, der Ausgangskonzentration gesunken. Einengen im Verhältnis 100:62,7
stellt die Ausgangskonzentration wieder her. Der Durchsatz an frischem Gemisch ist
dann 100 - 62,7 37,30% des Durchsatzes der Lösungsmittelphase. Der Reinheitsgrad
des Stoffes 1 beträgt 88,5 0!,, der des zweiten Stoffes 86 0/,.
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Würde man die Lösungsmittelphase der zweiten Kolonne nicht einengen,
sondern mit dem Ausgangsgemisch vereinigen, wie es bisher üblich war, so stünden
drei Möglichkeiten offen. Wählt man das Verhältnis der Ströme in der ersten Kolonne
optimal, so wird die Rückextraktion mangelhaft, da der Lösungsmittelstrom in der
zweiten Kolonne zu langsam laufen muß. Wählt man optimale Bedingungen bei der Rückextraktion,
so würde der Lösungsmittelstrom in der ersten Kolonne zu schnell laufen und das
Ausgangsgemisch ungenügend extrahiert werden. Verzichtet man überhaupt auf die optimalen
Bedingungen in beiden Kolonnen, so liegt auf der Hand, daß auch die höchstmöglichen
Ausbeuten und Reinheitsgrade nicht erreicht werden können.
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Sind die Verteilungskoeffizienten des aufzutrennenden Stoffgemisches
nur wenig voneinander verschieden, kann theoretisch eine Auftrennung nur dann ohne
großen Verlust gelingen, wenn die optimalen Strömungsverhältnisse so genau wie möglich
eingehalten werden. Die Wahl der optimalen Bedingungen hat den Sinn, daß das Produkt
aus Verteilungskoeffizient und Strömungsgeschvvindigkeitsverhältnis des einen Stoffes
gleich dem reziproken Wert des Produktes des anderen Stoffes ist. Wenn also das
eine Produkt größer als 1 ist, muß das andere kleiner als 1 sein. Sind beide Produkte
größer oder kleiner als 1, ist eine Trennung der Stoffe auch bei unendlich großer
Kammerzahl nicht möglich. Liegt etwa das besagte Produkt des einen bei optimalen
Verhältnissen nur wenig über 1, beispielsweise bei 05, so liegt das des anderen
Stoffes nur wenig unter 1, im angeführten Fall bei 1:1,05 = 0,952. Dies bedeutet,
daß eine Abweichung von nur 50/, des Strömungsverhältnisses genügen würde, um eine
Abtrennung des einen oder des anderen Stoffes theoretisch unmöglich zu machen; es
bedeutet auch weiter, daß sich die Strömungsverhältnisse in der ersten und der zweiten
Kolonne um weniger als 50/, unterscheiden dürfen, und ebenfalls, daß der Durchsatz
des Ausgangsgemisches kleiner als 50/0 des Lösungsmittelstromes sein muß, wenn überhaupt
eine Trennwirkung erzielt werden soll. Durch die erfindungsgemäß angeführte Methode
des Konzentrierens des Rückextrakts ist es aber möglich, die jeweils optimalen Bedingungen
einzuhalten und somit den gewünschten Effekt zu erzielen.
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Beispiel 1 Eine Lösung, die 1,2 g Anilinblau (Schultz, Farbstofftabellen,
7. Auflage, Leipzig, 1931, Nr. 732) und 1,4 g Orange G (Schultz, Farbstofftabellen
Nr. 39) pro Liter Butanol enthält, wird in einer Gegenstromverteilungskolonne der
Extraktion durch 0, 1 g normale Essigsäure unterworfen. Ein Teil des Orange G verläßt,
gelöst in Butanol, in praktisch reinem Zustand die Apparatur, ein anderer Teil wird
zugleich mit der überwiegenden Menge des Anilinblaus durch die Wasserphase extrahiert.
Die Wasserphase wird nun in einer zweiten Gegenstromverteilungsapparatur mit frischem
Butanol extrahiert, wobei fast die gesamte Menge des Orange G und ein geringer Teil
des Anilinblaus in die Butanolphase übergeht, während der Rest in reinem Zustand
die zweite Kolonne
in Wasser gelöst verläßt. Das in der zweiten Kolonne rücklaufende
Farbstoffgemisch in Butanol ist nun verdünnter als die Ausgangslösung und wird durch
einen Vakuumverdampfer konzentriert. Danach wird es der Ausgangslösung wieder zugefügt.
Im Lauf der Extraktion wird die Konzentration der aus der zweiten Kolonne rücklaufenden
Farbstofflösung immer geringer, bis sie schließlich gegen Ende des Prozesses so
gering wird, daß die Apparatur nicht mehr weiterbetrieben werden kann.
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Das ist als das Ende des Prozesses anzusehen.
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Beispiel 2 In einer Gegenstromextraktionsapparatur, die aus zwei
Extraktionskolonnen und einem Verdampfer bestand, wurde in der ersten Kolonne eine
Lösung von je 1,501, Kobalt- und Nickelrhodanid in Amylalkohol mit 430!,iger Ammoniumrhodanidlösung
extrahiert. Der Verteilungskoeffizient von Kobahrhodanid zwischen Amylalkohol und
Ammoniumrhodanidlösung betrug 0,47, der des Nickelrhodanids 2,31; als optimales
Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit von Lösung und Extraktionsmittel wurde daher
0, 47 2, 3 = 0,96 gewählt (vgl. hierzu E. Hecker, Verteilungsverfahren im Laboratorium,
Weinheim, 1955).
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Nach Verlassen der ersten Kolonne wurde in der Amylalkoholphase eine
Konzentration von 0,820/0 Kobaltrhodanid und etwa 0,00001 0/0 Nickelrhodanid spektrophotometrisch
dargestellt, was einer Kolonnenleistung von 11,4 theoretischen Kammern entspricht.
Der Reinheitsgrad des Kobaltrhodanids ist besser als 99,990/,. In der wäßrigen Phase
betrug die Konzentration des Kobaltrhodanids 0,68 0/, und des Nickelrhodanids 1,50/,.
Diese wäßrige Lösung wurde fortlaufend in die zweite Kolonne gegeben, wo sie mit
frischem Amylalkohol im Gegenstrom extrahiert wurde. Die zweite Kolonne hat ihre
optimale Leistung bei dem Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten 1:2,3.0,47 =
1,05. Die die zweite Kolonne verlassende wäßrige Lösung enthält 0,860/, Nici;elrhodanid
und 0,000040/0 Kobaltrhodanid, was einer Kolonnenleistung von etwa 11,5 theoretischen
Kammern entspricht.
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Die Amylalkoholphase enthielt 0,680/, Kobahrhodanid und 0,640/, Nickelrhodanid.
(Theoretisch sollten von beiden Stoffen 0,660/0 erhalten werden.) Diese amylalkoholische
Lösung wurde nun mittels eines Verdampfers (im Vakuum) auf 440/0 ihres ursprünglichen
Volumens eingedampft, so daß die Konzentrationen des Kobalt- und Nickelrhodanids
ihre Ausgangswerte von jeweils etwa 1,50/, erreichten. Das Konzentrat hat nun die
gleiche Konzentration wie die Ausgangslösung und kann, mit dieser vereinigt, wieder
in die erste Kolonne gegeben werden. Der Rücklauf beträgt also 440/0 der in der
Zeiteinheit in die erste Kolonne eintretenden Ausgangslösung.
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Beispiel 3 Um ein Gemisch von p-Toluidin und o-Toluidin zu trennen,
wurden zunächst die Verteilungskoeffizienten jeder Substanz zwischen Benzol und
einer wäßrigen Lösung von 0,7molarem Natrium Citrat bestimmt.
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Letzteres wurde verwendet, um den pH-Wert der wäßrigen Lösung auf
einem möglichst konstanten Wert zu halten, da die Verteilungskoeffizienten der Toluidine
von der Wasserstoffionenkonzentration abhängen. Der Verteilungskoeffizient des p-Toluidins
zwischen wäßriger und benzolischer Lösung hatte bei pH = 3,2 einen Wert von 3,55,
der des o-Toluidins unter gleichen Verhältnissen einen Wert von 0,70.
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In zwei Gegenstromextraktionskolonnen mit einer Trennleistung von
etwa fünf theoretischen Kammern, die beide praktisch den gleichen Wirkungsgrad besaßen,
wurde die Extraktion ausgeführt. Der Extrakt der ersten
Kolonne
wurde direkt in die zweite gegeben, die Lösungsmittelphase der zweiten Kolonne wurde
teils in einem normalen Destillationsapparat eingeengt, teils in einem elektrisch
beheizten Verdampfer konzentriert. Das erste Verfahren genügt, wenn diskontinuierlich
gearbeitet wird; das zweite wird zweckmäßigerweise bei kontinuierlicher Arbeitsweise
angewendet.
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Eine Lösung von jeweils 10/, o-Toluidin und p-Toluidin in Benzol,
deren Mischungsverhältnis durch Messung der Ultraviolettabsorption bei zwei verschiedenen
Wellenlängen (278 und 290 m, zu nach Überführung in eine Lösung in Methanol) bestimmt
wurde, stellte die Ausgangslösung dar. Diese wurde nun in der ersten Kolonne mit
der 0,7molaren Natrium-Citrat-Lösung vom pH 3,2 extrahiert. Das Strömungsverhältnis
wäßrige Lösung zu Benzol wurde mit Hilfe von Strömungsmessern optimal, d. h. auf
einen Wert von 1 :3,550,7 = 0,63, eingestellt. Der Durchsatz der Lösungsmittelphase
betrug 2,11 in der Stunde, der Durchsatz des Extraktionsmittels 1,32 1 in der Stunde.
(Wegen der kleinen Gesamtkonzentration wurde die Beladung nicht besonders korrigiert.)
Um einen Überblick über die Arbeitsweise des Verfahrens zu gewinnen, wurden von
den Austrittsstellen der beiden Kolonnen Proben entnommen und auf ihren Gehalt an
den beiden Toluidinen spektralphotometrisch geprüft.
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Das Raffinat der ersten Kolonne (Benzol) enthielt 55 0/, der Ausgangsmenge
o-Toluidin und 1 0% (im folgenden immer auf die Ausgangsmenge bezogen) p-Toluidin
; das o-Toluidin hatte somit einen Reinheitsgrad von 980/0.
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Der Extrakt der ersten Kolonne (Natrium-Citrat-Lösung) enthielt 450/0
o-Toluidin und 980/, p-Toluidin. Dieser Extrakt enthält nach Durchgang durch die
zweite Kolonne 55,50/0 p-Toluidin und weniger als 1 °/0 o-Toluidin (untere Grenze
der Bestimmbarkeit). Das p-Toluidin besaß also einen Reinheitsgrad von 98 bis 990/0.
Die benzolische Lösung der zweiten Kolonne enthielt 440/o o-Toluidin und 43,50/0
p-Toluidin; die theoretischen Mengen hätten je 450/0 betragen sollen. Doch zeigt
auch der praktische Versuch, daß sich das Mischungsverhältnis nicht geändert hat.
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Die benzolische Lösung der zweiten Kolonne wurde nun durch Eindampfen
auf die Ausgangskonzentration von je 1 0/0 jeder Substanz gebracht, d. h. im Verhältnis
100:44 eingeengt. Während man beim portionsweisen Einengen die genaue Konzentration
durch Auffüllen auf ein bestimmtes Volumen einstellen muß, läßt sich bei Verwendung
eines kontinuierlichen Verdampfers die Konzentration ziemlich genau durch Regelung
der Arbeitstemperatur einstellen.
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Die eingeengte Lösung wird nun laufend mit dem Aus-
gangsgemisch vereinigt.
Der Gesamtdurchsatz des trennenden Gemisches beträgt dann 2,1 0,92 1,18 1 Lösung
pro Stunde. Dieses Beispiel mit niedriger Konzentration des zu trennenden Gemisches
ist gewählt worden, um die Arbeitsweise des Verfahrens an einem durch keine Komplikationen
beeinträchtigten Fall darzulegen.
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Beispiel 4 In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird eine Lösung
von jeweils 50/0 o-Toluidin und 50j, p-Toluidin in Benzol in einer einzigen Kolonne
der Gegenstromextraktion unterworfen. Der Fluß des benzolischen Lösungsmittels wurde
in der Mitte unterbrochen, der von unten kommende Strom in einen Verdampfer geleitet
und der Zufluß oberhalb dieser Abzapfung zur Extraktion geleitet. Bei einem Durchsatz
von 2,5 1 Benzolphase pro Stunde und einem Strömungsverhältnis von 2 - was wegen
der stärkeren pH-Verschiebung der Natrium-Citrat-Lösung erforderlich war (durch
Neutralisation der Toluidinbasen) - wurden erhalten: im Raffinat (Benzol der ersten
Kolonne) 830/, des Ausgangswertes o-Toluidin und 18°jo p-Toluidin im Raffinat (wäßrige
Lösung); in der zweiten Kolonne 700/0 p-Toluidin und 2 o-Toluidin. Im benzolischen
Rücklauf waren 11 0/0 p- und 130/, o-Toluidin. Das p-Toluidin konnte aber dadurch
in über 99,50/daher Reinheit gewonnen werden, da es aus der wäßrigen Lösung als
Citrat auskristallisierte.