तरल-द्रव निष्कर्षण

विलायक निष्कर्षण।

तरल-द्रव निष्कर्षण (एलएलई), जिसे विलायक निष्कर्षण और विभाजन के रूप में भी जाना जाता है यह यौगिकों या धातु परिसरों को पृथक करने की एक विधि है, जो दो अलग-अलग अमिश्रणीय तरल पदार्थ, सामान्यतः पानी (ध्रुवीय) और कार्बनिक विलायक (गैर-ध्रुवीय) में उनकी सापेक्ष विलेयता के आधार पर होती है। सामान्यतः जलीय विलयन से कार्बनिक तक एक तरल से दूसरे तरल द्रव में एक या एक से अधिक प्रजातियों का शुद्ध हस्तांतरण होता है। स्थानांतरण रासायनिक क्षमता द्वारा संचालित होता है, अर्थात एक बार स्थानांतरण पूरा हो जाने के बाद, रासायनिक घटकों की समग्र प्रणाली जो विलेय और विलायक बनाती है एक अधिक स्थिर संरूपण (कम मुक्त ऊर्जा) में होती है। वह विलायक जो विलेय (O) में समृद्ध होता है, अर्क कहलाता है। क्षेत्र समाधान जो विलेय (O) में समाप्त हो जाता है उसे रैफिनेट कहा जाता है। एलएलई रासायनिक प्रयोगशालाओं में आधारिक तकनीक है, जहां इसे विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग करके अलग-अलग से लेकर प्रतिधारा वितरण उपकरण जिसे मिश्रित निःसादक कहा जाता है इस प्रकार की प्रक्रिया सामान्यतः पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया के भाग के रूप में की जाती है जिसमें प्रायः अम्लीय विकास भी सम्मिलित होता है।

विभाजन सामान्यतः तरल-द्रव निष्कर्षण में सम्मिलित अंतर्निहित रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं को संदर्भित करने के लिए उपयोग किया जाता है लेकिन एक और पढ़ने पर यह पूरी तरह से समानार्थी हो सकता है। विलायक निष्कर्षण शब्द किसी पदार्थ को एक उपयुक्त विलायक में अधिमानतः उस पदार्थ को विलेय मिश्रण से अलग करने का भी उल्लेख कर सकता है। उस स्थिति में, घुलनशील यौगिक को अघुलनशील यौगिक या सम्मिश्र यौगिक से अलग किया जाता है। हाइड्रोमेटलर्जी दृष्टिकोण से, विलायक निष्कर्षण का उपयोग विशेष रूप से यूरेनियम और प्लूटोनियम, जिरकोनियम और हेफ़नियम के पृथक्करण और शुद्धिकरण, कोबाल्ट और निकल को अलग करने, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के पृथक्करण और शुद्धिकरण आदि में किया जाता है, इसका सबसे बड़ा लाभ इसकी चुनिंदा रूप से अलग करने की क्षमता है। बहुत समान धातुएँ। भारित ऑर्गेनिक से धातु के मान को 'अनावृत' करने पर उच्च शुद्धता वाली एकल धातु धाराएं प्राप्त होती हैं जिसमें धातु के मान को अवक्षेपित या एकत्र किया जा सकता है। अनावृत निष्कर्षण जैविक पदार्थ से जलीय फेज़ में द्रव्यमान के स्थानांतरण के विपरीत होता है।^{[not verified in body]}

एलएलई का व्यापक रूप कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन, इत्र के प्रसंस्करण, वनस्पति तेलों और बायोडीजल के उत्पादन और अन्य उद्योगों में भी उपयोग किया जाता है।^{[not verified in body]} यह सबसे सामान्य प्रारंभिक तकनीकों में से एक है, हालांकि कुछ कठिनाइयों का परिणाम है सूक्ष्म पदार्थों से संबंधित कार्यात्मक समूहों को निकालने में होता है।

गैर-जलीय प्रणालियों में तरल-द्रव निष्कर्षण संभव है पिघले हुए लवण के संपर्क में पिघली हुई धातु वाली प्रणाली में, धातुओं को एक फेज़ से दूसरे फेज़ में निकाला जा सकता है। यह एक पारा इलेक्ट्रोड से संबंधित है जहां एक धातु को अपेक्षाकृत कम किया जा सकता है फिर धातु प्रायः पारे में घुलकर एक अमलगम (रसायन विज्ञान) बनाती है जो इसकी विद्युत सायन को बहुत संशोधित करती है। उदाहरण के लिए, सोडियम अमलगम बनाने के लिए पारा कैथोड पर सोडियम केशन को कम करना संभव होता है जबकि एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड (जैसे प्लैटिनम) पर सोडियम केशन कम नहीं होते हैं। इसके अतिरिक्त, पानी हाइड्रोजन में कम हो जाता है। एक रासायनिक पायस या तीसरे फेज़ को स्थिर करने के लिए अपमार्जक द्रव का उपयोग किया जा सकता है।^{[not verified in body]}

प्रभावशीलता के उपाय

वितरण अनुपात

विलायक निष्कर्षण में, वितरण अनुपात को प्रायः एक माप के रूप में उद्धृत किया जाता है कि एक द्रव को कितनी अच्छी तरह से निकाला गया है। वितरण अनुपात (केडी) जलीय फेज़ में इसकी एकाग्रता से विभाजित कार्बनिक फेज़ में एक विलेय की एकाग्रता के बराबर है। प्रणाली के आधार पर, वितरण अनुपात तापमान का कार्य हो सकता है, प्रणाली में रासायनिक प्रजातियों की एकाग्रता और बड़ी संख्या में अन्य पैरामीटर हो सकते हैं। ध्यान दें कि विनिष्कर्षण प्रक्रिया के ΔG से संबंधित है^{[clarification needed]}

कभी-कभी, वितरण अनुपात को विभाजन गुणांक कहा जाता है जिसे प्रायः लघुगणक के रूप में व्यक्त किया जाता है। ध्यान दें कि दो अकार्बनिक ठोस (जिरकोनोलाइट और पेरोसाइट) के बीच यूरेनियम और नेप्टुनियम के वितरण अनुपात की सूचना दी गई है।^[1] विलायक निष्कर्षण में दो अमिश्रणीय द्रवों को एक साथ मिश्रित किया जाता है। अधिक ध्रुवीय विलेय अधिक ध्रुवीय विलायक में अधिमानतः विलेय हो जाते हैं, और कम ध्रुवीय विलायक में कम ध्रुवीय विलेय है इस प्रयोग में, गैर-ध्रुवीय हैलोजन गैर-ध्रुवीय खनिज तेल में अधिमानतः रूप से विलेय हो जाते हैं।^[2]

हालांकि वितरण अनुपात और विभाजन गुणांक प्रायः समानार्थक रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन यह आवश्यक नहीं है। किसी विशेष फेज़ में विलेय एक से अधिक रूपों में उपस्थित हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि विभाजन गुणांक (केडी) और वितरण अनुपात (डी) के अलग-अलग मान होंगे। यह एक महत्वपूर्ण अंतर है क्योंकि दो फेज़ों के बीच एक विलेय के विभाजन के लिए विभाजन गुणांक का एक निश्चित मान होता है, विलायक में अलग-अलग स्थितियों के साथ वितरण अनुपात परिवर्तित हो जाता है।^[3]

तरल-द्रव निष्कर्षण करने के बाद, निष्कर्षण के प्रत्येक फेज़ में समाधान की कुल एकाग्रता का अनुपात निर्धारित करने के लिए एक मात्रात्मक उपाय किया जाना चाहिए। इस मात्रात्मक माप को वितरण अनुपात या वितरण गुणांक के रूप में जाना जाता है।^[4]

पृथक्करण कारक

पृथक्करण कारक एक वितरण अनुपात को दूसरे से विभाजित करना है यह दो विलेय को अलग करने की प्रणाली की क्षमता का माप है। उदाहरण के लिए, यदि निकेल (D_Ni) के लिए वितरण अनुपात 10 है और चांदी (D_Ag) के लिए वितरण अनुपात 100 है, तो चांदी/निकेल पृथक्करण कारक (SF_Ag/Ni), D_Ag/D_Ni = SF_Ag/Ni = 10 के बराबर है।^[5]

परिशोधन कारक

इसका उपयोग किसी उत्पाद से संदूषक को वियोजित करने की प्रक्रिया की क्षमता को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी प्रक्रिया को 1:9 कैडमियम के मिश्रण से इंडियम में खिलाया जाता है और उत्पाद कैडमियम और इंडियम का 1:99 मिश्रण होता है तो प्रक्रिया का परिशोधन कारक (कैडमियम को वियोजित करने के लिए) 0.11/ 0.01 = 11 होता है।

रेखांकन की प्रवणता

निष्कर्षण तंत्र को कार्य करने का आसान तरीका रेखांकन बनाना और प्रवणता को मापना है। यदि एक निष्कर्षण प्रणाली के लिए डी मान एक अभिकर्मक (जेड) की एकाग्रता के वर्ग के आनुपातिक है तो log₁₀(D) के विरीत log₁₀(''Z'') के आरेख की प्रवणता 2 होती है।

सफलता के उपाय

तरल-द्रव निष्कर्षण की सफलता को पृथक्करण कारकों और परिशोधन कारकों के माध्यम से मापा जाता है। निष्कर्षण स्तंभ की सफलता को समझने का सबसे अच्छा तरीका तरल-द्रव संतुलन (एलएलई) आंकड़ा समूह के माध्यम से होता है। दो फेज़ों के बीच विलेय के स्थिर स्थिति विभाजन को निर्धारित करने के लिए आंकड़ा समूह को एक वक्र में परिवर्तित किया जा सकता है। Y-अक्ष अर्क (विलायक) फेज़ में विलेय की सांद्रता है और x-अक्ष रैफिनेट फेज़ में विलेय की सांद्रता है। यहां से, कोई प्रक्रिया के अनुकूलन के लिए फेज़ों का निर्धारण कर सकता है।^[6]

तकनीक

बैचवाइज एकल फेज़ निष्कर्षण

यह सामान्यतः रासायनिक प्रयोगशालाओं में छोटे पैमाने पर प्रयोग किया जाता है। पृथक्करण फ़नल का उपयोग करना सामान्य है। प्रक्रियाओं में डीएलएलएमई और प्रत्यक्ष जैविक निष्कर्षण सम्मिलित हैं। संतुलन के बाद, वांछित विलेय युक्त अर्क फेज़ को आगे की प्रक्रिया के लिए अलग किया जाता है।

परिक्षेपी तरल-द्रव सूक्ष्म निष्कर्षण (डीएलएलएमई)

पानी के प्रतिरूप से छोटी मात्रा में कार्बनिक यौगिकों को निकालने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है।^[7] यह प्रक्रिया एक उपयुक्त निष्कर्षण विलायक (C₂Cl₄) और परिक्षेपी विलायक (एसीटोन) की छोटी मात्रा को जलीय विलायक में अन्तःक्षेप करके की जाती है। परिणामी विलायक को तब कार्बनिक और जलीय परतों को अलग करने के लिए अपकेन्द्रण किया जाता है। यह प्रक्रिया कार्बनिक यौगिकों जैसे ऑर्गेनोक्लोराइड और ऑर्गनोफॉस्फोरस कीटनाशकों के साथ-साथ पानी के प्रतिरूप से प्रतिस्थापित बेंजीन यौगिकों के निष्कर्षण में उपयोगी है।^[7]

प्रत्यक्ष कार्बनिक निष्कर्षण

कार्बनिक विलायक (टोल्यूनि, बेंजीन, ज़ाइलीन) में आंशिक रूप से कार्बनिक घुलनशील प्रतिरूपों को मिश्रित करके कार्बनिक घुलनशील यौगिकों को विलायक में वियुक्त कर दिया जाता है और एक अलग कारक का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। यह प्रक्रिया प्रोटीन और विशेष रूप से फॉस्फोप्रोटीन और फॉस्फोपेप्टाइड फॉस्फेटेस के निष्कर्षण में उपयोगी है।^[8]

इस अनुप्रयोग का एक अन्य उदाहरण दिएथील ईथर का उपयोग करके पानी और 5% एसीटिक अम्ल के मिश्रण से एनीसोल को निकालना है फिर एनीसोल कार्बनिक फेज़ में प्रवेश करेगा। इसके बाद दोनों फेज़ों को अलग किया जाएगा। सोडियम बाईकारबोनेट के साथ कार्बनिक अर्क को मिश्रित करके एसिटिक अम्ल को कार्बनिक फेज़ से अलग किया जा सकता है। एसिटिक अम्ल सोडियम बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम एसीटेट, कार्बन डाईऑक्साइड और पानी बनाता है।

प्रत्यक्ष कार्बनिक निष्कर्षण का उपयोग करके कॉफी बीन और चाय की पत्तियों से कैफीन भी निकाला जा सकता है। बीन्स या पत्तियों को एथिल एसीटेट में भिगोया जा सकता है जो कैफीन को अनुकूल रूप से मिश्रित कर देता है जिससे कॉफी या चाय का अधिकांश स्वाद प्रारंभिक प्रतिरूप में शेष रह जाता है।^[9]

बहुफेज़ प्रतिधारा सतत प्रक्रियाएं

कोफ्लोर निरंतर प्रतिधारा ।

इनका उपयोग सामान्यतः निजी उद्योग में धातुओं जैसे लैंथेनाइड्स के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है क्योंकि लैंथेनाइड्स के बीच पृथक्करण कारक इतने छोटे होते हैं कि कई निष्कर्षण फेज़ों की आवश्यकता होती है।^[10] बहुफेज़ प्रक्रियाओं में एक निष्कर्षण इकाई से जलीय रैफिनेट को अगली इकाई को जलीय क्षेत्र के रूप में प्रदर्शित किया जाता है जबकि कार्बनिक फेज़ को विपरीत दिशा में अभिगम्य किया जाता है। इसलिए इस प्रकार प्रत्येक फेज़ में दो धातुओं के बीच की अपेक्षाकृत दूरी कम होती है समग्र प्रणाली में एक उच्च परिशोधन कारक हो सकता है।

लैंथेनाइड्स के पृथक्करण के लिए बहुस्तरीय प्रतिधारा विनिमय सरणियों का उपयोग किया गया है। एक अच्छी प्रक्रिया के डिजाइन के लिए, प्रक्रिया के निष्कर्षण भाग में वितरण अनुपात बहुत अधिक (>100) या बहुत कम (<0.1) नहीं होना चाहिए। प्रायः ऐसा होता है कि प्रक्रिया में कार्बनिक फेज़ से अवांछित धातुओं को निकालने के लिए एक खंड होता है और अंत में धातु को कार्बनिक फेज़ से वापस प्राप्त करने के लिए प्रत्यय विच्छेद (रसायन विज्ञान) होता है।

मिश्रित-पृथक्करण

मिश्रित-पृथक्करण प्रतिरोधक की बैटरी वर्तमान में आपस में सबद्ध है। जो प्रत्येक मिश्रित-पृथक्करण इकाई निष्कर्षण का एक फेज़ प्रदान करती है। एक मिश्रित-पृथक्करण में एक पहला फेज़ होता है जो फेज़ो को एक साथ मिश्रित करता है और उसके बाद एक स्थिर फेज़ होता है जो फेज़ों को गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथक करने की स्वीकृति देता है।

तेल और पानी के मिश्रण का निरंतर पृथक्करण

एक नया स्थिरण उपकरण सुधीन बायोसेटलर, साधारण गुरुत्वाकर्षण स्थिरण की तुलना में तेल-पानी के पायस को निरंतर बहुत तीव्र गति से अलग कर सकता है। इस छवि में, एक तेल-पानी का पायस, एक बाहरी जलाशय में एक प्रणोदक द्वारा मिश्रित किया जाता है और बायोस्थिरण के दो निचले भाग के बंदरगाहों में निरंतर पंप किया जाता है बायोस्थिरण के शीर्ष के माध्यम से बाहर निकलने वाली एक स्पष्ट कार्बनिक (खनिज तेल) परत में बहुत शीघ्र पृथक हो जाता है और बायोस्थिरण के तल से एक जलीय (एक लाल खाद्य डाई के साथ रंगीन) परत को निरंतर पंप किया जा रहा है।

बहुफेज प्रतिधारा प्रक्रिया में, प्रत्येक फेज़ के लिए वैकल्पिक सिरों पर स्थित मिश्रित और स्थिरण भाग के साथ कई मिश्रित-पृथक्करण स्थापित किए जाते हैं (चूंकि निःसादक भाग के आउटलेट आसन्न फेज़ के मिश्रित भाग के प्रवेश को प्रयुक्त करते हैं)। मिश्रित-पृथक्करण का उपयोग तब किया जाता है जब एक प्रक्रिया को लंबे समय तक रहने की आवश्यकता होती है और जब समाधान आसानी से गुरुत्वाकर्षण द्वारा अलग हो जाते हैं। उन्हें एक बड़ी सुविधा पदचिह्न की आवश्यकता होती है, लेकिन उन्हें अधिक "हेडस्पेस" की आवश्यकता नहीं होती है और मिश्रित मोटर (कोलवेन, 1956 डेविडसन, 1957) के सामयिक प्रतिस्थापन के लिए सीमित दूरस्थ संरक्षण क्षमता की आवश्यकता होती है।^[11]

प्रतिधारा सतत निष्कर्षण के लिए मिश्रित-पृथक्करण की 4 फेज़ बैटरी।

अपकेंद्री निष्कर्षक

अपकेंद्री निष्कर्षक एक इकाई में मिश्रण धातु को पृथक करते हैं। प्रणोदक और स्थिर आवास के बीच 6000 आरपीएम तक की गति से दो तरल पदार्थ मे सघन रूप से मिश्रित होती है यह जलीय फेज़ से जैविक फेज़ में एक आदर्श सामूहिक स्थानांतरण के लिए मुख्य सतह को विकसित करता है। 200-2000 ग्राम पर दोनों फेज़ों को फिर से अलग कर दिया जाता है अपकेंद्री निष्कर्षक प्रक्रिया में विलायक को कम करते हैं, विलायक में उत्पाद भार को अनुकूलित करते हैं और जलीय फेज़ को पूरी तरह से निकालते हैं। काउंटर करंट और बहुफेज प्रतिधारा प्रक्रिया मे निष्कर्षण आसानी से स्थापित हो जाते हैं।^[12]

रासायनिक परिवर्तन के बिना निष्कर्षण

कुछ विलेय जैसे आदर्श गैसों को रासायनिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता के बिना एक फेज़ से दूसरे फेज़ में निकाला जा सकता है (अवशोषण देखें)। यह विलायक निष्कर्षण का सबसे सरल प्रकार है। जब एक विलायक निकाला जाता है, तो दो अमिश्रणीय द्रव पदार्थों को एक साथ मिश्रित किया जाता है। अधिक ध्रुवीय विलेय अधिक ध्रुवीय विलायक में अधिमानतः विलेय होते हैं और कम ध्रुवीय विलायक में कम ध्रुवीय विलेय कुछ विलेय जो निष्कर्षण प्रक्रिया के समय प्रतिक्रिया से गुजरते हुए प्रतीत नहीं होते हैं उनका वितरण अनुपात नहीं होता है जो एकाग्रता से स्वतंत्र होता है। एक उत्कृष्ट उदाहरण बेंजीन जैसे गैर-ध्रुवीय मीडिया में कार्बोक्जिलिक अम्ल (एचए) का निष्कर्षण है। यहां प्रायः ऐसा होता है कि कार्बोक्जिलिक अम्ल कार्बनिक परत में एक मंदक पदार्थ बनाता है इसलिए वितरण अनुपात अम्ल एकाग्रता (किसी भी फेज़ में मापा जाता है) के कार्य के रूप में रूपांतरित हो जाता है।

इस स्थिति के लिए, निष्कर्षण स्थिरांक k को k = [HA_organic]²/[HA_aqueous] द्वारा वर्णित किया गया है।

विलायक प्रक्रिया

विलायक निष्कर्षण का उपयोग करके यूरेनियम, प्लूटोनियम, थोरियम और कई वास्तविक अर्थ अवयव को अम्ल विलायक से चयनात्मक तरीके से ऑर्गेनिक विलायक निष्कर्षण और मंदक पदार्थ के सही विकल्प का उपयोग करके निष्कर्षण करना संभव है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाने वाला एक विलायक ऑर्गनोफॉस्फेट ट्राइब्यूटिल फॉस्फेट (टीबीपी) है। प्योरेक्स प्रक्रिया जो सामान्यतः परमाणु पुनर्संसाधन में उपयोग की जाती है, त्रि-एन-ब्यूटाइल फॉस्फेट और एक निष्क्रिय हाइड्रोकार्बन (केरोसिन) के मिश्रण का उपयोग करती है, यूरेनियम (VI) को मिश्रित नाइट्रिक अम्ल से निकाला जाता है और अशुद्ध नाइट्रिक का उपयोग करके वापस निकाला जाता है एक कार्बनिक घुलनशील यूरेनियम परिसर [UO₂(TBP)₂(NO₃)₂] बनता है, फिर यूरेनियम धारण करने वाली कार्बनिक परत को एक तनु नाइट्रिक अम्ल समाधान के संपर्क में लाया जाता है संतुलन कार्बनिक घुलनशील यूरेनियम परिसर से दूर और मुक्त नाइट्रिक अम्ल में मुक्त टीबीपी और यूरेनिल नाइट्रेट की ओर स्थानांतरित हो जाता है। प्लूटोनियम (IV) यूरेनियम (VI) के समान एक जटिल बनाता है, लेकिन प्लूटोनियम को एक से अधिक तरीकों से अलग करना संभव है इस प्रक्रिया को कम करने वाला पदार्थ जो प्लूटोनियम को त्रिकोणीय ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तित करता है जोड़ा जा सकता है। यह ऑक्सीकरण अवस्था टीबीपी और नाइट्रेट के साथ एक स्थिर परिसर नहीं बनाती है जब तक कि नाइट्रेट की सघनता बहुत अधिक न हो (जलीय फेज़ में लगभग 10 mol / L नाइट्रेट की आवश्यकता होती है)। एक और तरीका यह है कि प्लूटोनियम के लिए निर्लेपक के रूप में तनु नाइट्रिक अम्ल का उपयोग किया जाता है।

इस स्थिति में, D_U = k [TBP]²[NO₃^-]² यह प्योरेक्स रसायन विलायक निष्कर्षण का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

आयन विनिमय प्रक्रिया

एक अन्य निष्कर्षण प्रक्रिया को आयन विनिमय प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। यहां, जब एक आयन को जलीय फेज़ से कार्बनिक फेज़ में स्थानांतरित किया जाता है तो आवेशित संतुलन बनाए रखने के लिए दूसरे आयन को दूसरी दिशा में स्थानांतरित किया जाता है। यह अतिरिक्त आयन प्रायः हाइड्रोजन आयन होता है आयन विनिमय प्रक्रिया के लिए, वितरण अनुपात प्रायः पीएच का एक कार्य होता है। इस स्थिति मे आयन विनिमय निष्कर्षण का एक उदाहरण टेरीटाइडिन और एक कार्बोज़ाइलिक अम्ल के संयोजन से टर्ट-ब्यूटाइल बेंजीन में ऐमेरिशियम का निष्कर्षण होता है।

D_Am = k [टेरपिरीडीन]¹[कार्बोज़ाइलिक अम्ल]³[H⁺]⁻³

एक अन्य उदाहरण जस्ता, कैडमियम या सीसा का डायलकाइल फॉस्फिनिक अम्ल (R₂PO₂H) द्वारा एक गैर-ध्रुवीय मंदक पदार्थ जैसे एल्केन में निष्कर्षण है। एक गैर-ध्रुवीय मंदक पदार्थ अपरिवर्तित गैर-ध्रुवीय धातु परिसरों के निर्माण का भाग है। कुछ निष्कर्षण प्रणालियाँ विलायक और आयन विनिमय प्रक्रिया दोनों द्वारा धातुओं के निष्कर्षण में सक्षम हैं ऐसी प्रणाली का एक उदाहरण नाइट्रिक अम्ल से 6,6'-बीआईएस-(5,6-डिपेंटाइल-1,2,4-ट्रायज़िन-3-वाईएल)-2,2'-बाइपिरिडीन के संयोजन से ऐमेरिशियम (और लैंथेनाइड) निष्कर्षण है। टर्ट-ब्यूटाइल बेंजीन में 2'-बिपिरिडीन और 2-ब्रोमोहेक्सानोइक अम्ल उच्च और निम्न-नाइट्रिक अम्ल सांद्रता दोनों पर धातु वितरण अनुपात मध्यवर्ती नाइट्रिक अम्ल एकाग्रता से अधिक होते है।

आयन युग्म निष्कर्षण

धातु निष्कर्षण के लिए विलयन का चयन करके यह संभव है। उदाहरण के लिए, यदि नाइट्रेट की सघनता अधिक है, तो मिश्रण में वसारागी चतुर्धातुक अमोनियम लवण होने पर ऐमेरिशियम को एनीओनिक नाइट्रेट मिश्रण के रूप में निष्कर्षण संभव है।

एक उदाहरण जो 'औसत' रसायनज्ञ द्वारा सामना किए जाने की अधिक संभावना है, वह फेज़ स्थानांतरण उत्प्रेरक का उपयोग है। यह एक आवेशित प्रजाति है जो दूसरे आयन को कार्बनिक फेज़ में स्थानांतरित करती है। आयन प्रतिक्रिया करता है और फिर एक और आयन बनाता है, जो फिर जलीय फेज़ में वापस स्थानांतरित हो जाता है।

उदाहरण के लिए, 31.1 किलोजूल तिल (इकाई)^-1 एसीटेट आयनों को नाइट्रोबेंजीन में स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक है,^[13] जबकि एक क्लोराइड आयन को एक जलीय फेज़ से नाइट्रोबेंजीन में स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा 43.8 किलोजूल मोल है^[14] इसलिए, यदि प्रतिक्रिया में जलीय फेज़ सोडियम एसीटेट का एक विलयन है, जबकि कार्बनिक फेज़ लोबान क्लोराइड का नाइट्रोबेंजीन विलयन है, तो जब एक फेज़ स्थानांतरण उत्प्रेरक, एसीटेट आयनों को जलीय परत से स्थानांतरित किया जा सकता है जहां वे प्रतिक्रिया करते हैं बेंजाइल एसीटेट और क्लोराइड आयन बनाने के लिए बेंजाइल क्लोराइड, क्लोराइड आयन को फिर जलीय फेज़ में स्थानांतरित कर दिया जाता है। आयनों की स्थानांतरण ऊर्जा प्रतिक्रिया द्वारा दिए गए विलयन में प्रयुक्त करती है। A 43.8 से 31.1 kJ mol^-1 = 12.7 kJ mol⁻¹ ऊर्जा की तुलना में प्रतिक्रिया द्वारा अतिरिक्त ऊर्जा दी जाती है यदि प्रतिक्रिया नाइट्रोबेंजीन में टेट्राअल्काइलेमोनियम एसीटेट के बराबर भार का उपयोग करके की गई थी।^[15]

जलीय दो-फेज़ निष्कर्षण के प्रकार

बहुलक-बहुलक प्रणाली एक बहुलक-बहुलक प्रणाली में, दोनों फेज़ एक अपशिष्ट बहुलक द्वारा उत्पन्न होते हैं। भारी फेज़ सामान्यतः एक बहुशर्करा है और प्रकाश फेज़ सामान्यतः पॉलीथीन ग्लाइकॉल (पीईजी) होता है। परंपरागत रूप से, उपयोग किया जाने वाला पॉलीसेकेराइड डेक्स्ट्रान है। हालांकि, डेक्सट्रान अपेक्षाकृत कीमती होता है और भारी फेज़ उत्पन्न करने के लिए कम कीमती पॉलीसेकेराइड का उपयोग करके शोध की जा रही है। यदि पृथक किया जा रहा लक्ष्य यौगिक एक प्रोटीन या एंजाइम है, तो लक्ष्य में एक लिगैंड को बहुलक फेज़ों में से एक में सम्मिलित करना संभव है। यह उस फेज़ के लक्ष्य की आत्मीयता में सुधार करता है, और एक फेज़ से दूसरे फेज़ में विभाजन की क्षमता में सुधार करता है। यह, साथ ही विलायक या अन्य विकृतीकरण विलयन की अनुपस्थिति, प्रोटीन को शुद्ध करने के लिए बहुलक-बहुलक निष्कर्षण को एक आकर्षक विकल्प बनाती है। एक बहुलक-बहुलक प्रणाली के दो फेज़ों में प्रायः बहुत समान घनत्व होता है और उनके बीच बहुत कम सतह तनाव होता है। इस कारण से, एक बहुलक-बहुलक प्रणाली को विमिश्रण करना प्रायः विलायक निष्कर्षण को विमिश्रण करने से कहीं अधिक कठिन होता है। विमिश्रित को अपेक्षाकृत अच्छा बनाने के तरीकों में अपकेंद्रीकरण और एक विद्युत क्षेत्र का अनुप्रयोग सम्मिलित होता है।

बहुलक-लवण प्रणाली एक केंद्रित लवण विलयन के साथ भारी फेज़ उत्पन्न करके जलीय दो-फेज़ प्रणाली भी उत्पन्न की जा सकती है। उपयोग किया जाने वाला बहुलक फेज़ सामान्यतः अभी भी पीईजी है। सामान्यतः एक कोसमोट्रोपिक लवण जैसे Na₃PO₄ का उपयोग किया जाता है, हालांकि लवण की सघनता अपेक्षाकृत अधिक होने पर पीईजी-सोडियम क्लोराइड प्रणाली को प्रलेखित किया गया है। चूंकि बहुलक-लवण प्रणालियां आसानी से विमिश्रण करती हैं, इसलिए उनका उपयोग करना आसान होता है। हालांकि, उच्च लवण सांद्रता पर, प्रोटीन सामान्यतः या तो अस्वीकृत करते हैं या विलयन से अवक्षेपित होते हैं। इस प्रकार, बहुलक-लवण प्रणाली प्रोटीन को शुद्ध करने के लिए उतनी उपयोगी नहीं हैं।

आयनिक तरल पदार्थ प्रणाली कम गलनांक वाले आयनिक यौगिक होते हैं। जबकि वे तकनीकी रूप से जलीय नहीं हैं, हाल के शोध ने उन्हें निष्कर्षण में उपयोग करने का प्रयोग किया है जो कार्बनिक विलायक का उपयोग नहीं करता है।

डीएनए निष्कर्षण

कई आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के लिए एक प्रतिरूप से डीएनए को शुद्ध करने की क्षमता महत्वपूर्ण है। हालाँकि, प्रतिरूपों में प्रायः न्यूक्लीज़ होते हैं जो लक्ष्य डीएनए को शुद्ध करने से पहले उसे नीचा दिखाते हैं। यह दिखाया गया है कि डीएनए के भाग बहुलक-लवण पृथक्करण प्रणाली के प्रकाश फेज़ में विभाजित होते है यदि न्यूक्लियीज़ को अवरोधित और निष्क्रिय करने के लिए जाने जाने वाले लिगैंड्स को बहुलक फेज़ में सम्मिलित किया जाता है तो न्यूक्लियीज़ तब भारी फेज़ में विभाजित या निष्क्रिय हो जाते है इस प्रकार, यह बहुलक-लवण प्रणाली एक प्रतिरूप से डीएनए को शुद्ध करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है, साथ ही साथ इसे न्यूक्लियस से बचाती है।^{[citation needed]}

खाद्य उद्योग

पीईजी-सोडियम क्लोराइड प्रणाली को पेप्टाइड्स और न्यूक्लिक अम्ल जैसे छोटे अणुओं के विभाजन में प्रभावी दिखाया गया है। ये यौगिक प्रायः स्वाद या गंधक होते हैं। प्रणाली का उपयोग खाद्य उद्योग द्वारा विशेष स्वादों को अलग करने या नष्ट करने के लिए किया जा सकता है। कैफीन निष्कर्षण तरल-द्रव निष्कर्षण, विशेष रूप से प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष तरल-द्रव निष्कर्षण (स्विस जल विधि) का उपयोग करके किया जाता था, लेकिन तब से क्रिटिकल CO₂ की ओर बढ़ गया है। क्योंकि यह कम कीमती है और इसे व्यावसायिक स्तर पर किया जा सकता है।^[16]^[17]

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

प्रायः प्रतिरूप प्रसंस्करण के एक फेज़ में रासायनिक प्रजातियां सम्मिलित या आवश्यक होती हैं जो विश्लेषण में हस्तक्षेप करती है उदाहरण के लिए, कुछ वायु के संरक्षण को शोषक कणों से एक छोटी कांच की ट्यूब के माध्यम से वायु को अवशोषित करके किया जाता है, जो विश्लेषण को स्थिर या व्युत्पन्न करने के लिए एक रसायन के साथ लेपित किया गया है। कोटिंग इतनी एकाग्रता या विशेषताओं का हो सकता है कि यह उपकरण को हानि या विश्लेषण में हस्तक्षेप करता है। यदि एक गैर-ध्रुवीय विलायक (जैसे टोल्यूनि या कार्बन डाइसल्फ़ाइड) का उपयोग करके शोषक से प्रतिरूप निकाला जा सकता है और कोटिंग ध्रुवीय है (जैसे HBr या फॉस्फोरिक अम्ल) तो कोटिंग जलीय फेज़ में विभाजित हो जाती है स्पष्ट रूप से उत्क्रम सत्य है, ध्रुवीय निष्कर्षण विलायक और एक गैर-ध्रुवीय विलायक का उपयोग करके एक गैर-ध्रुवीय हस्तक्षेप को विभाजित करने के लिए कार्बनिक फेज़ (या बाद की स्थिति में, ध्रुवीय फेज़) का एक छोटा विभाज्य तब विश्लेषण के लिए उपकरण में अतःक्षेप किया जा सकता है।

अमीन्स की शुद्धि

अमाइन (अमोनिया के अनुरूप) में नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों का एक युग्म होता है जो हाइड्रोजन परमाणु के लिए अपेक्षाकृत बंधन बना सकती है। इसलिए यह स्थिति है कि अम्लीय परिस्थितियों में अमीन्स सामान्यतः प्रोटोनेटेड होते हैं, धनात्मक आवेश लेते हैं और आधारिक परिस्थितियों में वे सामान्यतः अवक्षेपित और तटस्थ होते हैं। पर्याप्त रूप से कम आणविक भार की अमीन बल्कि ध्रुवीय होती हैं और पानी के साथ हाइड्रोजन बन्ध बना सकती हैं और इसलिए जलीय विलयन में आसानी से विलेय हो जाती हैं। दूसरी ओर अवक्षेपित एमाइन, तटस्थ होते हैं और इनमें समतल, गैर-ध्रुवीय कार्बनिक पदार्थ होते हैं इसलिए गैर-ध्रुवीय अकार्बनिक विलायक के लिए एक उच्च संबंध होता है। इस प्रकार के शुद्धिकरण फेजों को अवक्षेपित किया जा सकता है, जहां एक अमाइन के जलीय विलयन को सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे आधार के साथ प्रयुक्त किया जाता है फिर एक गैर-ध्रुवीय विलायक के साथ एक अलग फ़नल में मिश्रित किया जाता है जो पानी से अमिश्रणीय होता है। जैविक फेज़ तब स्थगित हो जाता है। बाद के प्रसंस्करण अमाइन को पुनर्संरचना, वाष्पीकरण या आसवन जैसी तकनीकों द्वारा पुनर्प्राप्त कर सकते हैं एक ध्रुवीय फेज़ में बाद में निष्कर्षण एचसीएल जोड़कर और एक अलग फ़नल में फिर से प्रयुक्त करके किया जा सकता है जिस बिंदु पर अघुलनशील प्रत्यादेशन जोड़कर अमोनियम आयन को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है या किसी भी फेज़ में रासायनिक संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को एक भाग के रूप में प्रयोग किया जा सकता है।

तापमान स्विंग विलायक निष्कर्षण

तापमान स्विंग विलायक निष्कर्षण पीने के पानी के अलवणीकरण के लिए एक प्रायोगिक तकनीक है। इसका उपयोग पानी में 98.4% तक लवण की मात्रा को पृथक करने के लिए किया गया है और हाइपरसैलिन ब्रिन को संसाधित करने में सक्षम है जिसे उत्क्रम परासरण का उपयोग करके अलवणीकृत नहीं किया जा सकता है।^[18]

गतिकी के निष्कर्षण

उस दर की जांच करना महत्वपूर्ण है जिस पर विलेय को दो फेज़ों के बीच स्थानांतरित किया जाता है कुछ स्थितियों में संपर्क विवरण के परिवर्तन से निष्कर्षण की चयनात्मकता को परिवर्तित करना संभव है। उदाहरण के लिए, दुर्ग या निकेल का निष्कर्षण बहुत धीमा हो सकता है क्योंकि इन धातु केंद्रों पर लिगेंड रूपान्तरण की दर आयरन या चांदी के परिसरों की दर से अपेक्षाकृत बहुत कम है।

जलीय संकुलन कर्मक

यदि एक संकुलन कर्मक जलीय फेज़ में सम्मिलित है तो यह वितरण अनुपात को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, आयोडीन को पानी और कार्बन टेट्राक्लोराइड जैसे अक्रिय कार्बनिक विलायक के बीच वितरित किए जाने की स्थिति में, जलीय फेज़ में योडिद की उपस्थिति निष्कर्षण रसायन को परिवर्तित कर सकती है इसके अतिरिक्त $D_{\mathrm {I} ^{+2}}$ स्थिर होने के कारण यह बन जाता है:

D_{\mathrm {I} ^{+2}}

= k[I₂ (CO)]/[I₂ (aq)][I⁻ (aq)]

ऐसा इसलिए है क्योंकि आयोडीन आयोडाइड के साथ प्रतिक्रिया करके I₃⁻ बनाता है। I₃⁻ ऋणायन पॉलीहैलाइड ऋणायन का एक उदाहरण है जो अपेक्षाकृत सामान्य है।

औद्योगिक प्रक्रिया डिजाइन

विशिष्ट परिदृश्य में, एक औद्योगिक प्रक्रिया निष्कर्षण फेज़ का उपयोग करती है जिसमें विलेय को जलीय फेज़ से कार्बनिक फेज़ में स्थानांतरित किया जाता है इसके बाद प्रायः एक मार्जन फेज़ होता है जिसमें अवांछित विलेय को कार्बनिक फेज़ से पृथक कर दिया जाता है। फिर एक मार्जन फेज़ जिसमें वांछित विलेय को कार्बनिक फेज़ से पृथक कर दिया जाता है। जैविक फेज़ को फिर से उपयोग के लिए तैयार करने के लिए उपचारित किया जा सकता है।^[19]^[20] उपयोग के बाद, किसी भी कमी वाले उत्पादों को पृथक करने के लिए जैविक फेज़ को मार्जन फेज़ के अधीन किया जा सकता है उदाहरण के लिए, प्योरेक्स संयंत्रों में उपयोग किए गए कार्बनिक फेज़ को किसी भी डाइब्यूटिल हाइड्रोजन फॉस्फेट या ब्यूटाइल डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट को पृथक करने के लिए सोडियम कार्बोनेट विलयन से साफ किया जाता है जो सम्मिलित हो सकता है।

तरल-द्रव संतुलन गणना

फेज़ संतुलन की गणना करने के लिए, थर्मोडायनामिक मॉडल जैसे एनआरटीएल, यूनिकैक आदि का उपयोग करना आवश्यक होता है। इन मॉडलों के संबंधित मापदंडों को साहित्य से प्राप्त किया जा सकता है जैसे डेकेमा रसायन आंकड़ा, डॉर्टमुंड आंकड़ा बैंक आदि या प्रायोगिक आंकड़ा की सहसंबंध प्रक्रिया द्वारा सामान्यतः प्राप्त किया जा सकता है।^[21]^[22]^[23]^[24]

उपकरण

0:28

एक प्रयोगशाला पैमाने एलएलई के समय फेज़ पृथक्करण एमटीबीई के ऊपरी कार्बनिक ईथर समाधान को कम क्षारीय जलीय सोडियम बाइकार्बोनेट समाधान के साथ निकाला जा रहा है ताकि बेंजोएट आयनों के रूप में बेंज़ोइक अम्ल को पृथक किया जा सके, जैविक फेज़ में एक गैर-अम्लीय कार्बनिक, लोबान (रंग में पीला) छोड़ दिया जा सके।

जबकि विलायक निष्कर्षण प्रायः छोटे पैमाने पर अवास्तविक लैब रसायन द्वारा पृथक्कारी कीप, क्रेग उपकरण या मेम्ब्रेन-आधारित तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है,^[25] यह सामान्यतः औद्योगिक पैमाने पर मशीनों का उपयोग करके किया जाता है जो दो तरल फेज़ों को एक दूसरे के संपर्क में लाते हैं। ऐसी मशीनों में अपकेन्द्री संपर्ककर्ता, पतली परत निष्कर्षण, स्प्रे स्तंभ, स्पंदित स्तम्भ और मिश्रित-पृथक्करण सम्मिलित होते हैं।

धातुओं का निष्कर्षण

धातुओं की एक श्रृंखला के लिए निष्कर्षण विधियों में निम्नलिखित विधिया सम्मिलित हैं:^[26]^[27]

कोबाल्ट

मेटा-ज़ाइलीन में अल-अमीन अत्त (ट्राई-ऑक्टाइल/डेसिल एमाइन) का उपयोग करके हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से कोबाल्ट का निष्कर्षण।^[28] कोबाल्ट को डायलकाइलफॉस्फिनिक अम्ल|आयनक्वेस्ट 290 या साइनेक्स 272 {बीआईएस-(2,4,4-ट्राइमिथाइलपेंटाइल) फॉस्फिनिक अम्ल} का उपयोग करके भी निकाला जा सकता है।

मेटा-ज़ाइलीन में एलामाइन 336 (ट्राई-ऑक्टाइल/डेसिल एमाइन) का उपयोग करके हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से कोबाल्ट के निष्कर्षण^[28] कोबाल्ट को डायलकाइलफॉस्फिनिक अम्ल 290 या सायनेक्स 272 {बीआईएस-(2,4,4-ट्राइमिथाइलपेंटाइल) फॉस्फिनिक अम्ल} का उपयोग करके निष्कर्षित किया किया जा सकता है।

कॉपर (ताँबा)

ताँबे को निष्कर्षक के रूप में हाइड्रॉक्सीओक्साइम का उपयोग करके निकाला जा सकता है, हाल ही के एक शोधपत्र में एक ऐसे निष्कर्षक का वर्णन किया गया है जिसमें कोबाल्ट और निकेल की तुलना में ताँबे के लिए एक अच्छा चयनात्मकता है।^[29]

नियोडिमियम

पृथ्वी तत्व नियोडिमियम को डाय (2-एथिल-हेक्सिल) फॉस्फोरिक अम्ल द्वारा आयन विनिमय प्रक्रिया द्वारा हेक्सेन में निष्कर्षित किया जाता है।^[30]

निकेल

एक हाइड्रोकार्बन मंदक (शेलसोल) में डी (2-एथिल-हेक्सिल) फॉस्फोरिक अम्ल और ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट का उपयोग करके निकेल को निष्कर्षित किया जा सकता है।^[31]

पैलेडियम और प्लेटिनम

पैलेडियम और प्लेटिनम को निष्कर्षित करने के लिए डायलकिल सल्फाइड्स, ट्रिब्यूटिल फॉस्फेट और एल्काइल अमाइन का उपयोग किया गया है।^[32]^[33]

पोलोनियम

पोलोनियम का उत्पादन प्राकृतिक ²⁰⁹Bi से अभिक्रिया में किया जाता है, न्यूट्रॉन के साथ बमबारी की जाती है जिससे ²¹⁰Bi का निर्माण होता है जो तब बीटा-क्षय के माध्यम से ²¹⁰Po तक क्षय हो जाता है। अंतिम शुद्धिकरण पाइरोकेमिकल द्वारा 500 डिग्री सेल्सियस पर तरल-द्रव निष्कर्षण बनाम सोडियम हाइड्रॉक्साइड द्वारा किया जाता है।^[34]

जस्ता और कैडमियम

जस्ता और कैडमियम दोनों एक आयन विनिमय प्रक्रिया द्वारा निकाले जाते हैं, N,N,N',N'-टेट्राकिस(2-पाइरिडाइलमिथाइल) एथिलीनडायमाइन (टीपीईएन) जस्ता के लिए प्रच्छादन कर्मक और कैडमियम के लिए एक निष्कर्षक के रूप में कार्य करता है।^[35] संशोधित ज़िनेक्स प्रक्रिया में, विलायक निष्कर्षण द्वारा जस्ता को सबसे अधिक द्विसंयोजक आयनों से पृथक किया जाता है। इसके लिए डीईएचपीए (डी (2) एथिल हेक्सिल फॉस्फोरिक अम्ल) का उपयोग किया जाता है। एक जस्ता आयन प्रोटॉन को दो डीईएचपीए अणुओं से प्रतिस्थापित करता है। डीईएचपीए से जस्ता निकालने के लिए, सल्फ्यूरिक अम्ल का उपयोग 170g/L सामान्यतः 240-265g/L से ऊपर की सांद्रता पर किया जाता है।

लिथियम

लिथियम आयन बैटरी की उच्च मांग के कारण लिथियम निष्कर्षण अधिक लोकप्रिय है। टीबीपी (ट्राई-ब्यूटाइल फॉस्फेट) और FeCl₃ का उपयोग अधिकांश ब्राइन से लिथियम निकालने के लिए किया जाता है (उच्च Li/Mg अनुपात के साथ)^[36] वैकल्पिक रूप से, साइनेक्स 272 का उपयोग लिथियम निकालने के लिए भी किया गया था। लिथियम आयनों और निष्कर्षक के बीच समन्वय बंधन के कारण लिथियम निष्कर्षण कोबाल्ट जैसी अन्य धातुओं से भिन्न पाया गया है।^[37]

यह भी देखें

सुगंध निष्कर्षण
डॉर्टमुंड डाटा बैंक
गैर-यादृच्छिक दो-तरल मॉडल - (एनआरटीएल मॉडल) एलएल फेज़ संतुलन गणना
यूनिकैक - एलएल फेज़ संतुलन गणना

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Expand v t e Separation processes
Processes	Absorption Acid–base extraction Adsorption Chromatography Cross-flow filtration Crystallization Cyclonic separation Decantation Dialysis Dissolved air flotation Distillation Drying Electrochromatography Electrofiltration Extraction Filtration Flocculation Froth flotation Gravity separation Leaching Liquid–liquid extraction Electroextraction Microfiltration Osmosis Precipitation Recrystallization Reverse osmosis Sedimentation Solid-phase extraction Sublimation Ultrafiltration
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