Войти
Выщелачивание - это процесс отделения растворенного вещества или его извлечения из вещества-носителя с помощью растворителя.
Выщелачивание - это естественный процесс, который ученые адаптировали для множества применений с помощью множества методов. Конкретные методы экстракции зависят от характеристик растворимости материала сорбента , таких как концентрация, распределение, природа и размер. Выщелачивание может происходить естественным путем из-за растительных веществ (неорганических и органических), выщелачивания растворенных веществ в почве и при разложении органических материалов. Выщелачивание также может применяться для улучшения качества воды и удаления загрязняющих веществ, а также для удаления опасных отходов, таких как летучая зола или редкоземельные элементы (РЗЭ). Понимание характеристик выщелачивания важно для предотвращения или поощрения процесса выщелачивания и подготовки к нему в случае, когда он неизбежен.
На стадии идеального равновесия выщелачивания все растворенное вещество растворяется в растворителе, оставляя носитель растворенное вещество без изменений. Однако процесс выщелачивания не всегда идеален и может быть довольно сложным для понимания и воспроизведения, и часто разные методики дают разные результаты.
Выщелачивание, происходящее в цементной стене из-за естественных погодных явлений. Существует много типов сценариев выщелачивания, поэтому охват этой темы огромен. В целом, однако, эти три вещества можно описать как:
вещество A и B в некоторой степени однородны в системе до введения вещества C. В начале процесса выщелачивания вещество C будет растворять поверхностное вещество B с довольно высокой скоростью. Скорость растворения, однако, существенно снизится, как только ему потребуется проникнуть через поры вещества A, чтобы продолжить нацеливание на вещество B. Это проникновение часто может приводить к растворению вещества A или продукта более чем одного растворенного вещества, оба неудовлетворительны, если специфическое выщелачивание желательно. При наблюдении за процессом выщелачивания следует учитывать физико-химические и биологические свойства носителя и растворенного вещества, и некоторые свойства могут быть более важными в зависимости от материала, растворителя и их доступности. Эти специфические свойства могут включать, но не ограничиваются ими:
Общий процесс обычно разбивается и резюмируется на три части:
Биологические вещества могут сами выщелачиваться, так как а также может использоваться для выщелачивания в составе вещества-растворителя для извлечения тяжелых металлов. Многие растения подвергаются выщелачиванию фенольных соединений, углеводов и аминокислот, а потеря массы в результате выщелачивания может достигать 30% только из таких источников воды, как дождь, роса, туман и туман. Эти источники воды будут рассматриваться в качестве растворителя в процессе выщелачивания, а также могут привести к выщелачиванию органических питательных веществ из растений, таких как свободные сахара, пектиновые вещества., и сахарные спирты. Это, в свою очередь, может привести к большему разнообразию видов растений, которые могут иметь более прямой доступ к воде. Этот тип выщелачивания часто может приводить к удалению нежелательного компонента из твердого вещества водой, этот процесс называется промывкой. Основное беспокойство по поводу выщелачивания растений возникает, если пестициды вымываются и переносятся ливневыми стоками; это не только необходимо для здоровья растений, но и важно контролировать, поскольку пестициды могут быть токсичными для здоровья человека и животных.
Биовыщелачивание - это термин, который описывает удаление металла катионы из нерастворимых руд с помощью процессов биологического окисления и комплексообразования. Этот процесс в основном выполняется для извлечения меди, кобальта, никеля, цинка и урана из нерастворимые сульфиды или оксиды. Процессы биовыщелачивания также могут использоваться при повторном использовании золы-уноса путем восстановления алюминия с использованием серной кислоты.
угля летучая зола - это продукт, который во время утилизации сильно выщелачивается. Хотя повторное использование летучей золы в других материалах, таких как бетон и кирпич, приветствуется, все же большая часть ее в Соединенных Штатах утилизируется в отстойных прудах, лагунах, свалках, и отвалы шлака. Все эти свалки содержат воду, эффекты промывки которой могут вызвать выщелачивание многих различных основных элементов, в зависимости от типа летучей золы и места ее происхождения. Выщелачивание летучей золы имеет значение только в том случае, если летучая зола не утилизируется надлежащим образом, как, например, в случае Кингстонского завода по производству ископаемых в округе Роан, Теннесси. Управление долины Теннесси Разрушение конструкции Кингстонского завода по добыче ископаемых привело к массовым разрушениям на всей территории и серьезным уровням загрязнения ниже по течению как реки Эмори, так и реки Клинч..
Выщелачивание в почве сильно зависит от характеристик почвы, что затрудняет моделирование. В большинстве случаев выщелачивание происходит из-за инфильтрации воды, эффект промывки очень похож на описанный для процесса выщелачивания биологических веществ. Выщелачивание обычно описывается моделями переноса растворенного вещества, такими как закон Дарси, выражения массового расхода и диффузия -дисперсия. Выщелачивание в значительной степени контролируется гидравлической проводимостью почвы, которая зависит от размера частиц и относительной плотности, до которой почва консолидировалась под действием напряжения. Диффузия контролируется другими факторами, такими как размер пор и скелет почвы, извилистость пути потока и распределение растворителя (воды) и растворенных веществ.
Из-за разнообразия процессов выщелачивания существует множество вариантов сбора данных с помощью лабораторных методов и моделирования, что затрудняет интерпретацию самих данных. Важен не только указанный процесс выщелачивания, но и цель самого эксперимента. Например, внимание может быть направлено на механизмы, вызывающие выщелачивание, минералогию как группу или индивидуально, или растворитель, вызывающий выщелачивание. Большинство тестов проводится путем оценки потери массы из-за реагента , нагревания или простой промывки водой. Сводные данные о различных процессах выщелачивания и соответствующих лабораторных испытаниях можно просмотреть в следующей таблице:
| Процесс выщелачивания | Лабораторные испытания |
|---|---|
| Удаление фильтрата из отходов | периодический тест или тест в колонке |
| выщелачивание с растений | t-тест или тест перестановки |
| мобилизация катионов металлов | биовыщелачивание |
| выщелачивание летучей золы | Испарение из пруда для захоронения |
| Клеточная экстракция | Легкие нефтяные фракции, трихлорэтиленовый растворитель или ацетон / эфирный растворитель |
| Выщелачивание крупных твердых частиц | Периодическая установка |
| Тонкая Выщелачивание твердых веществ | Перемешивание механической мешалкой или сжатым воздухом |
В последнее время была проведена некоторая работа, чтобы выяснить, можно ли использовать органические кислоты для выщелачивания лития и кобальт из разряженных батарей с некоторым успехом. Эксперименты, проведенные с различными температурами и концентрациями яблочной кислоты, показывают, что оптимальными условиями являются 2,0 м / л органической кислоты при температуре 90 ° C. Общая эффективность реакции превышала 90% без вредных побочных продуктов.
Тот же анализ с лимонной кислотой показал аналогичные результаты при оптимальной температуре и концентрации 90 ° C и 1,5 молярный раствор лимонной кислоты.
