Экстракция - процесс разделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов). К достоинствам экстракции относятся низкие рабочие температуры, рентабельность извлечения веществ из разбавленных растворов, возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, и азеотропных смесей, возможность сочетания с другими технологическими процессами (ректификацией, кристаллизацией), простота аппаратуры и доступность её автоматизации. Недостатком экстракции. в ряде случаев является трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ.
Рассмотрим экстракцию в три этапа уксусной кислоты из водного раствора бензолом. Пусть начальная концентрация уксусной кислоты в объема а водного раствора составляет x0. Определим соотношение объемов b1, b2, b3 бензола на каждом этапе экстрагирования. Обозначим xi и yi - весовую концентрацию кислоты в водном растворе и бензоле соответственно после каждой экстракции. Известно, что процесс экстрагирования подчиняется закону равновесного распределения:
.
Из условия материального баланса получим функцию, выражающую концентрацию кислоты, оставшейся в водном растворе после последней экстракции:
Для достижения наиболее полного извлечения кислоты при заданном количестве бензола значение x3 должно быть минимальным. Т.к. числитель является постоянной величиной, то следует максимизировать знаменатель полученной функции. Вычисляя условный максимум функции:
удовлетворяющий уравнению связи b1 + b2 + b3 = b, приходим к соотношению b1 = b2 = b3 = b/3.
В ходе проделанной работы выявлено, что для максимального извлечения вещества при экстракции следует пользоваться равными количествами растворителя.