Mavzu: Massa almashinsh mexanizmi. Qattiq jism ishtirokida massa almashinishi. Granullash bo‘yicha umumiy tushunchalar. Reja

Qattiq jism ishtirokida massa almashinishi

Massa berish mexanizmi bir vaqtda ham molekulyar, ham konvektiv usullarda massa o’tish bilan xarakterlanadi. Massa o’tkazish esa, undan ham murakkab jarayondir, chunki fazalarni ajratuvchi chegaraning ikkala tomonida massa berish jarayonlari ro’y beradi. Shu kungacha fazalar orasidagiharakatchan yuza chegarasida boradigan massa o’tkazish jarayonining nazariyasi yaratilmagan. Shuning uchun ham massa o’tkazish mexanizmining bir qator soddalashtirilgan nazariy modellari ishlab chiqilgan.
Yupqa qatlamli model.
Bu model eng birinchilaridan bo’lib, Lyuis va Uitmenlar tomonidan taklif etilgan. Ushbu modelga binoan, har bir fazada uning bevosita chegarasiga qo’zg`almas yoki laminar harakatlanuvchi yupqa qatlam yondashib turadi.
Yupqa qatlamda massa faqat molekulyar diffuziya usulida tarqaladi. Massa berishga qarshilikning hammasi yupqa qatlamda mujassamlashgan. Shuning uchun, konstentrastiyalar gradienti faqat chegaraviy yupqa qatlam ichida hosil bo’ladi, chunki fazalar yadrosida konstentrastiyalar o’zgarmas va son jihatidan o’rtacha konstentrastiyalarga tengdir.
Diffuzion chegaraviy qatlamli model.
Ushbu modelda fazalarni ajratuvchi chegara yaqinidagi sharoitlar aniqroq hisobga olingan.
«Qattiq jism – suyuqlik» sistemasidagi nisbatan yuqori aniqlikka ega model rus olimlari Landau va Levich tomonidan yaratilgan. Ko’rinib turibdiki, faza yadrosida konstentrastiya o’zgarmas (S0=const) bo’lib, turbulent chegaraviy qatlamda asta-sekin kamayib boshlaydi. Qovushoq qatlamga yaqinlashgan sari turbulent pulsastiyalar so’nib boradi. Lekin, qovushoq qatlamda konstentrastiya sezilarli darajada kamayadi. Bu qatlamda ishqalanish kuchlari katta bo’lgani uchun suyuqlik harakati laminar rejimga to’g`ri keladi. Natijada molekulyar diffuziya usulida tarqalayotgan moddaning ulushi ortib boradi.
Bunday jarayonlarga adsorbsiya, desorbsiya, kristallanish, quritish, eritish, qattiq materiallardan ekstraktsiyalash kabilar kiradi. Albatta, bu noturg`un jarayonlarning o`ziga xos alohida xususiyatlari bor. “Qattiq jism – suyuqlik” sistemada massa almashinish juda murakkab jarayon deb hisoblanadi. G`ovaksimon qattiq jismdan fazalarni ajratib turuvchi Chegara orqali gaz (yoki bug`) suyuqlik muhitga yoki gaz (yoki bug`) muhitdan qattiq jismga moddaning tarqalishi, o`tkazish potensiali gradiyenti mavjud bo`lgandagina ro`y beradi. Boshqacha qilib aytganda, “qattiq jism – suyuqlik” sistemada massa o`tkazish jarayoni ichki va tashqi diffuziyalardan tashkil topgan bo`ladi. Bu sistemada massa almashinish jarayoniga qattiq jismning tuzilishi katta ta`sir ko`rsatadi. Ma`lumki, qattiq jism murakkab, geometrik sistema bo`lib, g`ovaklilik, polidisperslik, kapillyarlik shakli va kovakchalarni o`lchami bo`yicha taqsimlanishi bilan ajralib turadi. “Qattiq jism – suyuqlik” sistemasida massa berish jarayoni bilan massa o’tkazuvchanlik (qattiq jismda moddaning tarqalishi) bir vaqtda o`tadi. Bu sistemada kechadigan jarayonlarning tezligi vaqt o`tishi bilan molekulyar diffuziya tezligiga qaraganda kamayib boorish xosdir. Shuning uchun ushbu jarayonlarni ifodalashda “siqiq diffuziya” degan atamadan foydalaniladi.
Non yopish issiqlik va namlik tasirida kechadi va non tayyorlash ishlab chiqarish siklining yakuniy bosqichi hisoblanadi.Hamir ichida, shuningdek uning sirtida fizik, kolloid, mikrobiologik va biokimyoviy jarayonlarning murakkab majmuasi vujudga keladi, ular tayyor mahsulotga aylanadi.
Yopish davrida hamirda yuz beradigan jarayonlar odatda nostasionar harakterga ega.Avtomatlashtirish obeketning o`zi-yopish jarayoni –parametrlari taqsimlangan nochiziqli obektdan iborat bo`ladi.Hamirda jarayonlarning kechish tezligi tegishli qatlamdagi temperaturaning o`zgarish tezligiga bog`liq.Pishirish kamerasidagi hamir gidrotermik ishlovning turli hil bosqichlarini o`tadi, unga ho`llash, nurlanish, konveksiya va issiqlik o`tkazish bilan issiqlik almashishi operasiyalari kiradi.YOpish kamerasida issiqlik va massa almashish bilan belgilanadigan nonning asosiy sifat ko`rsatkichlari : nonning hajmi va shakli , non sirtining qalinligi , rangi va yaltiroqligi, shuningdek hidi va tami hisoblanadi.Nonning hajmi va shakliga tasir ko`rsatadigan asosiy omillarga nonning namlanish zonasida gidrotermik ishlov berish jarayonining parametrlari kiritiladi, yopish kamerasidagi muhitning temperaturasi va namligi, shuningdek, hamirning struktura-mehanik xossalari va yopish davomiyligi.
Granula sanoatini avtomatlashtirishda vujudga keladigan vazifalar non yopish sanoati oldida turgan vazifalarga ko`p jihatdan o`xshash.Ularga ishlab chiqarishning quyidagi qismlarini avtomatlashtirishni kiritish mumkin : unni qopsiz saqlash, hamir qorish, zichlash va qolipga qo`yish ;
qirqish, taxlash operasiyalari ;
granulalarni quritish ;
granulalarni tayyorlashning oxirgi operasiyalari ( to`plash, stabillash, idishlarga solish, tashishi va omborga qo`yish ).

Ekstraktsiya hodisasi haqida tushuncha

O'zaro aralashmas ikki fazada moddaning taqsimlanish jarayoni ekstraktsiya hodisasi deyiladi. Eng oddiy misol choy damlanganda quruq choy tarkibidagi shifobaxsh kofein moddasini quruq choy tarkibidan qaynoq suvga erib o'tishi ekstraktsiya hodisasiga yaqqol misol bo'ladi.
Ekstraktsiya moddalarni ajratishning eng samarali usullaridan hisoblanadi. O'simlik va mineral xomashyo tarkibiy qismlarini ajratib olishda, ekstraktsiyadan foydalaniladi. Ekstraktsion usullar amaliyotda azaldan qo'llanib kelingan. Bundan yuz yillar muqaddam ba'zi preparatlar parfyumeriya moddalari, bo'yoqlar ekstraktsiya usulida tayyorlangan. 1825 y bromni benzol bilan ekstraktsiyalash, 1842 yilda uranni nitrat kislota eritmasidan ekstraktsiyalash, 1867 yilda kobal`t, temir, platina metallarini tiotsionatli eritmalarida bir biridan ajratish uchun ham ekstraktsiya qo'llangan. 1892 yilda temir (III) xlorid, 1924 yilda galliy (III) xlorid ekstraktsiyasi ishlab chiqildi. 20-yillarda xelat hosil qiluvchi organik reagentlar (xususan, ditizon) bilanmetallarni kompleks birikma holida ekstraktsiyalab ajratib olish usuli ixtiro etildi.
Ekstraktsiyada suvli eritmadan moddani suv bilan aralashmaydigan organik erituvchilar (xloroform, uglerod (IV) xlorid, benzol) yordamida ajratib olishdir. Ba'zi bir ajratib olinuvchi moddalar suvga nisbatan organik erituvchilarda yaxshi eriydi.
Ekstraktsiyalash metodi bilan kontsentrlash o’tkazilsa, bunda ekstraktsion sistemada modda suvli eritmaning hajmi (V ml) dan juda kam xajmli (V( ml) organik erituvchi yordamida ajratib olinadi. Moddaning kontsentrasiyasi bu xolatda (V/V, marta) oshadi. Masalan, 5 ml ekstragent (organik erituvchi) yordamida 1-2 litr eritmadan 10-4 g moddani ajratish mumkin, ya'ni kontsentratsiyani 200-400 marta oshirish mumkin.
O'zaro aralashmaydigan suyuq fazalar – organik erituvchi va ajratilishi kerak bo'lgan moddalarning suvdagi eritmasidan iborat sistemasidagi ekstraktsiya suyuqlik ekstraktsiyasi deyiladi.
Suyuqlik ekstraktsiyasi moddalarni o'zaro tutashib turgan, ammo aralashmaydigan ikki suyuq fazalarda turlicha taqsimlanishiga, ya'ni shu suyuq fazalarda ularning turlicha eruvchanligigaasoslangan. Suyuqlik ekstraktsiyasi moddalarni ajratish yoki ularni kontsentrlash maqsadida qo'llanadi.
Shuni esda tutmoq lozimki, ekstraktsiya usulida moddaning bir fazadan ikkinchisiga to'la-to'kis o'tkazish, yoki ikki moddani bir-biridan to'liq ajratish mumkin emas. Ekstraktsiyalanuvchi moddani, oz bo'lsada, ma'lum bir qismi dastlabki fazada qoladi.
Ekstraktsion usullar quyidagi qator afzalliklarga ega: soddalik, tanlab ta'sir etish, katta hamda kichik kontsentratsiyalarda ham qo'llash mumkinligi, tezkorlik, uskunalarni arzonligi va x.z.o.
Deyarli barcha elementlar uchun ularning birikmalarini suvli fazadan organik fazaga ekstraktsiyalash usullari ishlab chiqilgan.
Laboratoriya sharoitida ekstraktsiya ajratish voronkasida bajariladi. Shu voronkaga ekstraktsiyalanishi lozim bo'lgan moddaning suvdagi eritmasi va suv bilan aralashmas organik erituvchi quyiladi. Voronka tiqini berkitilib (odatda 2-5 daqiqa) qattiq silkitiladi. Natijada ikkala suyuqlik bir birida dispersiyalanib (tarqalib) turli o'lchamdagi tomchilar hosil qiladi. Ekstraktsiyalanuvchi modda, organik va suv fazalari chegarasi orqali suv qatlamidan organik erituvchi qatlamiga, shu qatlamlarda moddalarning muvozanat kontsentratsiyalari o'rnatilib,fazalararo muvozanat qaror topguncha, o'ta boshlaydi. Fazalararo (qatlamlararo) muvozanat qaror topganda erigan moddani suv fazasidan organik fazaga o'tish tezligi o'sha moddani organik fazadan suv fazasiga o'tish tezligiga tenglashadi, ya'ni dinamik (xarakatdagi) muvozanat qaror topadi. Silkitib chayqatish to'xtagach, ikki faza bir biridan ajrala boshlaydi, ajralish tezligi suv (yoki suvli eritma) va organik erituvchi zichliklari qanchalik katta farq etsa, shunchalik tez boradi.
Organik erituvchining zichligi suvli eritmanikidan katta yoki kichik bo'lishi xam mumkin.
Ekstraktsiya uchun qo'llaniladigan organik erituvchi qator talablarga javob berishi kerak: ekstraktsiyalanuvchi moddani iloji boricha tanlab va samarali ekstraktsiyalashi, suvda oz erishi vasuv bilan deyarli aralashmasligi, gidrolizlanmasligi, xona xaroratida to'yingan bug' bosimi kam bo'lishi - uchmasligi, qaynash harorati yuqori bo'lishi (atmosfera bosimida qaynash harorati 500Cdan yuqori bo'lishi) shart. Organik erituvchining zichligi suvning zichligidan imkon qadar keskin farq qilishi lozim. Ekstraktsiya uchun xloroform CHCl3 (zichligi 200S da 1,489g/sm3) va tetraxloridi uglerod CCl4 (zichligi 200C da 1,594g/sm3) eng qulay erituvchi hisoblanadi. Bulardan tashqari, ekstraktsiya uchun qo'llaniladigan organik erituvchi yonuvchan, bo'lmasligi, zaharsiz va arzon bo'lmog'i lozim. Bu sifatlarning barchasini o'zida mujassam etgan erituvchilar juda kamyobdir.
Ekstraktsiya jaryonida amalda alifatik va aromatik uglevodorodlar (geksan, oktan, dekan, penten, geksen, siklogeksan, benzol, toluol va boshqalar), tarkibida bitta funktsional guruhi bo'lgan birikmalar (amil, oktil-spirtlari; oddiy va murakkab efirlar - dietil efiri, diizopropil efiri, etilatsetat; ketonlar; nitrobirikmalar; galogen birikmalari - xloroform, uglerod tetraxloridi, 1,2-dixloretan, xlorbenzol; oltingugurt birikmalari - oltingugurt uglerodi CS2 tiofen) va birdan ortiq funktsional guruhi bo'lgan birikmalar (masalan, 2-xloranilin) va boshqalar qo'llanadi.
2.Suyuqlik ekstraktsiyasining ba'zi asosiy tushunchalari
Ekstragent – toza xoldagi yoki yaxshi ekstraktsiyalanishi uchun qandaydir bir reagent saqlagan organik erituvchi.
Masalan, suvda oz eridigan molekulyar yod, suvga nisbatan xloroformda yaxshi erigani sababli, xloroform ekstragenti bilan ekstraktsiyalanadi. Suv fazasidagi alyuminiy ionlarini Al3+ 8-oksixinolinning xloroformdagi eritmasi bilan ekstraktsiyalash mumkin. Alyuminiy ionlari 8-oksixinolin bilan, suvga nisbatan xloroformda yaxshi eruvchi, alyuminiy oksixinolinat (alyuminiy oksinat) kompleks birikmasini hosil qiladi, ya'ni alyuminiy ionlari suvdan organik ekstragentga kompleks birikma holida o'tadi.
Ekstraktsion reagent – ajratiluvchi modda bilan yaxshi ekstraktsiyalanuvchi modda xosil qiladigan ekstragent tarkibidagi reagent. Yuqorida keltirilgan alyuminiy ionlarini 8-oksixinolinning xloroformli eritmasi bilan ekstraktsiyalashda ekstraktsion reagent vazifasini 8-oksixinolin bajaradi.
Ekstrakt – suvli fazadan ekstraktsiyalab ajratilgan modda saqlagan suyuq organik faza.
Ekstraktsiya jarayoniga ta'sir etuvchi omillar
Ekstragent hajmi va takroriy ekstraktsiya sonining ta'siri, moddani bir suyuq fazadan (odatda suvli fazadan) boshqa bir suyuq fazaga (odatda organik fazaga) ekstraktsiyalash samaradorligi ajralish darajasi R ortgan sari ortadi. Ekstragent hajmi va ekstraktsiya sonini R ga ta'sirini ko'rib chiqamiz. R ning dastlabki suvli faza hajmi, Vsuvli, ekstragent hajmi Vorg va ekstraktsiyaning takrorlanish soni n ga bog'liqligini (9.12) ifoda orqali tushuntirish mumkin:
R=[1-1/(1+TkVorg/Vsuvli)n]•100%
Xaqiqatan suvli fazadagi ekstraktsiyalanuvchi moddaning dastlabki miqdori x0 bo'lsin: birinchi ekstraktsiyadan keyin suvli fazada qolgan modda miqdori x1 bo'lsin, ikkinchi marta ekstraktsiya bajarilgach, suvli fazada qolgan moddaning miqdori x2 bo'lsin va x.z. xn – n marta ekstraktsiyalangach, suvli fazada qolgan moddaning miqdori.
Suvli muhit pH qiymatining ta'siri. Suvli muhitning pH qiymati ajralish darajasiga R, ayniqsa, ekstraktsiyalanuvchi modda kislota-asos xossalarini namoyon etgan hollarda, sezilarli ta'sir etadi.
Kislotali xossaga ega bo'lgan HA moddani suvli fazadan organik fazaga ekstraktsiyalash jarayonini ko'rib chiqamiz. Odatda organik fazaga kislotani ionlashmagan HA molekulalari o'tib, suvli fazada, anionlar A- qoladi.
Kislotani ekstraktsiyalash jarayonida fazalararo geterogen muvozanat qaror topadi:
HAorg=HAsuvli=H+suvli+A-suvli
Xarakatdagi muvozanatni siljitish tomoiliga ko'ra vodorod ionlari kontsentratsiyasini ortishi (pH qiymatining kamayishi) muvozanatni chapga – kislotani dissotsilanmagan molekulalari hosil bo'lishi tomoniga siljitadi.
Eritmada bunday molekulalar kontsentratsiyasi ortadi va organik fazaga kislotaning, shunday ionlashmagan molekulalari o'tishi munosabati bilan kislotani suvli fazadan organik fazaga ajralib o'tish darajasi ortadi. Aksincha, vodorod ionlari kontsentratsiyasi kamayishi (pH qiymatining ortishi) bilan muvozanat o'ngga, kislota anionlari A- kontsentratsiyasining ortishi tomoniga, siljiydi chunki anionlar A-organik fazaga o'tmasligi sababli suvli fazada qoladi. Bu esa organik fazadagi ionlashmagan HA molekulalarni organik fazadan suvli fazaga o'tishga ijobiy ta'sir etib, HA kislotani suvli fazadan ajralish darajasi R kamayishiga olib keladi.
Shunday qilib, suvli eritma rN qiymatini o'zgarishi undagi HA kislota ekstraktsiyasiga kuchli ta'sir etadi. Suvli eritma rN qiymatini o'zgartirib HA kislotani ekstraktsiya darajasini o'zgartirish mumkin.
Asoslar ekstraktsiyalanganda ham organik fazaga asosni ionlashmagan molekulalari o'tadi. Kationlar va gidroksil guruhlari esa asosan suvli eritmada qoladi.
Organik asos RNH2 (R – organik radikal) ekstraktsiyasidagi geterogen ekstraktsion muvozanatni ko'rib chiqamiz.
RNH2(org)= RNH2(suvli)+H2O = RNH3+(suvli)+OH-(suvli)
Suvli eritmada OH- guruhlarini ko'payishi (suvli eritma pH qiymatining ortishi) muvozanatni chapga – asosni ionlashmagan molekulalari RNH2 hosil bo'lishi tomoniga siljitadi. Organik fazaga asosning ayni ana shu ionlashmagan RNH2 molekulalari o'tgani sababli, ularni organik fazadagi miqdori ortadi, ya'ni suvli eritma pH qiymatining ortishi asosni suvli eritmadan organik fazaga ekstraktsiyalanish darajasini oshiradi. Aksincha, gidroksil guruhlarining kontsentratsiyasi kamayganda (suvli eritmaning pH qiymati kamayganda) muvozanat o'ngga siljiydi, bu esa suvli eritmadagi RNH3+ kationlarining kontsentratsiyasini ortishiga, ya'ni suvli eritmadagi ionlashmagan asos molekulalarining kamayishiga, binobarin, ekstraktsion muvozanatni o'ngga siljishiga olib keladi. Natijada organik fazadagi asos RNH2 molekulalari suvli fazaga o'ta boshlaydi, ya'ni asosni suvli eritmadan organik fazaga o'tish darajasi kamayadi.
Shunday qilib, asoslarni suvli eritmadan organik fazaga ekstraktsiyalashda ham suvli fazaning pH qiymatini ahamiyati juda katta.

Foydalanilgan adabiyotlar.

1. Fayzullaеv O. “Analitik kimyo”. Toshkеnt, «Yangi asr avlodi», 2006.
2. K.R.Rasulov “ Analitik kimyo” G’ofur G’ulom nashriyoti, Т 2004.
3. Fayzullaеv O. Turabov N., Ro’ziev E., Quvatov A., Muhamadiev N. “Analitik kimyo. Laboratoriya mashg’ulotlari”. Toshkеnt, «Yangi asr avlodi», 2006