[화공기사] 고액추출(leaching,침출),추제비,추출률,추잔율

이 글은 명확한 개념이 없는 학부 졸업 나부랭이 백수가 쓴 글로 신뢰도가 떨어질 수 있으니 참고하기 바랍니다.

혹시 오류가 있다면 말씀해 주시면 수정하겠습니다.

(고액추출 자료가 너무 없어요..전공책에도 잘 안나오고.. 전반적인 중요도가 떨어지지 싶은데 화공기사에 그 이상으로 자주 나오는것 같음..)

고액추출(leaching, 침출)에 대해서 얘기해보고자 한다.

이 글은 액액추출(extraction)에 대한 이해를 바탕으로 하므로 아래 글에 들렀다오길 바란다.

https://for-freeedom.tistory.com/19

고액추출의 예시를 들어보면,

광물에서 원하는 용매를 작용시켜 원하는 물질을 꺼내는 것, 마찬가지로 콩에서 원하는 유분을 꺼내는 것 등이 있다.

고액추출은 두 단계로 진행된다.

1. 고체와 추제(solvent)를 접촉시켜 용질을 추출해낸다. (Contact, leaching)

2. 고체로부터 용액을 분리해낸다. (Separation, washing)

고액추출도 액액추출 3성분계(A, B, S)와 흡사하게 이해할 수 있다.

A : 추질(용질, solute)

B : 원용매(불활성물질, inert matter)

S : 추제(용제, solvent)

고액추출에서 B는 고체가 될 것이다.

내가 이해한 바로는 이외에도 용어가 조금 다르다.

액액추출(extraction)에서 쓰는 추출상(extract phase), 추잔상(raffinate) 용어 자체를 안쓰지 싶다.

추출상에 해당하는 overflow, 추잔상에 해당하는 underflow 라는 말을 쓰는 것 같다.

(연속추출 공정에서 나온 말인듯함)

* Overflow : Solvent + solute 

 - 고체로부터 분리해 낸 용액(액액추출로 치면 추출상)의 흐름 정도로 보면 되겠다.

* Underflow : Solid + Solution

 - 분리해내고 남은 고체와 남은 용액(액액추출로 치면 추잔상)의 흐름 정도로 보면 되겠다.

그래도 둘 다 의미하는 바는 같은듯 하니 액액추출에 대해 이해하고 있는 사람은

overflow 는 추출상, underflow 는 추잔상 이라고 이해해도 무방하겠다.

향류 1단 추출을 mass balance 그림으로 나타내면, (그림이 양쪽으로 쭉 연결되면 향류 다단 추출이다.)

* a : Underflow 에 남은 추질 양

* ν : Underflow 에 남은 추제 양

* V : Overflow 에 분리된 추제 양

그럼 계산을 해보자.

: 처음 추질의 양(고체에 들어있는)

: Underflow 에 남은 추질 양

: Underflow 에 남은 추제 양

: Overflow 에 분리된 추제 양

: Underflow 에 분리된 추질 양

여기서 하나의 가정(?)이 들어간다. 가정이라해도 되는지 모르겠다. 왜 이렇게 되는 지 아직 이해 못했다.

각 단은 이상단(ideal stage)이고, 이상단에서 overflow와 underflow에서 나오는 추질, 추제 비율이 같다는 거다.

식으로 표현하면,

이게 추제비(α)다. (분명 원어가 있을 것 같은데 못찾겠다.)

흔히 화공기사에서 쓰는 말로 

추제비 = 분리된 추제량 / 남은 추제량(추료에 붙은 추제량)

(추출상에 남은 추제량 / 추잔상에 분리된 추제량 정도로 이해하면 좋겠다.)

(분자에 '가한 추제량' 이런말도 쓰는 것 같은데 이해도 안되고 맞는지도 모르겠다. 이게 다 번역을 기준 없이 하다보니..)

식을 정리하면,

추잔율 = = 1-추출률

로 정리가 된다.

n회 추출 시,

추잔율 = = 1-추출률

(추출율 = 추출상에 분리된 추질양 / 처음 추질양, 

 추잔율 = 추잔상에 남은 추질양 / 처음 추질양 정도로 이해하면 되겠다.

처음 추질양이 추출상과 추잔상으로 나누어지는 거니까 더하면 1이 된다. 액액추출과 개념이 같다.)

향류다단추출이 문제에 나오는데 유도방식은 비슷하다. 난 머리가 아파서 그만하겠다..

(어차피 공식 외워서 쓸테니)

추잔율 = = 1-추출률

추가로, 분배계수(m)가 주어질 경우

식도 쓰는데 간단하게 유도하는 과정이 있겠지만 잘 모르겠다. 머리 좋은 사람들은 금방 끄덕끄덕 할것같다.

(분배계수는 액액추출 글에 설명되어있다.)

// 어딜가나 설명 부실한 추출로 고통받는 사람들에게 조금이라도 도움되기를 바라면서...