1. A extração líquido-líquido é um processo que separa constituintes misturados em um líquido através da adição de um solvente seletivo. 2. O solvente tem mais afinidade por um ou mais componentes desejados do que pelo diluente original, permitindo a separação das fases. 3. Os fatores-chave na seleção do solvente incluem sua seletividade, imiscibilidade com o diluente e facilidade de recuperação após a extração.

1. Fernando Sayal

2. EXTRACÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL)
Processo que permite a separação dos
constituintes misturados num líquido, por
meio de um tratamento com um solvente
no qual, um ou mais dos componentes
desejados se dissolvam preferencialmente
 A remoção do componente da mistura que se pretende separar (soluto) é
induzida pela adição de um novo composto ao sistema (solvente);
 Este solvente tem mais afinidade para o soluto do que o diluente onde este
estava inicialmente dissolvido (alimentação);
 O solvente adicionado deve ser tão imiscível quanto possível com o diluente
da alimentação. É esta diferença de solubilidade que permite a separação,
ou seja, que o soluto seja retirado à alimentação. Quanto maior a diferença
de solubilidades mais fácil é a separação.
A-soluto B-diluente C-solvente

3.  A extracção líquido-líquido é empregue como alternativa a
outros processos de separação (Destilação), quando estes não
são recomendáveis ou não são viáveis
Factores que podem inviabilizar a Destilação:
A volatilidade dos constituintes é semelhante
A quantidade de vapor de água a utilizar no aquecimento é muito grande.
Dá-se a formação de azeótropos (mistura de duas ou mais substâncias que, a uma certa
composição, possui um ponto de ebulição constante e fixo, como se fosse uma substância pura)
Os componentes da mistura são termo-sensíveis
A destilação baseia-se na diferença de volatilidade dos constituintes
A extracção baseia-se na diferença de solubilidade dos constituintes

4. Vantagens da Extracção
Processo realizado à pressão atmosférica e temperatura ambiente ou
temperatura moderada;
Possibilidade de utilização de solventes com boa capacidade de extracção;
Possibilita controlo de pH e temperatura (evita a desnaturação de enzimas e
proteínas em sistemas aquosos bifásicos de biomoléculas);
Desvantagens da Extracção
Gera produtos intermediários (transfere-se o soluto A do solvente B para
outro solvente C) e portanto será necessário utilizar um outro
processo posteriormente (p.ex. destilação, evaporação) para obter o
soluto A, livre do solvente C.
Contudo, há muitas situações para as quais a solução extracção mais
destilação é mais económica do que apenas a destilação da mistura
inicial.

5. Extracção Supercrítica,
Quando o processo de extracção é conduzido em condições extremas de pressão e
temperatura (temperaturas extremamente negativas) o que permite usar como
solventes substâncias que são gases à pressão e temperatura ambiente, como é o
caso do CO2.
Deste modo evita-se a utilização dos solventes orgânicos característicos dos
processos extractivos, embora com custos económicos acrescidos, pelo que estes
processos usam-se apenas na purificação de compostos de alto valor acrescentado.

6. APLICAÇÕES:
Tratamento de minérios (extracção de ouro usando mercúrio)
Indústria alimentar e de cosmética - Produção de essências para o fabrico de
perfumes ou aditivos alimentares
Produção de piridina para fins farmacêuticos;
Recuperação do ácido acético de efluentes aquosos;
Na produção de óleos (essências)
Purificação de correntes efluentes com vista a retirar contaminantes
indesejados e tóxicos, como por exemplo na remoção do fenol
na produção de policarbonato
Separação de hidrocarbonetos na indústria do petróleo;
etc

7. Equipamento de Extracção (Misturadores/Decantadores)

8. Extracção Destilação
1. Extracção é a Operação Unitária na qual os
constituintes da mistura líquida são separados
através da adição de um solvente líquido
insolúvel.
1. Os constituintes da mistura líquida são
separados pela adição de calor.
2. A Extracção usa a diferença de solubilidades
dos componentes para conseguir a separação
2. A Destilação usa a diferença de pressão
de vapor dos componentes para conseguir a
separação
3. A Selectividade é uma medida da facilidade
da separação.
3. A Volatilidade é uma medida da
facilidade da separação.
4. Obtém-se uma nova fase líquida insolúvel
por adição do solvente à mistura líquida
inicial.
4. Forma-se uma nova fase por adição de
calor.
5. As fases são mais difíceis de misturar e
separar.
5. A mistura e separação das fases é fácil.
6. A extracção não fornece produtos puros e
requer outros tratamentos posteriores.
6. Fornece produtos praticamente puros.
7. Oferece maior flexibilidade na selecção das
condições operatórias.
7. Menor flexibilidade na selecção das
condições operatórias.
8. Requer energia mecânica para a mistura e a
separação.
8. Requer energia térmica.
9. Não precisa de sistemas de aquecimento ou
arrefecimento.
9. Precisa de sistemas de aquecimento e
arrefecimento.
10. Normalmente é a segunda escolha para a
separação dos componentes de uma mistura
líquida.
10. Normalmente é a primeira escolha para
a separação dos componentes de uma
mistura líquida

9. Fases do
Processo de
Extracção
1- Promoção do
contacto entre o
solvente e a
solução
2-Separação das 2
fases resultantes
3- Remoção e
recuperação do
solvente
4- Purificação do
solvente

10. 1- A alimentação que contém o
Soluto (a extrair) é misturada com
o Solvente do processo
2- Repouso da mistura por forma a
ser possível separar as duas fases
praticamente imiscíveis
Em resultado deste processo
produzem-se duas fases,
Extracto -rico no solvente B
Resíduo ou Refinado - rico no
diluente A
PROCESSO DESCONTÍNUO

11. PROCESSO CONTÍNUO
A. Para melhorar a
recuperação do soluto no
extracto e a eficiência
global do processo, a
extracção pode decorrer
em vários andares

12. B- A operação em corrente cruzada,
implementada através de uma série de
Misturadores/Decantadores usa-se,
normalmente, em unidades de baixa
capacidade que, por serem
multiprodutos, precisam de ser mais
flexíveis.

13. CONDIÇÕES OPERATÓRIAS para o projecto do equipamento
•Temperatura de operação;
•Pressão de operação;
•Caudal e composição da alimentação;
•Tempo de residência
•Seleccionar o solvente da extracção (muito importante).
A temperatura deve ser suficientemente alta para que os componentes sejam
todos solúveis, mas também suficientemente baixa para que a zona de
miscibilidade parcial seja apreciável.
A temperatura pode ser uma variável a manipular para alterar a selectividade
do solvente, e ajuda ainda a controlar a viscosidade.
Normalmente o equipamento de extracção opera à pressão e temperatura
ambiente. A pressão tem normalmente pouca influência no processo de
extracção

14. SELECÇÃO DO SOLVENTE
Parâmetros a ter em conta:
•Selectividade – afinidade para o soluto C e não para o diluente A
•Imiscibilidade com o diluente A (deve ser o mais elevada possível). A
imiscibilidade de A e B facilita a separação das fases.
•Densidade – quanto maior a diferença de densidade entre solvente e
diluente, mais fácil a separação das fases.
•Facilidade de recuperação do solvente – o solvente tem, em geral, de ser
posteriormente recuperado do extracto para reutilização, e também para
se obter o soluto com um grau de pureza mais elevado. Esta recuperação
é, normalmente, efectuada por destilação
•Outras propriedades – viscosidade, tensão superficial, estabilidade
química, reactividade (não pode reagir com o diluente da alimentação),
toxicidade e, finalmente o custo.

15. EQUIPAMENTO DE EXTRACÇÃO
Misturadores-Decantadores

16.  O equipamento clássico de extracção são os Misturadores-Decantadores.
 Podemos ter séries de misturadores-decantadores operando em corrente
cruzada e que consistem em tanques de agitação seguidos de tanques de
decantação. No caso dos processos descontínuos, as duas etapas podem
ocorrer no mesmo tanque.
 Este tipo de equipamento é usado quando o número de andares requerido
para a separação é pequeno. Cada conjunto misturador-decantador
corresponde a um andar do processo.
 Estes equipamentos são equipamentos de grande porte e, como tal, o número
de unidades não pode ser muito elevado.
 Permitem tempos de residência elevados, assim como tratar caudais
apreciáveis.
 A intensidade de mistura requerida depende de várias variáveis como seja a
viscosidade, tensão superficial e diferença de densidade das fases em contacto.

17. Equipamento de Extracção
(Colunas para recuperação
de aditivos alimentares)

18. • São Colunas Estáticas
•Os Internals criam
turbulência a fim de
formar as gotas e
promover a transferência
de massa.
•Assim, existe um valor
mínimo para o caudal da
fase dispersa.
•Colunas cilíndricas.
•Baixo rendimento.
Coluna de Pratos

21. Coluna de Enchimento
•São Colunas Estáticas
•Idênticas às colunas de
destilação e absorção.
•Construção simples
•Funcionamento simples,
sobretudo com baixos caudais
•Não podem receber fluidos com
sólidos em suspensão.
•Baixa capacidade de produção.

23. Coluna de Discos Rotativos
• São Colunas Agitadas
•Equipamento apropriado
quando o número de
andares é pequeno.
•Boa capacidade de
produção.

25. Coluna SCHEIBEL
Coluna de Discos Rotativos
Coluna com eixo
rotativo central e
agitadores acoplados

26. KARR® Column

27. Colunas Pulsadas
•Introduz-se ar
comprimido a fim de
evitar a coalescência
das gotas dispersas e
dar à fase contínua um
movimento pulsado

28. •Nas Colunas Pulsantes existe
um movimento alternado das
fases que enchem a coluna, o
que facilita a transferência de
massa e a separação.
•Na fase ascendente o líquido
leve mistura-se mais facilmente
com a fase densa, enquanto
que na fase descendente se
favorece a separação das fases.
•Assim, uma coluna pulsante
requer normalmente um terço
dos andares das colunas não
pulsadas equivalentes.
• As colunas pulsantes podem
ser de pratos ou de enchimento

29. Equipamento Vantagens Desvantagens
Misturador/
Decantador
Eficiente
Pé-direito baixo
Bom contacto das fases
Caudais elevados
Necessita de muito espaço
Nº de andares limitado
Custos de instalação altos
Custos de operação altos
Colunas Estáticas
(Pratos
Enchimento
Spray)
Custos de investimento baixos
Custo de operação baixos
Nº de andares flexível
Pé-direito elevado
Eficiência menor do que
misturador/decantador
Colunas Agitadas
(Discos rotativos
Pulsantes)
Facilidade de dispersão das
fases
Custos de investimento baixos
O nº de andares não está
limitado
Dificuldades na separação
de sistemas com diferenças
de densidade baixas
Não admite caudais
elevados
Extractor
Centrífugo
Separa misturas com diferença
de densidade baixa
Tempo de permanência baixo
Custos de instalação
elevados
Custos de operação ou
manutenção elevados
Nº de andares muito
reduzido

30. Equipamento de Extracção
(Coluna laboratorial)

31. Exemplo: Produção de essências por extracção líquido/líquido

32. FIM