Recovery of organic acids with liquid-liquid extraction contactors

Liquid-liquid extraction is a mass transfer process for recovering the desired components from the liquid streams by contacting it to non-soluble liquid solvent. Literature part of this thesis deals with theory of the liquid-liquid extraction and the main steps of the extraction process design. The experimental part of this thesis investigates the extraction of organic acids from aqueous solution. The aim was to find the optimal solvent for recovering the organic acids from aqueous solutions. The other objective was to test the selected solvent in pilot scale with packed column and compare the effectiveness of the structured and the random packing, the effect of dispersed phase selection and the effect of packing material wettability properties. Experiments showed that selected solvent works well with dilute organic acid solutions. The random packing proved to be more efficient than the structured packing due to higher hold-up of the dispersed phase. Dispersing the phase that is present in larger volume proved to more efficient. With the random packing the material that was wetted by the dispersed phase was more efficient due to higher hold-up of the dispersed phase. According the literature, the behavior is usually opposite.

Neste-neste -uutto on aineensiirtoprosessi, jolla voidaan erottaa halutut komponentit nestevirrasta sekoittamalla siihen liukenematonta nestemäistä liuotinta. Tämän työn kirjallisuusosassa käsitellään neste-neste -uuton teoriaa ja uuttoprosessin suunnittelun päävaiheita. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin orgaanisen happojen uuttoa vesiliuoksesta. Tavoitteena oli löytää sopiva liuotin orgaanisten happojen talteenottoon vesiliuoksista. Työn tarkoituksena oli myös testata valittua liuotinta pilot-mittakaavassa täytekappalekolonnilla. Työssä vertailtiin rakenteellisia ja satunnaisesti pakattuja täytekappaleita, dispergoitavan faasin valinnan vaikutusta sekä pakkausmateriaalin kostuvuusominaisuuksien vaikutusta kolonnin tehokkuuteen. Kokeellinen osa osoitti, että valittu liuotin toimii hyvin laimeilla orgaanisten happojen liuoksilla. Satunnaisesti pakatut täytekappaleet osoittautuivat tehokkaammiksi kuin rakenteelliset, sillä niillä saavutettiin korkeampi dispergoidun faasin nestesisältö. Kokeet osoittivat, että faasi jonka massavirtaus on suurempi, on kannattavampi dispergoida. Satunnaisesti pakatuilla täytekappaleilla materiaali, joka kostui paremmin dispergoitavalla faasilla, tuotti tehokkaamman aineensiirtotuloksen johtuen korkeammasta dispergoitavan faasin nestesisällöstä.