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Ein Trennverfahren ist eine Methode, die ein Gemisch oder eine Lösung chemischer Substanzen in zwei oder mehr getrennte Produktgemische umwandelt [ 1 ] , ein wissenschaftliches Verfahren zur Trennung von zwei oder mehr Substanzen mit dem Ziel, Reinheit zu erzielen. Mindestens ein Produktgemisch aus der Trennung ist mit einem oder mehreren Bestandteilen des Ausgangsgemisches angereichert. In manchen Fällen kann eine Trennung das Gemisch vollständig in reine Bestandteile zerlegen. Trennverfahren nutzen Unterschiede in den chemischen oder physikalischen Eigenschaften (wie Größe, Form, Ladung, Masse, Dichte oder chemischer Affinität) zwischen den Bestandteilen eines Gemisches aus [ 2 ] .
Prozesse werden häufig nach den Eigenschaften klassifiziert, die sie zur Trennung nutzen. Lässt sich die gewünschte Trennung nicht durch einen einzelnen Unterschied erzielen, können oft mehrere Verfahrensschritte kombiniert werden. Verschiedene Prozesse werden mitunter auch nach ihrem Trennmittel kategorisiert, z. B. als Massentrennmittel oder Energietrennmittel . [ 3 ] Massentrennmittel bewirken die Trennung durch Zugabe von Stoffen, wie beispielsweise die Zugabe eines Antilösungsmittels zur Ausfällung. Energietrennverfahren hingegen bewirken die Trennung durch Erhitzen oder Abkühlen, wie etwa bei der Destillation.
Elemente und Verbindungen in der Natur sind immer bis zu einem gewissen Grad unrein. Oft müssen diese Rohstoffe vor ihrer produktiven Nutzung getrennt werden, weshalb Trennverfahren für die moderne Industriegesellschaft unerlässlich sind.
Der Zweck der Trennung kann sein:
- analytisch : die Größe jeder Fraktion eines Gemisches zu bestimmen, die auf die jeweilige Komponente zurückzuführen ist, ohne zu versuchen, die Fraktionen zu gewinnen.
- präparativ : Fraktionen für die Eingabe in Prozesse "vorbereiten", die von der Trennung der Komponenten profitieren.
Die Trennung kann im kleinen Maßstab, beispielsweise in einem Labor zu analytischen Zwecken, oder im großen Maßstab, beispielsweise in einer Chemieanlage , durchgeführt werden .
Vollständige und unvollständige Trennung
Manche Trennverfahren erfordern die vollständige Reinigung einer bestimmten Komponente. Ein Beispiel hierfür ist die Aluminiumgewinnung aus Bauxit durch Elektrolyse . Im Gegensatz dazu kann bei einem unvollständigen Trennverfahren ein Gemisch anstelle einer einzelnen reinen Komponente als Endprodukt vorgegeben werden. Ein gutes Beispiel für ein unvollständiges Trennverfahren ist die Erdölraffination . Rohöl kommt natürlich als Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe und Verunreinigungen vor. Im Raffinationsprozess wird dieses Gemisch in andere, wertvollere Gemische wie Erdgas , Benzin und chemische Rohstoffe aufgespalten . Keines dieser Produkte ist ein Reinstoff, sondern muss vom Rohöl getrennt werden.
Sowohl bei vollständiger als auch bei unvollständiger Trennung kann eine Reihe oder Kaskade von Trennschritten erforderlich sein, um die gewünschten Endprodukte zu erhalten. Bei der Erdölraffination wird Rohöl einer langen Reihe einzelner Destillationsschritte unterzogen , von denen jeder ein anderes Produkt oder Zwischenprodukt liefert .
Liste der Trenntechniken
- Zentrifugation und Zyklonabscheidung trennen Stoffe aufgrund von Dichteunterschieden
- Chelattherapie
- Bei der Chromatographie werden gelöste Stoffe durch unterschiedliche Wechselwirkungen mit einem Material (d. h. durch dessen Durchdringung) getrennt.
- Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
- Dünnschichtchromatographie (DC)
- Gegenstromchromatographie (CCC)
- Tröpfchen-Gegenstromchromatographie (DCC)
- Papierchromatographie
- Ionenchromatographie
- Größenausschlusschromatographie (SEC)
- Affinitätschromatographie
- Zentrifugale Verteilungschromatographie
- Gaschromatographie und inverse Gaschromatographie
- Kristallisation
- Dekantieren
- Demister (Dampfabscheider) , entfernt Flüssigkeitströpfchen aus Gasströmen.
- Destillation , angewendet für Gemische von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten
- Trocknung bezeichnet das Entfernen von Flüssigkeit aus einem Feststoff durch Verdampfung oder Verdunstung.
- Elektrophorese trennt organische Moleküle aufgrund ihrer unterschiedlichen Wechselwirkung mit einem Gel unter einem elektrischen Potenzial (d. h. unterschiedlicher Wanderungsgeschwindigkeit).
- Die elektrostatische Trennung basiert auf dem Prinzip der Koronaentladung. Dabei werden zwei Platten nahe beieinander platziert und eine hohe Spannung angelegt. Diese hohe Spannung dient der Trennung der ionisierten Teilchen.
- Elutriation
- Verdunstung
- Extraktion
- Auslaugung
- Flüssig-Flüssig-Extraktion
- Festphasenextraktion
- überkritische Fluidextraktion
- Subkritische Fluidextraktion
- Feldflussfraktionierung
- Filtration – Netz- , Beutel- und Papierfilter werden zur Entfernung großer, in Flüssigkeiten suspendierter Partikel (z. B. Flugasche ) eingesetzt, während Membranverfahren wie Mikrofiltration , Ultrafiltration , Nanofiltration , Umkehrosmose und Dialyse (Biochemie) unter Verwendung synthetischer Membranen Partikel im Mikrometerbereich oder kleiner abtrennen.
- Flockung bezeichnet die Trennung eines Feststoffs von einer Flüssigkeit in einem Kolloid durch den Einsatz eines Flockungsmittels, welches die Verklumpung des Feststoffs zu Flocken fördert.
- Fraktionierte Destillation
- Fraktioniertes Einfrieren
- Magnetische Trennung
- Die Öl-Wasser-Trennung dient der gravimetrischen Trennung von suspendierten Öltröpfchen aus Abwasser in Ölraffinerien , petrochemischen und chemischen Anlagen , Erdgasaufbereitungsanlagen und ähnlichen Industrien.
- Fällung
- Rekristallisation
- Waschen , die Abtrennung von Partikeln (Feststoffen) oder Gasen aus einem Gasstrom mithilfe von Flüssigkeit.
- Sedimentation trennt mithilfe von Unterschieden im Stimmdichtedruck
- Sieben
- Schwamm , Anhaften von Atomen, Ionen oder Molekülen von Gasen, Flüssigkeiten oder gelösten Feststoffen an einer Oberfläche
- Stripping
- Sublimation
- Die Dampf-Flüssigkeits -Trennung erfolgt durch Schwerkraft und basiert auf der Souders-Brown-Gleichung.
- Worfeln
- Zonenveredelung
Siehe auch
- Analytische Chemie – Die Lehre von der Trennung, Identifizierung und Quantifizierung von Stoffen
- Chemischer Prozess – Eine Methode oder ein Mittel zur Veränderung einer oder mehrerer Chemikalien oder chemischer Verbindungen .
- Hochleistungsflüssigkeitschromatographie – Technik in der analytischen Chemie
- Grundoperation – Grundlegender Schritt in einem Prozess
- Filtration – Verfahren zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten
Referenzen
- ^ Wilson, Ian D.; Adlard, Edward R.; Cooke, Michael; et al., Hrsg. (2000). Encyclopedia of separation science . San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-226770-3Die
- ^ William, Alston. „Trennverfahren: Ein Überblick“ . Journal of Bioprocessing & Biotechniques .
- ^ Seader, JD; Henley, Ernest J. (2006). Trennverfahrensprinzipien (2. Aufl.). Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0-471-46480-8Die
Weiterführende Literatur
- Nationale Akademien der Wissenschaften, der Ingenieurwissenschaften und der Medizin (2019). Forschungsagenda zur Transformation der Trenntechnik (Bericht). Washington, DC: The National Academies Press. doi : 10.17226/25421 . ISBN 978-0-309-49170-9Die
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Externe Links
- Trennung von Gemischen mithilfe verschiedener Techniken (Archiviert am 05.06.2013 in der Wayback Machine) , Anleitungen zur Durchführung von Experimenten im Unterricht
- Trennung der Komponenten eines Gemisches (Archiviert am 05.06.2013 in der Wayback Machine) , Anleitung zur Durchführung von Experimenten im Unterricht
