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화학공학 · Liquid-Liquid Extraction

액-액 추출 예비보고서 작성 가이드

삼각상태도 위에서 추출 평형을 확인하고, 추잔상·추출상의 조성으로 분배계수와 단수 효율을 결정한다.

카라멜 랩 연구팀·최종 업데이트 2026-05-03·참고 표준·문헌 3

목차
§1

실험 개요

액-액 추출은 끓는점 차이가 작거나 열에 약한 성분을 분리할 때 증류 대신 사용하는 단위조작이다. 학부에서는 보통 아세트산–물–톨루엔 또는 벤젠 시스템을 사용해 단일 평형단 추출을 수행하고, 삼각상태도 위에 결합선과 운영점을 작도해 단수 효율을 평가한다.

§2

이론 배경

삼각상태도

세 성분 시스템의 조성을 정삼각형 좌표에 표현. 두 액상이 공존하는 영역은 binodal 곡선 안쪽이고, 평형 두 상은 결합선(tie line)으로 이어진다.

분배계수

K = yA/xA (추출상 농도/추잔상 농도). K가 클수록 한 단에서 추출되는 양이 많다. 단계 효율 = (실제 추출량)/(평형 추출량).

단수 추출 식

단일 단의 물질수지: F·xF = R·xR + E·yE. R/E와 분배계수에서 추출 비율 산출.

§3

실험 장치 및 시약

  • 분액 깔때기 또는 혼합·정치 장치
  • 비중계 또는 굴절률계
  • 적정 장비(아세트산 정량용)
§4

실험 절차

  1. 1.공급액(아세트산 30 wt% 수용액)과 용제(톨루엔)를 일정 비율로 분액 깔때기에 넣는다.
  2. 2.5분간 격렬히 흔들고 30분간 정치해 두 상을 분리한다.
  3. 3.각 상의 부피와 아세트산 농도(NaOH 적정)를 측정한다.
  4. 4.공급액·용제 비를 변화시키며 반복한다.
§5

데이터 처리

측정 조성을 삼각상태도에 표시하고 결합선을 그린다. 분배계수와 단계 효율을 계산해 보고하고, 다단 추출에서 필요한 이론단수를 추정한다.

§6

예비보고서 항목별 작성 팁

이론

삼각상태도 그리는 법을 직접 그려보면 결합선·운영점 개념이 명확해진다.

예상 결과

K와 분리 효율의 관계를 정성적으로 미리 그래프로 그려둔다.

§7

자주 하는 실수

  • 정치 시간을 충분히 두지 않아 에멀젼 상태로 측정하는 것
  • 삼각좌표에서 무게 분율과 몰 분율을 혼용하는 것
  • 결합선을 일직선이라 가정하는 것 (실제로는 곡선)
§8

자주 묻는 질문

Q. 왜 같은 추출이라도 단수가 많아지면 효율이 좋아지나요?

한 단에서 평형에 도달해도 추잔상에 일부 용질이 남습니다. 신선한 용제로 다시 접촉시키면 추가 추출이 가능하며, 다단 향류에서는 모든 단에서 큰 추진력을 유지할 수 있어 동일 용제량으로 더 많이 추출됩니다.

Q. 용제는 어떻게 고르나요?

분배계수 K가 크고, 다른 성분과는 반응하지 않으며, 끓는점이 달라 회수가 쉽고, 독성·인화성이 낮아야 합니다. 산업에서는 환경 규제도 점점 중요해지고 있습니다.

§9

참고 표준·문헌

본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.

  1. [1]Treybal, R.E. — Mass-Transfer Operations, 3rd ed., McGraw-Hill, 1980
  2. [2]Geankoplis, C.J. — Transport Processes and Separation Process Principles, 4th ed., Pearson, 2003
  3. [3]Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th ed., McGraw-Hill, 2018

본 가이드는 일반적인 작성 방법을 다룹니다. 학교·교수님별 양식 차이는 직접 확인이 필요합니다. 자기 실험 데이터로 보고서 초안을 만들고 싶다면 카라멜 랩에서 시작할 수 있습니다.

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