화공기사 추출계산 — 평형추출과 분배의 법칙

추출(Extraction)은 용질이 서로 다른 두 상 사이에서 용해도 차이로 분배되는 현상을 이용해 목적 성분을 옮기는 조작이다. 용매 간의 용해도 차이가 핵심 원리이므로 '추출=용해도 차이'로 기억해야 한다. 고농도나 반응·해리가 일어나는 경우에는 이 기본 원리가 깨질 수 있으므로 적용 범위를 확인해야 한다.

분배의 법칙(분배계수)은 한 용질이 서로 섞이지 않는 두 용매에 녹아 있을 때 평형 상태에서 두 용매의 농도비가 일정하다고 보는 법칙이다. 이 법칙은 용질이 해리나 결합 없이 동일한 분자 상태로 존재하고 용액이 묽을 때 가장 잘 성립한다. 농도가 진해지거나 화학반응이 일어나면 분배의 법칙이 성립하지 않을 수 있다.

상계점은 액-액 평형도에서 두 상이 하나로 합쳐지는 지점으로, 두 상의 조성이 동일해지고 타이선의 길이가 0이 되어 상 분리가 불가능한 점이다. 이 지점의 주변 형상을 통해 상의 존재 여부와 평형선을 파악해야 한다.

추출장치와 추출제 선정에 관한 기본 원리도 숙지해야 한다. 펄스 컬럼은 펄스 진동으로 교반 효과를 내며 충전물이나 다공판 등을 포함해 유체의 혼합과 분리를 돕는 장치라는 점을 기억해야 한다. 추출제는 선택도가 크고 회수가 용이하며 응고점이 낮고 부식성이 적어야 하며, 두 상 간 비중차가 충분히 커야 중력에 의한 층 분리가 용이하다는 점을 고려해야 한다.