Extraktionseffizienz

Extraktionseffizienz bezeichnet den Anteil eines in einer Mischung vorhandenen Zielstoffs, der durch ein extrahierendes Medium in eine bestimmte Phase übergeht. Quantitativ lässt sie sich als η = m_extrahiert / m_gesamt ausdrücken. In der Praxis wird häufig auch die Effizienz in Mehrstufenprozessen betrachtet, wobei die Gesamteffizienz durch die additiven oder multiplikativen Effekte der einzelnen Stufen bestimmt wird.

Zu den häufigsten Extraktionstypen gehören Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Extraktion. Bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion spricht man oft vom Verteilungskoeffizienten D, der das Gleichgewicht der Konzentrationen eines gelösten Stoffs zwischen den beiden immisciblen Phasen beschreibt. Die Phase, deren Volumen größer ist oder die stärkere Affinität des Stoffes zur Phase besitzt, beeinflusst die erziehlbare Ausbeute maßgeblich. In mehrstufigen Systemen lässt sich die Gesamteffizienz aus den Stufenanteilen ableiten; theoretisch kann sie nahezu 100% erreichen, sofern kein Stoffverlust auftritt und das Gleichgewicht stabil ist.

Messung und Kennzahlen erfolgen durch Analytik wie HPLC, UV-Absorption oder andere geeignete Methoden, um Konzentrationen in den Phasen vor und nach der Extraktion zu bestimmen. Typische Kennzahlen sind die Einzelstufen-Effizienz, die Gesamt-Effizienz und der Anteil des verbleibenden Reststoffs in der Ausgangsphase.

Einflussfaktoren sind Temperatur, Lösungsmittel- und Phasenwahl, Phasenverhältnis, Mischungs- und Desintergationszeiten, sowie das Vorhandensein von Emulsionen oder Nebenreaktionen. Durch Optimierung des Lösungsmittelpaars, Kaskadierung der Stufen, Veränderung der Phasenvolumina oder der Rührgeschwindigkeit lässt sich die Extraktionseffizienz erhöhen. Anwendungen finden sich in der Umweltanalytik, der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie in der chemischen Herstellung und Reinigung.