Trennverfahren

Materialabscheidung

In der Natur gibt es keine Reinstoffe (=Reinstoffe), sondern nur Kombinationen von Reinstoffen, die wir Mischungen, Gemische oder Gemische nennen.

Ein Gemisch enthält mehrere Reinsubstanzen. Das sind die heißen Bestandteile der Mischung. Einige Mischungen können als solche mit dem Auge oder unter dem Lichtmikroskop erkannt werden. Mischt man beispielsweise Reis und Erbsen (Reis und Erbsen oder Erbsen und Reis ist ein traditionelles Lebensmittel in der Anglo-Karibik), erkennt man sofort die einzelnen Komponenten. Solche Mischungen werden als heterogen bezeichnet. Andererseits sind die Komponenten in bestimmten Gemischen nicht nachweisbar. In diesem Fall spricht man von einer homogenen Mischung.

Wenn Sie einen bestimmten Stoff aus einem Gemisch extrahieren wollen, müssen Sie ihn aus dem Rohstoffgemisch isolieren. Dazu werden die unerwünschten Bestandteile (meist als Verunreinigungen bezeichnet) so weit wie nötig abgetrennt. Es gibt keine 100% reinen Substanzen. Manchmal ist es auch sinnvoll, Rohstoffe, die aus vielen Komponenten bestehen, in Gruppen (Fraktionen) von Stoffen mit ähnlichen Eigenschaften zu trennen (z.B. Destillation von Rohöl (Erdöl ist eine natürlich vorkommende, gelb-schwarze Flüssigkeit, die in geologischen Formationen unter der Erdoberfläche gefunden wird, die häufig zu verschiedenen Arten von Brennstoffen raffiniert wird). Die Anreicherung i

st ein Trennverfahren, bei dem der Anteil der gewünschten Komponente erhöht wird (z.B. wird der Erzanteil im Gemisch von 40 auf z.B. 75% erhöht).

Die Trennung von Gemischen (Ein Trennverfahren ist eine Methode, um jedes Phänomen zu erreichen, das ein Gemisch aus chemischen Stoffen in zwei oder mehr verschiedene Produktgemische umwandelt, die als Gemisch bezeichnet werden können) wird nicht nur für die Extraktion von Stoffen verwendet, sondern auch für die Analyse von Gemischen, die in Naturstoffen vorkommen oder bei der Herstellung von Stoffen mit Hilfe von chemischen Prozessen entstehen.
Die Wahl des Trennverfahrens ist abhängig von der Menge der zu trennenden Stoffe, der Anzahl der Komponenten eines Gemisches, den Aggregatzuständen (=Phasen) der einzelnen Komponenten und ob das Gemisch homogen oder heterogen ist.
Bekannte Trennverfahren sind Filtration, Destillation (Destillation ist ein Verfahren zur Abtrennung der Komponente oder Substanzen aus einem flüssigen Gemisch durch selektive Verdampfung und Kondensation), Extraktion, Chromatographie (Chromatographie ist eine Labortechnik zur Trennung eines Gemisches) und Flotation.
Insbesondere Feststoffe werden von einer Flüssigkeit oder einem Gas getrennt.

Das Gemisch wird in einem Behälter erhitzt, die Komponenten mit den niedrigeren Siedepunkten verdunsten leicht und werden anschließend kondensiert. Die meisten Komponenten mit den höheren Siedepunkten verbleiben im Behälter.
Das zu trennende Gemisch wird mit einem Lösungsmittel behandelt, das die gewünschten Stoffe aus dem Gemisch löst. Die Lösung wird abgetrennt und das Lösungsmittel (Ein Lösungsmittel ist eine Substanz, die einen gelösten Stoff auflöst, wodurch eine Lösung entsteht) verdampft anschließend (z.B. Extraktion von Speiseöl (Speiseöl ist pflanzliches, tierisches oder synthetisches Fett, das beim Braten, Backen und anderen Arten des Kochens verwendet wird) aus Ölfrüchten).
Das zu trennende Gemisch wird in einen Flüssigkeits- oder Gasstrom gebracht, mit dem es auf einem festen oder nicht mischbaren (Mischbarkeit ist die Eigenschaft von Stoffen, sich in allen Anteilen zu vermischen und eine homogene Lösung zu bilden) Flüssigkeit transportiert wird. Dort werden die einzelnen Komponenten unterschiedlich stark gehalten, so dass sie die Trenneinheit mit dem Flüssigkeits- oder Gasstrom zu unterschiedlichen Zeiten verlassen. Spezielle Verfahren sind die Papierchromatographie (die Papierchromatographie ist eine analytische Methode zur Trennung farbiger Chemikalien oder Substanzen) (PC), die Dünnschichtchromatographie (DC), die Hochdruck-Dünnschichtchromatographie (die Dünnschichtchromatographie ist eine Chromatographietechnik zur Trennung nichtflüchtiger Gemische) und die Gaschromatographie (die Gaschromatographie ist eine in der analytischen Chemie übliche Art der Chromatographie zur Trennung und Analyse von Verbindungen, die ohne Zersetzung verdampft werden können).
PC: Die Mischung wird auf das Ende eines Papierstreifens aufgetragen. Dieser wird in einen Behälter mit einer Flüssigkeit gegeben, die dann im Papierstreifen aufsteigt und die einzelnen Komponenten über verschiedene Entfernungen transportiert.
DC: Die Funktion ist ähnlich wie bei einem PC, nur dass anstelle eines Papierstreifens eine mit einem festen Material beschichtete Platte oder Folie verwendet wird.
GC: Das Gemisch wird in einen Gasstrom eingeleitet, der es durch eine dünne gefüllte Säule führt. Die einzelnen Komponenten werden von der Säulenfüllung unterschiedlich lang gehalten, so dass die Komponenten die Säule mit dem Gasstrom zu unterschiedlichen Zeiten verlassen.
Das zu trennende Gemisch wird zerkleinert und mit viel Wasser und Additiven (Netzmittel (Tenside sind Verbindungen, die die Oberflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff senken), Schäumer) vermischt. Die Additive sind so gewählt, dass eine Komponente von der Lösung benetzt wird, die andere nicht. Wird ein Feststoffteilchen nicht von einer Flüssigkeit benetzt, versucht es, aus der Flüssigkeit herauszukommen. Dies geschieht durch Blasen, in denen es sich ansammelt. Die nicht benetzten Partikel des Gemisches sammeln sich daher im Schaum, der durch Rühren und Einblasen von Luft entsteht. Die benetzten Partikel sinken dagegen im Abscheidebehälter auf den Boden. Eine
wichtige Anwendung der Flotation ist z.B. die Abtrennung eines Metallerzes von einem tauben Gestein.