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Determination of ternary solutions concentration in liquid–liquid extraction by the use of attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy and multivariate data analysis

Authors

  • T. Gallardo-Velázquez,

    1. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N., Departamento de Biofísica, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala, 11340 México D.F., México
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  • G. Osorio-Revilla,

    Corresponding author
    1. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N., Departamento de Ingeniería Bioquímica, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala, 11340 México D.F., México
    • Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N., Departamento de Ingeniería Bioquímica, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala, 11340 México D.F., México
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  • F. Cárdenas-Bailón,

    1. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N., Departamento de Ingeniería Bioquímica, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala, 11340 México D.F., México
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  • M. C. Beltrán-Orozco

    1. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N., Departamento de Ingeniería Bioquímica, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala, 11340 México D.F., México
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Abstract

A simple and rapid Fourier transform infrared-attenuated total reflectance (FTIR-ATR) spectroscopic chemometric method was developed to determine the concentration of solute and solvent in the raffinate layer in a liquid–liquid extraction (LLE) process using partial least squares (PLS) regression. Five type I extraction systems were used with different solute–solvent affinity. The developed model (correlation coefficient from 0.91 to 0.99) was validated with known concentration samples, and in all cases the difference was not larger than 0.5%w. The LLE for the five extraction systems was carried out in a three-stage crosscurrent extraction process, quantifying the solute and solvent with the chemometric model developed. The results were used to calculate the stage and overall stage efficiencies for the five systems. This method showed to be fast and precise for the quantification of ternary systems in LLE.

Abstract

On a mis au point une méthode chimiométrique spectroscopique par réflectance totale atténuée par infrarouge à transformée de Fourier (FTIR-ATR) dans le but de déterminer la concentration de soluté et de solvant dans la couche de raffinat dans un procédé d'extraction liquide-liquide (ELL) à l'aide d'une régression par moindres carrés partiels (PLS). Cinq sortes d'extraction de type I ont été utilisées, d'affinités soluté-solvant différentes. Le modèle développé (coefficient de corrélation entre 0,91 et 0,99) a été validé avec des échantillons de concentration connue, et dans tous les cas la différence n'était pas plus grande que 0,5 % en masse. L'ELL pour les cinq systèmes d'extraction a été réalisée dans un procédé d'extraction à courant transversal triétagé, en quantifiant le soluté et le solvant avec le modèle chimiométrique mis au point. Les résultats ont servi à calculer les étapes et les efficacités des étapes globales pour les cinq systèmes. Cette méthode s'avère rapide et précise pour la quantification des systèmes d'ELL ternaires.

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