Inżynieria reaktorów chemicznych 2 - laboratorium, Grupa 4

Wyznaczanie stężenia nasycenia substancji reaktywnych

  1. Cel ćwiczenia:

Określenie stężenia nasycenia bezwodnika kwasu ftalowego w wodzie. Bezwodnik ten ulega pseudopierwszorzędowej reakcji hydrolizy, w której wyniku powstaje kwas ftalowy.

  1. Aparatura:

0x08 graphic
Proces rozpuszczania przeprowadza się w komórce dyfuzyjnej w warunkach izotermicznych i okresowo. Szczegóły konstrukcyjne komórki pokazano na rys. 1. Komórkę stanowi szklany cylinder o średnicy wewnętrznej 0.158 m i wysokości 0.111 m ograniczony dwoma płytami: tj. górną 2 i dolną 3. Górna płyta ma otwór o średnicy 0.1 m przykryty pokrywą 4. W pokrywie tej znajdują się otwory na termometr 5 oraz elektrodę pomiarową 6. Górna płyta jest jednocześnie pokrywą łaźni wodnej 7, której

Górna powierzchnia dysku, którego wymiary pokazano na rys. 1 znajduje się w odległości 0.03 m od dna komórki.

  1. Metodyka pomiarów:

Do komórki dyfuzyjnej wlewa się 2 litry wody destylowanej. Włącza się termostat. Po uzyskaniu temperatury 400C sprawdza się czystość wody, a następnie wkłada dysk z wtopionym bezwodnikiem ftalowym. Następnie w odstępach czasu mierzy się oporność roztworu przez godzinę. Z podane charakterystyki oblicza się stężenie kwasu ftalowego.

  1. Wyniki pomiarów:

    2. Lp.

    czas [s]

    λ [μS]

    CB^1/2

    CB [mol/dm3]

    1

    306

    35

    0,0090

    8,10E-05

    2

    352

    40

    0,0095

    9,03E-05

    3

    402

    45

    0,0100

    1,00E-04

    4

    441

    50

    0,0105

    1,10E-04

    5

    532

    60

    0,0117

    1,37E-04

    6

    638

    70

    0,0125

    1,56E-04

    7

    738

    80

    0,0135

    1,82E-04

    8

    861

    90

    0,0143

    2,04E-04

    9

    974

    100

    0,0150

    2,25E-04

    10

    1082

    110

    0,0160

    2,56E-04

    11

    1221

    120

    0,0168

    2,82E-04

    12

    1345

    130

    0,0175

    3,06E-04

    13

    1488

    140

    0,0182

    3,31E-04

    14

    1635

    150

    0,0190

    3,61E-04

    15

    1774

    160

    0,0198

    3,92E-04

    Wartości Cb odczytano z wartości wskazań wcześniej wycechowanej elektrody.

    Objętość reaktora

    V

    2

    dm3

    Współczynnik dyfuzji

    Da

    9,17E-10

    m/s

    Przewodnictwo czystej wody

    λwoda

    3,80E-06

    μS

    Temperatura

    T

    313

    K

    Obroty

    ω

    10,5

    rad/s

    Współczynnik kinetyczny lepkośći

    υ

    6,55E-07

    m2/s

    1. Obliczenia

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    Całka potrzebna do kolejnych obliczeń:

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    0x01 graphic

    Dane zebrane w tabeli:

    Wielkość

    Wartość

    Jednostka

    T

    313

    K

    ω

    10,5

    rad/s

    Da

    9,17E-10

    m/s

    ν

    6,55E-07

    m2/s

    k

    0,0290

    1/s

    φ

    0,9596

     

    Ldk

    4,610E-05

     

    M

    0,0388

     

    całka

    1,0617472

     

    Q

    6,19E-05

     

    P

    2,91E-02

     

    R

    1,62E-05

     

    S

    2,90E-02

     

    tgα

    2,12E-07

     

    CAN

    2,72E-03

    kmol/m3

    1. Wnioski

    W wyniku obliczeń stwierdzono, że stężenie nasycenia bezwodnika kwasu ftalowego w wodzie wynosi 2,72∙10-3kmol/dm3.

    3