background image

3. Dializa Dyfuzyjna 

Rozdział kwasów i soli 

 

 Celem 

ćwiczenia jest zbadanie efektywności rozdziału kwasów i soli na przykładzie 

odpadowego kwasu solnego z ocynkowni ogniowej. kwas ten zawiera jeszcze dużą ilość 

wolnego HCl  (ok. 2,6-3 mol/l), 80-100 g/l Fe(II) praz 1-5 g/l Zn(II). Oddzielenie kwasu 

solnego poprzez membranę anionowymienną następuje łącznie z cynkiem (chlorokompleksy 

Zn Cl

3

-

) i umożliwia bezpieczną utylizację pozostałego chlorku żelaza(II). 

 

1. Opis aparatury 

 

1. Moduł membranowy płaski (Osmonics): 

-  membrana anionwymienna FumaTech FAD 

-  komora nadawy: 

 

10 cm

3

 

-  komora dializatu: 

 

2 cm

3

 

- grubość membrany:   

0,11 mm 

-  powierzchnia efektywna:  

150 cm

2

 

2. Pompa perystaltyczna. 

3.  Konduktometr z naczynkiem przepływowym sprzężony z komputerem. 

 

2. Opis procesu 

 

 

 

Proces polega na selektywnym transporcie kwasów przez membranę anionowymienną, 

przy czym sole są zatrzymywane na zasadzie tzw. wykluczenia Donnana. W układzie  np.   

HCl  ─ FeCl

membrana anionowymienna jest obsadzona jonami Cl- i dostatecznie silnie 

uwodniona (ok. 50%). Jeśli z drugiej strony membrany umieścimy czystą wodę lub roztwór 

mniej kwaśny, to po obu stronach membrany powstaną jony wynikające z dysocjacji wody 

(potencjał transmembranowy). Po stronie roztworu mniej stężonego uwalniać się  będą jony 

H+ i Cl- z matrycy membranowej, a po stronie bardziej stężonej jony OH- będą wymieniane 

na Cl-, aby zapewnić elektroobojętność matrycy membranowej. W efekcie obserwuje się 

background image

transport kwasu poprzez membranę. Sole obojętne nie wykazują tego mechanizmu i będą 

zatrzymywane prawie całkowicie. 

 

Mo

du

ł 

m

embr

anow

y

Kondu

ktometr

Zbiornik
dialiazatu

Zbiornik
nadawy

Pompa

 

 

3. Przebieg ćwiczenia 

 

 

Układ dializatora napełnić wodą dejonizowana i usunąć powietrze przepuszczając 

wodę z szybkością 20 ml/min przez okres 15-20 minut, aż do ustalenia stałej wartości 

przewodnictwa po stronie dializatu. Objętość robocza dializatora po stronie nadawy i dializatu 

wynosi odpowiednio 50 i 30 ml, objętość przewodów doprowadzających wynosi 

każdorazowo 8 ml.  

 Do 

badań pobrać 250 ml roztworu zasilającego, z czego 70 ml zużyć do wypchnięcia 

wody z układu, po czym zamknąć obieg przepływu. Dializat stanowi woda dejonizowana w 

ilości 100 ml, plus objętość komory dializatora i wężyków doprowadzających (w sumie 138 

ml), pompowana z szybkością 20 ml/min w obiegu zamkniętym. Z dializatu pobiera c próbki 

do pomiarów analitycznych w ilości 1,5 ml oraz mierzyć przewodnictwo elektrolityczne w 

podanych przez prowadzącego czasach. Po zakończeniu procesu oznaczyć objętość roztworu 

dializatu i nadawy w celu określenia wielkości przepływu osmotycznego wody. W próbkach 

dializatu oznaczyć zawartość kwasów i chlorokompleksów.  

 

background image

Oznaczanie zawartości kwasu i chlorokompleksów 

Próbkę dializatu w ilości 0,1 – 1 ml rozcieńczyć wodą dejonizowaną i miareczkować 

0,1 N NaOH przy użyciu titratora 686f. Metrohm. To samo przeprowadzić dla próbki 50 

μl  

roztworu zasilającego. 

 

4. Opracowanie wyników 

 

1. Wykonać wykresy: przewodnictwo, kwasowości i stężenie  żelaza w dializacie 

względem czasu.  

2. Obliczyć strumień dializowanego kwasu z zależności: 

Δ

Δ

=

A

V

t

C

F

D

 

gdzie: 

F- strumień przepływu substancji dializowanej, [mol/m

2

h] 

t

C

Δ

Δ

 - gradient stężenia odczytany z początkowego nachylenia krzywej, [mol/h] 

V

d

 – objętość dializatu, [l] 

A – powierzchnia membrany, (A=150·10

4

 m

2

3. Obliczyć strumień przepływu osmotycznego wody w kierunku od dializatu do 

nadawy. 

 

5. Wymagane zagadnienia 

 

1. Dializa klasyczna, dyfuzyjna i Donnana (podstawy procesu, transport przez 

membrany, stosowane membrany, zastosowanie). 

2. Wykluczenie Donanna. 

3.  Prawa dyfuzji Ficka. 

 

6. Literatura

 

1.  Bodzek M., Bohdzelewicz J., Konieczny K., Techniki Membranowe w Ochronie 

Środowiska, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997. 

2. 

Chemia fizyczna

 


Document Outline