1. Destylacja- definicja.

Rozdzielanie ciekłej mieszaniny wieloskładnikowej –poprzez odparowanie, a następnie skroplenie jej składników. Stosuje się ją w celu wyizolowania lub oczyszczenia jednego lub więcej związków składowych. Proces wykorzystuje różną lotność względną składników mieszaniny (jest to związane z temp.wrzenia).

Aby destylacja była skuteczna, skład gazu -pary musi być różny od składu cieczy. Podstawowym warunkiem jest tu różnica temperatur wrzenia rozdzielanych związków chemicznych. Istnieją mieszaniny, których składników nie można rozdzielić przez „zwykłą” destylację, gdyż ciecze składowe podczas wrzenia wykazują identyczną prężność pary. Są to mieszaniny azeotropowe.

2. Prawo Raoulta.

określa skład pary nasyconej nad cieczą o znanym składzie. Dla idealnej mieszaniny wieloskładnikowej substancji ciekłych ciśnienie cząstkowe składnika jest dane jako:

- ciśnienie cząstkowe składnika A w mieszaninie wieloskładnikowej substancji ciekłej;

- udział molowy składnika A w mieszaninie wieloskładnikowej substancji ciekłej;

ciśnienie całkowite składnika A w mieszaninie wieloskładnikowej substancji ciekłej;

 Prawo Raoulta stosuje się wyłącznie dla roztworów rozcieńczonych.

 Prawo Raoulta pozwala określić ciśnienie pary nasyconej P mieszaniny o określonym składzie:

a także skład pary , z reguły inny niż skład cieczy:

•Jeżeli ciśnienie pary nasyconej jest wyższe niż przewidywane przez prawo Raoulta, mówi się o dodatnim odchyleniu od prawa Raoulta.

•Jeśli ciśnienia pary nasyconej są mniejsze, wówczas mówi się o odchyleniach ujemnych.

•Jeżeli odchylenia są tak duże, że na wykresie P(x) pojawia się ekstremum (maksimum lub minimum) mówi się o azeotropach.

•Prawo Raoulta pozwala wytłumaczyć podwyższenie temperatury wrzenia dla cieczy zawierających substancje nielotne -ciśnienie nad cieczą przy standardowej temperaturze wrzenia, określonej przez ciśnienie zewnętrzne jest niższe niż wymagane do wrzenia. Wymagane jest więc ogrzanie cieczy do wyższej temperatury.

•Różnica składu fazy ciekłej i gazowej umożliwia stosowanie procesu destylacji do rozdzielania mieszanin ciekłych. W procesie tym faza gazowa (para) jest wzbogacana w składnik lotniejszy, a faza ciekła jest wzbogacana w składnik mniej lotny. Mieszaniny ciekłe posiadające punkt azeotropowy nie mogą być całkowicie rozdzielone na składniki w procesie destylacji.

3. Rodzaje destylacji.

 destylacja prosta (inaczej różniczkowa);

 destylacja równowagowa (inaczej rzutowa);

 destylacja wielostopniowa;

 rektyfikacja (inaczej destylacja frakcyjna);

 destylacja azeotropowa;

 destylacja zeotropowa;

 destylacja ekstrakcyjna;

 destylacja z parą wodną;

 destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem (inaczej próżniowa);

 destylacja cząsteczkowa (inaczej molekularna).

4. Prawo Daltona.

"Ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów jest równe sumie ciśnień wywieranych przez składniki mieszaniny, gdyby każdy z nich był umieszczany osobno w tych samych warunkach objętości i temperatury, jest ono zatem sumą ciśnień cząstkowych." W formie matematycznej można je wyrazić jako:

lub

Prawo Daltona jest słuszne dla gazów doskonałych nie reagujących z sobą (nie mieszających się). Dla gazów rzeczywistych jest słuszne jedynie dla gazów rozrzedzonych i w temperaturze znacznie powyżej punktu krytycznego

5. Rektyfikacja- definicja.

Rektyfikacja (destylacja frakcyjna, frakcjonowana, frakcjonująca) –z fizycznego punktu widzenia destylacja kaskadowa (wielopoziomowa), w którym każdy stopień procesu jest zasilany produktem (destylatem) poprzedniego. Jednak z punktu widzenia inżynierii procesowej rektyfikacja jest procesem jednostkowym, w którym mieszanina ciekła jest rozdzielana na frakcje o różnej (zwykle zbliżonej) lotności. Rektyfikacja w warunkach przemysłowych prowadzona jest w specjalnych kolumnach rektyfikacyjnych zapewniających adiabatyczne warunki procesu, choć czasami stosuje się też kolumny z płaszczem chłodzącym lub grzejnym albo kolumny strefowe, które na pewnym odcinku są ogrzewane a na innym chłodzone, aby zapewnić ich maksymalną sprawność. Zminiaturyzowane kolumny rektyfikacyjne stosuje się także w laboratoriach chemicznych, gdyż rektyfikacja jest o wiele wydajniejsza niż destylacja prosta

6. Stopień orosienia.

Orosienie (flegma, refluks, powrót, odciek) - część pary opuszczającej kolumnę rektyfikacyjną, skroplona w deflegmatorze i zawracana na górę kolumny; pozostała część pary, po przejściu przez skraplacz, jest odbierana jako destylat (rektyfikat).

Orosienie, spływając w dół w przeciwprądzie do pary, wzbogaca ją w składnik bardziej lotny.

Stopień orosienia R=O/D ; O-odciek z kondensatora, D-destylat

7. Absorpcja- definicja, zastosowanie.

proces pochłaniania gazu (absorbatu) w całej objętości cieczy lub ciała stałego (absorbentu).

Jest to dyfuzyjny ruch masy tego składnika z fazy gazowej do fazy ciekłej występuje jeżeli prężność cząstkowa określonego składnika w fazie gazowej przewyższa jego prężność równowagową odniesioną do jego stężenia w cieczy.

Rozpuszczalność gazu w cieczy zależy od:

• Temperatury;

• Ciśnienia.

ze wzrostem temperatury rozpuszczalność gazu w cieczy maleje, natomiast ze wzrostem ciśnienia rozpuszczalność gazu wzrasta.

8. Adsorpcja- definicja, zastosowanie.

polega na osadzaniu zanieczyszczeń na powierzchni ciał stałych o silnie rozwiniętej powierzchni.

Adsorpcja jest szczególnie efektywną metodą rozdziału mieszanin, pozwalającą na zmniejszenie stężenia objętościowego danej substancji w płynie, nawet do wartości stężenia rzędu ppm, ponieważ równowaga termodynamiczna układu dwufazowego płyn-ciało stałe jest zazwyczaj silnie przesunięta na korzyść stężenia substancji zaadsorbowanej w warstwie powierzchniowej.

Rodzaje adsorpcji ze względu na charakter sił wiążących adsorbat z powierzchnią adsorbentu

 adsorpcję typu fizycznego;

 adsorpcję typu chemicznego.

Adsorpcja fizyczna jest spowodowana działaniem przyciągających sił międzycząsteczkowych, w większości przypadków sił typu vander Waalsa, spotęgowanych niekiedy siłami elektrostatycznymi lub siłami wiązania wodorowego.

Adsorpcja chemiczna- chemisorpcja, zwana adsorpcją aktywowaną, jest związana z wytworzeniem wiązania chemicznego między adsorbatem a adsorbentem.

9. Podział adsorbentów.

Adsorbenty nieporowate -mają one niewielką powierzchnię właściwą, rzadko przewyższającą 10 m2/g. Najczęściej powierzchnia ta wynosi od 0,1 do 1 m2/g. Należą do nich: sadza grafitowana, BaSO4 (baryt), aerożele krzemionkowe.

Adsorbenty porowate-ciała stałe o

powierzchniach właściwych od setek do tysiąca m2/g. Adsorbenty takie stosuje się w postaci ziarnistej (tabletki, granulki, kulki) w celu nadania im odpowiedniej wytrzymałości i zmniejszenia oporu w stosunku do strumienia gazu lub cieczy. Rozmiary ziaren wynoszą najczęściej od 0,1 do 15 m. Wyróżniamy wśród nich: żele krzemionkowe, uwodniony Al2O3, węgle aktywne, sita molekularne (zeolity), szkła porowate.

Klasyfikacja adsorbentów porowatych wg Dubinina:

 mikropory– pory o promieniach mniejszych od 2 nm;

 pory pośrednie (mezopory)–pory o promieniach większych od 2 nm a mniejszych od 200 nm;

 makropory –pory o promieniach większych od 200 nm.

10. Podział płynów nienewtonowskich.

Płyn nienewtonowski ciecz lub układ wielofazowy, który z jednej strony traktować można jako ośrodek ciągły, ale z drugiej nie spełnia praw rządzących laminarnym lub turbulentnym ruchem płynów newtonowskich, opisanych równaniami Naviera-Stokesa lub Reynoldsa.

Ogólna klasyfikacja płynów nienewtonowskich

1. Płyny reostabilne (czysto lepkie)

a)nie mające granicy płynięcia,

•rozrzedzane ścinaniem,

•zagęszczane ścinaniem

b)wykazujące granicę płynięcia (plastycznolepkie).

•plastyczno lepkie ciecze Binghama

•nieliniowe płyny plastyczno lepkie

2. Płyny reologiczne niestabilne

a) ciecze tiksotropowe,

b) ciecze antytiksotropowe

3. Płyny lepkosprężyste

4. Ciecze lepko magnetyczne

11. Czym jest reometria i podział reometrów.

Reologia zajmuje się takimi ciałami jednorodnymi lub niejednorodnymi jak: pasty, breje, szlamy, pulpy, emulsje, zawiesiny ziarniste i włókniste, mieszanka betonowa, młody beton i inne masy ceramiczne, kremy, farby, kleje, lakiery, żywice, smoły, kity, grunty ziemne, skały, nieskonsolidowane osady geologiczne, ciekłe kryształy, tworzywa sztuczne, roztwory polimerów, płyny fizjologiczne (jak krew), metale w podwyższonej temperaturze, piany czy substancje sypkie o pewnych cechach cieczy.

Jednym z najważniejszych zagadnień w reologii jest empiryczne ustalanie związków konstytutywnych, czyli zależności między naprężeniem mechanicznym i wywołanym przez to naprężenie odkształceniem jako funkcji czasu. Techniki umożliwiające tego rodzaju pomiary są ogólnie nazywane reometrią. Uzyskane w eksperymentalny sposób zależności są następnie uogólniane w formie klasyfikacji reologicznej materiałów i związanymi z nią modelami matematycznymi, których podstawą są czasami modele zachowań cząsteczek w tego rodzaju materiałach.

Rodzaje reometrów

 1.Reometry kapilarne;

 2.Reometry rotacyjne:

a)Reometry o współosiowych cylindrach;

b)Reometry stożek-płytka.