SPRAWOZDANIE 4

Krzysztof Bojanowski

Artur Struś

rok II gr.7

Temat: Charakterystyka wymieniaczy jonowych oraz ich zastosowanie w technologii żywności.

CEL ĆWICZENIA:

a). określenie zawartości wody w jonitach

b).określenie ciężaru nasypowego

c).określenie stopnia pęcznienia jonitu

d).oznaczanie całkowitej zdolności wymiennej oraz do punktu przebicia

e).określenie zużycia roztworu regeneracyjnego.

f).określenie wody redestylowanej do regeneracji kolumny.

1).Tabela.

zawartość wody w jonicie			ciężar nasypowy		stopień pęcznienia jonitu
masa naczyńka	masa naczyńka z jonitem		objętość	masa	V2	V1
[ g ]	przed suszeniem [ g ]	po suszeniu [ g ]	[cm^3 ]	[ g ]	[ cm^3 ]	[ cm ^3 ]
28,530	33,555	31,321	19.0	15,250	19,0	21,0

a). określenie zawartości wody w jonitach.

a - masa naczyńka wagowego

b - masa naczyńka wagowego z kationitem przed suszeniem

c - masa naczyńka wagowego z kationitem po suszeniu

%

33,555 - 31,321

W = ---------------------- × 100 % = 44,46 %

33,555 - 28,530

b).określenie ciężaru nasypowego

m - masa kationitu m = 15,250 g

V - objętość po wstrząsaniu V = 19,0 cm³

m 15,250

C _n = ----- C_n = ---------- = 0,8026 g / cm ³

V 19,0

c).określenie stopnia pęcznienia jonitu

V_{1 -} objętość po pęcznieniu V₁ = 21,0 cm³

V₀ - objętość jonitu przed pęcznieniem V₀ = 19,0 cm³

V₁ 21,0

P = ------- = ---------× 100 % = 110,53 %

V₀ 19,0

d).oznaczanie całkowitej zdolności wymiennej oraz do punktu przebicia

Długość złoża jonitu [cm ]	Stężenie jonów Ca^2+ w ,, soku ,, [cm^3 wersenianu]	Numer próby	Ilość cm^3 0.05m. wersenianu zużyta do zmiareczkowania 10 cm^3 próby	Ilość cm^3 NaCl zużyta na regenerację złoża	Ilość cm^3 H2 O destyl. Zużyta do płukania złoża	Objętość 0.05M EDTA odp. ilości Ca^2+ zatrzymanego na kolumnie [cm^3 ]
13,0	16,5	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	0 0 0 0 0 0 0,2 0,4 0,5 1,0 2,5 3,7 4,3 7,3 9,8 11,4 13,0 13,2 14,5 14,8 15,5 15,8 16,5 16,5	800	600	16,5 16.5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,3 16,1 16,0 15,5 14.0 12,8 12,2 9,2 6,7 5,1 3,5 3,3 2,0 1,7 1,0 0,7 0 0 Razem 223,12 cm^3

Obliczanie masy suchego kationitu znajdującego się w kolumnie.

h = 13 cm

d = 1,5 cm h × 3,14 × d ² 13× 3,14 × 1,5 ²

V_kol = --------------------- cm ³ V_kol = --------------------- = 22,96 cm³

4 4

Uwzględnienie pęcznienia jonitu.

Objętość jonitu przed pęcznieniem 19,0 cm ³

Objętość jonitu po pęcznieniu 21,0 cm ³

21,0 - 19,0 = 2 cm³

21,0 cm³ - 2 cm³ 2 × 22,96

22,96 cm³ - x cm³ x = ---------------- = 2,19 cm³

21,0

22,96 - 2,19 = 20,77 cm³ - objętość kationitu po uwzględnieniu pęcznienia.

Obliczanie masy jonitu. C_n = 0,8026 g / cm ³

20,77 cm³× 0,8026 g / cm ³ = 16,67 g - masa jonitu w kolumnie.

Uwzglednieie zawartość wody w jonicie.

Zaw. H₂O wynosi - 44,46 % 100 g - 44,46 g H₂O

16,67 g - x g H₂O

16,67 × 44,46

x = ------------------- = 7,41 g. H₂O

100

16,67 g - 7,41 g = 9,26 g masa suchego kationitu w kolumnie.

Obliczanie zdolności jonowymiennej do punktu przebicia.

Do uzyskania punktu przebicia zużyto 60 cm ³ soku

Zatrzymanym na kolumnie jonom wapnia odpowiada ilość ( 16,5 × 6 ) 99 cm ³ 0,05M EDTANa₂

1 cm ³ 0,005M EDTANa₂ -------- 2,004 Ca ²⁺

99 cm ³ 0,005M EDTANa₂ -------- x Ca ²⁺

99 × 2,004

x = ---------------- = 198,40 mg Ca ²⁺

1

1 mval ---------20,043 mg Ca ²⁺

x mval -------- 198,40 mg Ca ²⁺

198,4

x = ----------- = 9,89 mval - dla całej objętości kolumny.

20,043

W kolumnie znajduje się 9,26 g suchego jonitu. Zdolność jonowymienna dynamiczna wynosi:

9,89 mval ----------- 9,26 g jonitu.

9,89

x = ------------ = 1,068 mval / g suchego jonitu.

9,26

Obliczanie całkowitej zdolności jonowymiennej.

1 cm ³ 0,005M EDTANa₂ -------- 2,004 Ca ²⁺

223,12 cm ³ 0,005M EDTANa₂ -------- x Ca ²⁺

223,12 × 2,004

x = --------------------- = 447,13 mg Ca ²⁺

1

1 mval ---------20,043 mg Ca ²⁺

x mval -------- 447,13 mg Ca ²⁺

447,13

x = ----------- = 22,31 mval - dla całej objętości kolumny.

20,043

W kolumnie znajduje się 9,26 g suchego jonitu. Zdolność jonowymienna dynamiczna wynosi:

22,31 mval ----------- 9,26 g jonitu.

22,31

x = ------------ = 2,409 mval / g suchego jonitu.

9,26

e). określenie zużycia roztworu regeneracyjnego.

800cm³ 10% NaCl - 22,96 cm³ jonitu

x cm³ 10% NaCl - 1 cm³ jonitu

x = 34,84 cm³10% NaCl/ cm³ jonitu

f).określenie wody redestylowanej do regeneracji kolumny.

600 cm³ wody - 22,96 cm³ jonitu

x cm³ wody - 1 cm³ jonitu

X = 26,13 cm³ wody/cm³ jonitu

2).Zestawienie właściwości badanego jonitu.

Zawartość wody	44,65 %
Ciężar nasypowy	0,8026g/cm^3
Stopień spęcznienia	110,53%
Dynamiczna zdolność wymienna do momentu przebicia kolumny	1,068 mval Ca^2+ /g jonitu
Całkowita dynamiczna zdolność wymienna	2,409 mval Ca^2+ /g jonitu
Zużycia roztworu regeneracyjnego 10% roztwór NaCl	34,84 cm^3/cm^3jonitu
Zużycie wody redestylowanej na regenerację kolumny	26,13 cm^3/cm^3 jonitu

3). Wnioski.

W doświadczeniu wykonywaliśmy wymianę jonową dynamiczną . Wymiana ta zachodzi podczas przepływu roztworu ( soku ) przez kolumnę wypełnioną jonitem.

Oznaczona zawartość wody w jonicie wynosi 44,65 %. Jest to wartość poprawna gdyż dane literaturowe mieszczą się w zakresie 40 - 60 %.

W ćwiczeniu wyznaczaliśmy również dynamiczną zdolność wymienna całkowitą a także zdolność wymienna do momentu przebicia. Dynamiczna zdolność wymienna jest to ilość jonów elektrolitu wyrażona w [ mval / cm ] lub [ mval / g ] badanej żywicy do momentu utraty zdolności wymiennych lub przy określaniu zdolności wymiennej do momentu przebicia - do momentu wycieku z kolumny badanego jonu. W doświadczeniu całkowita zdolność wymienna wynosi 2,409 mval / cm ³ ,a zdolność wymienna do momentu przebicia 1,068 mval / cm ³. Z danych literaturowych dla kationitów całkowita zdolność wymienna waha się w granicach 1.4 - 4.0 mval / g jonitu. Jak widać oznaczona zdolność wymienna mieści się w tym zakresie.

Na regenerację kationitu zużywamy 34,84 cm³ 10 % roztworu NaCl na cm ³ jonitu, a na przepłukanie złoża 26,13 cm ³ wody na cm ³ jonitu. Jest to prawidłowe , bowiem na regenerację konieczny jest duży nadmiar NaCl i duża ilość wody do wypłukania chlorków. Duże zużycie NaCl wynika z tego że jony Ca ²⁺ są silniej związane w kationicie niż jednowartościowe jony Na ⁺ .

Jonity znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym: w cukrownictwie do demineralizacji soków cukrowniczych ,do odwapniania i odsalania wywarów, do odmineralizowania pożywek do hodowli drożdży i pleśni, w produkcji napojów do regulowania kwasowości i zawartości soli mineralnych, do usuwania z soków i mleka substancji szkodliwych ,kwasów organicznych i barwników, do zmiękczania wody

---