SPRAWOZDANIE
ĆWICZENIE 9
TEMAT: CHARAKTERYSTYKA WYMIENIACZY
JONOWYCH
EWA DŁUŻNIEWSKA
Grupa 3
Cel ćwiczenia : Ocena właściwości jonitu WOFATIT KPS-MB, polegająca na oznaczaniu zawartości wody, określeniu ciężaru nasypowego, stopnia pęcznienia, oraz zdolności wymiennej dynamicznej i do momentu przebicia. Ocena przydatności wymieniaczy jonowych do odmineralizowania soków owocowych.
TABELA 1
zawartość wody w jonicie
|
ciężar nasypowy |
stopień pęcznienia jonitu |
||||
masa naczyńka |
masa naczyńka z jonitem |
objętość |
masa |
V0 |
V1 |
|
[ g ] |
przed suszeniem [ g ] |
po suszeniu [ g ] |
[cm3 ] |
[ g ] |
[ cm3 ] |
[ cm 3 ] |
32,622 |
36,669 |
35,627 |
18
|
15,50
|
18
|
19,5 |
1.Określenie zawartości wody
Masa naczynka-32,622g
Masa próbki z naczynkiem przed suszeniem-36,669g
Masa próbki z naczynkiem po suszeniu-35,627g
Korzystamy ze wzoru:
Zawartość suchej substancji=(c-a)/(b-a)*100%
gdzie: a- masa naczynka wagowego [g]
b- masa naczynka wagowego z naważką przed suszeniem [g]
c- masa naczynka wagowego z naważką po suszeniu [g]
s.s=(35,627-32,622)/(36,669-32,622)* 100%=74,30%
Zawartość wody = 100%- zawartość suchej substancji
Zawartość wody= 100%-74,30%=25,7%
2. Określenie ciężaru nasypowego
Korzystam z wzoru
P = m / v
m - masa kationitu m = 15,50 g
v - objętość po wstrząsaniu v = 18cm3
P = m / v
P = 15,50g / 18cm3 = 0,861 g/cm3
3. Określenie stopnia pęcznienia
Korzystam z wzoru:
Stopień pęcznienia =( V1 / V0 ) * 100%
Gdzie:
V1-objętość po pęcznienieniu 19,5 cm 3
V0-objętość przed pęcznieniem 18 cm 3
Stopień pęcznienia= (19,5 cm 3/18 cm 3)*100%=108,3%
4.Określenie dynamicznej zdolności wymiennej do momentu przebicia kolumny oraz zdolności wymiennej całkowitej.
TABELA 2
DŁUGOŚĆ ZŁOŻA JONITU[cm ] |
Stężenie jonów Ca2+ [cm3 ]EDTA w soku |
NUMER PRÓBY |
Ilość cm 0.05m. (EDTA) zużyta do zmiareczkowania 10 cm3 próby |
Objętość 0.05M EDTA odp. ilości Ca zatrzymanego na kolumnie [cm3 ] |
Ilość cm3 H2O destyl. Zużyta do płukania złoża
|
Ilość NaCl zużyta na regenerację złoża (cm3) |
15,0 |
13,8 13,9 13,8 śr:13,8 |
1 2 3 4 |
0 0 0 0 |
13,8 13,8 13,8 13,8 |
300 |
600 |
Punkt Przebicia
|
|
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
|
0,4 0,5 0,6 2,0 3,3 6,5 9,0 10,0 10,5 10,8 11,0 11,5 12,0 13,2 13,6 13,8 13,8
|
13,4 13,3 13,2 11,8 10,5 7,3 4,8 3,8 3,3 3,0 2,8 2,3 1,8 0,6 0,2 0 0
|
|
|
Razem: 210cm3 soku 144,3cm3 EDTA
Objętość jonitu znajdująca się w kolumnie
h = 15 cm
d = 1,0 cm
V = (h * d2 * п) / 4
V = (15 * 1,02 * 3,14) / 4 =11,77 cm3
Uwzględniam pęcznienie
Objętość jonitu przed pęcznieniem 18 cm3
Objętość jonitu po pęcznieniu 19,5 cm3
19,5 - 18 = 1,5 cm3
19,5 cm3 - 1 cm3
11,77 cm3 - x cm3
-----------------------
x = 0,60 cm3
a zatem :
11,77 - 0,60 = 11,17 cm3- objętość kationitu po uwzględnieniu pęcznienia
Uwzględniamy ciężar nasypowy i obliczamy masę jonitu
11,17 * 0,861 = 9,61 g jonitu znajduje się w kolumnie
Uwzględniam zawartość wody (25,7 % )
100 g - 25,7g
9,61g - x g
x = 2,46 g wody
Masa suchego jonitu:
9,61g jonitu - 2,46 g H2O = 7,15 g - masa suchego kationitu w kolumnie
Obliczenie dynamicznej zdolności wymiennej do punktu przebicia :
Do uzyskania punktu przebicia zużyto 40 cm3 soku. Zatrzymanym na kolumnie jonowymiennej jonom wapnia odpowiada równoważna ilość 55,2 cm3 0,05M EDTA Na2 (13,8*4 próby).
1 cm3 0.05 M EDTA Na2 - 2.004 mg Ca+2
55,2 cm3 0.05 M EDTA Na2 - x
-------------------------------------------------
x = 110,62 mg Ca+2
1 mval - 20,043 mg Ca+2
x - 110,62 mg Ca+2
-----------------------------------------
x = 5,51 mval dla całej objętości kolumny.
W kolumnie znajduje się 7,15 g suchego jonitu a więc zdolność jonowymienna dynamiczna wynosi:
5,51mval - 7,15 g jonitu
x - 1g jonitu
-----------------------------------------
x = 0,76 mval / g suchego jonitu
Obliczenie zdolności wymiennej całkowitej
1 cm3 0.05 M EDTA Na2 - 2.004 mg Ca2+
144,3 cm3 0.05 M EDTA Na2 - x
-------------------------------------------------
x = 289,17 mg Ca2+
1 mval - 20,04 mg Ca2+
x - 289,17 mg Ca2+
-------------------------------------------------
x = 14,42 mval
14,42 mval / 7,15 g = 2,01 mval/g suchego jonitu
WNIOSKI
W doświadczeniu wykonywaliśmy wymianę jonową dynamiczną Wymiana w warunkach dynamicznych , którą przeprowadzaliśmy na zajęciach zachodzi podczas przepływu roztworu „soku” przez kolumnę wypełnioną jonitem.
Zdolność wymienna jonitów jest miarą ilości grup jonowymiennych zawartych w jonicie. Dynamiczna zdolność wymienna jest to ilość jonów elektrolitu wyrażona w [ mval / cm3 ] lub [ mval / g badanego jonitu do momentu utraty zdolności wymiennych lub przy określaniu zdolności wymiennej do momentu przebicia - do momentu wycieku z kolumny badanego jonu.
Dla kationitów całkowita zdolność wymienna waha się w granicach 1.4 - 4.0 mval/g jonitu, a zdolność wymienna do momentu przebicia jest zawsze mniejsza od całkowitej .
W przeprowadzonym pomiarze całkowita zdolność wymienna wyniosła 2,01mval/g, a zdolność do momentu przebicia 0,76mval /g co jest zgodne z normami.
Na regenerację kationitu zużyliśmy 600 cm3 10 % roztworu NaCl , czyli na regenerację 1 cm3 suchego kationitu w kolumnie potrzeba 83,91 cm3. Jest to prawidłowe , bowiem na regenerację konieczny jest duży nadmiar NaCl
Wadą procesu jest tworzenie mocno zasolonych kompleksów, dlatego też po procesie regeneracji należy kolumnę przepłukać wodą destylowaną do zaniku reakcji na chlorki.
Tak duże zużycie spowodowane mogło być częstym przeprowadzaniem pomiarów na jonitach oraz zbyt krótkim czasem regeneracji.
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