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.

2. Aparatura:

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.

3. 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.

4. Wyniki pomiarów:

Lp.	czas [s]	λ [μS]	CB^1/2	CB [mol/dm^3]
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	dm^3
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	m^2/s

5. Obliczenia




























Całka potrzebna do kolejnych obliczeń:

























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	m^2/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/m^3

6. Wnioski

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

3

---