Rozklad přírodních surovin minerálními kyselinami

Podobné dokumenty
Kultivační a produkční zařízení Laboratorní měřítko

Laboratorní práce č. 10 Úloha č. 9. Polarizace světla a Brownův pohyb:

Modelování jednostupňové extrakce. Grygar Vojtěch

veličiny má stejný řád jako je řád poslední číslice nejistoty. Nejistotu píšeme obvykle jenom jednou

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

6 Intervalové odhady. spočteme aritmetický průměr, pak tyto průměry se budou chovat jako by pocházely z normálního. nekonečna.

1. Měření ve fyzice, soustava jednotek SI

Experimentální postupy. Koncentrace roztoků

odhady parametrů. Jednostranné a oboustranné odhady. Intervalový odhad střední hodnoty, rozptylu, relativní četnosti.

ACIDOBAZICKÉ TITRACE ALKALIMETRIE A ACIDIMETRIE

základním prvkem teorie křivek v počítačové grafice křivky polynomiální n

VYSOCE PŘESNÉ METODY OBRÁBĚNÍ

Jednotkou tepla je jednotka energie, tj. 1 Joule (J). Z definice dále plyne, že jednotkou tepelného toku je 1 J/s ( neboli 1 W )

Odhady parametrů polohy a rozptýlení pro často se vyskytující rozdělení dat v laboratoři se vyčíslují podle následujících vztahů:

Základní požadavky a pravidla měření

UPLATNĚNÍ ZKOUŠEK PŘI PROHLÍDKÁCH MOSTŮ

1. Základy měření neelektrických veličin

Metodický postup pro určení úspor primární energie

ln ln (c Na + c OH ) L = (c Na + c OH ) P (c H + c Cl ) L = (c H + c Cl ) P

1. Definice elektrického pohonu 1.1 Specifikace pohonu podle typu poháněného pracovního stroje Rychlost pracovního mechanismu

6. Posloupnosti a jejich limity, řady

L A B O R A T O R N Í C V I Č E N Í Z F Y Z I K Y

6. FUNKCE A POSLOUPNOSTI

Deskriptivní statistika 1

Experimentální Analýza Napětí

Zhodnocení přesnosti měření

3. Lineární diferenciální rovnice úvod do teorie

Příloha č. 7 Dodatku ke Smlouvě o službách Systém měření kvality Služeb

3. Decibelové veličiny v akustice, kmitočtová pásma

2 STEJNORODOST BETONU KONSTRUKCE

Základy statistiky. Zpracování pokusných dat Praktické příklady. Kristina Somerlíková

1 ROVNOMĚRNOST BETONU KONSTRUKCE

Didaktika výpočtů v chemii

23. Mechanické vlnění

Odhady parametrů 1. Odhady parametrů

Geometrická optika. Zákon odrazu a lomu světla

OPTIMALIZACE AKTIVIT SYSTÉMU PRO URČENÍ PODÍLU NA VYTÁPĚNÍ A SPOTŘEBĚ VODY.

Základní princip regulace U v ES si ukážeme na definici statických charakteristik zátěže

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU

2. Definice plazmatu, základní charakteristiky plazmatu

Rozklad přírodních surovin minerálními kyselinami

Vliv tváření za studena na pevnostní charakteristiky korozivzdorných ocelí Ing. Jan Mařík

Metodický postup pro určení úspor primární energie

4 DOPADY ZPŮSOBŮ FINANCOVÁNÍ NA INVESTIČNÍ ROZHODOVÁNÍ

Technická univerzita v Liberci

10.3 GEOMERTICKÝ PRŮMĚR

523/2006 Sb. VYHLÁŠKA

USTÁLENÉ PROUDĚNÍ V OTEVŘENÝCH KORYTECH

3. Hodnocení přesnosti měření a vytyčování. Odchylky a tolerance ve výstavbě.

Měřící technika - MT úvod

5. Výpočty s využitím vztahů mezi stavovými veličinami ideálního plynu

Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika)

12. N á h o d n ý v ý b ě r

Nenewtonské kapaliny a disperze v hydrodynamických procesech

Statistika. Statistické funkce v tabulkových kalkulátorech MSO Excel a OO.o Calc

Popisná statistika - zavedení pojmů. 1 Jednorozměrný statistický soubor s kvantitativním znakem

Základní teoretický aparát a další potřebné znalosti pro úspěšné studium na strojní fakultě a k řešení technických problémů

ANALÝZA SILIKÁTŮ ROZPUSTNÝCH V HCL

Vzorový příklad na rozhodování BPH_ZMAN

14. Testování statistických hypotéz Úvod statistické hypotézy Definice 14.1 Statistickou hypotézou parametrickou neparametrickou. nulovou testovanou

Intervalový odhad. nazveme levostranným intervalem pro odhad parametru Θ. Statistiku. , kde číslo α je blízké nule, nazveme horním

Iterační výpočty projekt č. 2

Náhodný výběr 1. Náhodný výběr

Návody pro Laboratoř z fyzikální chemie II

Intervalové odhady parametrů některých rozdělení.

4. Základní výpočty vycházející z chemických rovnic

Analýza a zpracování signálů. 4. Diskrétní systémy,výpočet impulsní odezvy, konvoluce, korelace

Úloha III.S... limitní

Pružnost a pevnost. 9. přednáška, 11. prosince 2018

Posouzení struktury strojní sestavy pomocí teorie hromadných obsluh

ZÁKLADNÍ STATISTICKÉ VÝPOČTY (S VYUŽITÍM EXCELU)

[ jednotky ] Chyby měření

8.2.1 Aritmetická posloupnost I

1 POPISNÁ STATISTIKA V PROGRAMU MS EXCEL

Matematika I, část II

Úloha II.S... odhadnutelná

FYZIKÁLNÍ SEKCE. Vzorové řešení první série úloh

Kinetická teorie plynů - tlak F S F S F S. 2n V. tlak plynu. práce vykonaná při stlačení plynu o dx: celková práce vykonaná při stlačení plynu:

vají statistické metody v biomedicíně

Parametr populace (populační charakteristika) je číselná charakteristika sledované vlastnosti

2 IDENTIFIKACE H-MATICE POPISUJÍCÍ VEDENÍ Z NAMĚŘENÝCH HODNOT

vají statistické metody v biomedicíně Literatura Statistika v biomedicínsk nském výzkumu a ve zdravotnictví

STUDIUM MAXWELLOVA ZÁKONA ROZDĚLENÍ RYCHLSOTÍ MOLEKUL POMOCÍ DERIVE 6

Měření indexu lomu pevných látek a kapalin refraktometrem

2. Náhodná veličina. je konečná nebo spočetná množina;

S k l á d á n í s i l

Aplikovaná informatika. Podklady předmětu Aplikovaná informatika pro akademický rok 2006/2007 Radim Farana. Obsah. Algoritmus

1 Úvod { }.[ ] A= A A, (1.1)

FUNKCÍ JEDNÉ REÁLNÉ PROMĚNNÉ PRVNÍ DIFERENCIÁL

METODICKÝ NÁVOD PRO MĚŘENÍ A HODNOCENÍ HLUKU A VIBRACÍ NA PRACOVIŠTI A VIBRACÍ V CHRÁNĚNÝCH VNITŘNÍCH PROSTORECH STAVEB

Chemie - cvičení 1- příklady

pracovní list studenta Acidobazické rovnováhy Odměrná analýza acidobazická titrace

2.4. Rovnováhy v mezifází

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

Závislost slovních znaků

AMC/IEM J - HMOTNOST A VYVÁŽENÍ

Sekvenční logické obvody(lso)

Chyby přímých měření. Úvod

1. Číselné obory, dělitelnost, výrazy

K = Kooperativní efekty. Hillova rovnice = K ] 1 1. kooperativita - interakce biomakromolekuly (obvykle ené z podjednotek) se 2 a více v.

Transkript:

Laboratoř aorgaické techologie Rozklad přírodích surovi mierálími kyseliami Rozpouštěí přírodích materiálů v důsledku probíhající chemické reakce patří mezi základí techologické operace řady průmyslových výrob setkáváme se s imi apříklad při prvotím zpracováí erostých surovi, při eutralizaci odpadích kyselých roztoků, při výrobě průmyslových hojiv ebo při získáváí široké škály aorgaických solí. Tyto procesy spadají do oblasti heterogeích ekatalyzovaých reakcí uskutečňujících se mezi pevou látkou a kapaliou (tekutiou). Zalost vlivu jedotlivých dílčích kroků při růzých reakčích podmíkách a rychlost reakce má pro avrhováí průmyslových zařízeí velký výzam. Touto problematikou se zabývá reakčí kietika heterogeích ekatalyzovaých soustav, která k popisu průběhu reakce využívá pro prví přiblížeí zjedodušeých modelových představ, umožňujících vyhodotit základí kietické parametry daé reakčí soustavy. Teoretické základy Model ezreagovaého jádra Model ezreagovaého jádra je vhodý k popisu průběhu reakce eporézí pevé látky s kapaliou. Předpokládá se, že reakce začíá současě a celé ploše vějšího povrchu částic výchozí látky a reakčí rozhraí se postupě posouvá do jejího itra. Mohou astat dva případy. Prvím případem je, že při reakci vziká porézí vrstva produktu ebo iertí látky obsažeé v původím výchozím materiálu, která ulpívá a dosud ezreagovaém jádře částic. Velikost částic se tak během reakce eměí. Druhým případem je, že vrstva vzikajícího produktu ebo iertu se a povrchu etvoří v důsledku dobré rozpustosti produktů, ebo dochází k odpadáváí pevé fáze z povrchu. Nezreagovaé jádro se postupě zmešuje, až akoec vymizí. Reakčí rychlost techiometrickou rovici evraté heterogeí reakce lze obecě formulovat ve tvaru a (kapalia) + b (pevá látka) produkty (1) kde a, b jsou stechiometrické koeficiety. V průběhu reakce se podle stechiometrie měí počty molů výchozích látek i. Tyto změy je možé popsat vztahem (2):, (2) a b 1

kde N a N jsou okamžitá možství molů látky resp.. Mezi reakčími rychlostmi vztažeými a jedotlivé výchozí složky platí a základě stechiometrické rovice (1) ásledující vztah: r r a b (3) Rychlost spotřebováváí kapalé složky a pevém povrchu probíhá podle rovice (4): r 1. d kde r je reakčí rychlost látky vztažeá a jedotku vějšího povrchu pevé látky, k je reakčí rychlostí kostata vztažeá a jedotku vějšího povrchu pevé látky, c je kocetrace kapalé složky a vějším povrchu pevé látky, je plocha reakčího rozhraí, τ je čas a je řád reakce vzhledem ke kapalé složce. Rychlost chemické reakce pro složku (4) je možé přepsat využitím vztahů (2) a (3) do ásledujícího tvaru s pomocí změy látkového možství složky : 1 k a b d c, (4) r (5) Pro rychlostí kostatu k vystupující v rovici (4) platí teplotí závislost vyjádřeá podle rrheiovy rovice ve tvaru: E k exp, (6) RT kde je předexpoeciálí faktor, E je zdálivá aktivačí eergie reakce, T je termodyamická teplota a R je uiverzálí plyová kostata. Dosazeím rovice (6) do vztahu (4) a jeho ásledou úpravou získáme vztah: d b a Pro stupeň přeměy látky η platí vztah: m m m c E exp RT 0 0, (8) 0 N N N 0 (7) kde m0 je hmotost látky a počátku reakce, N0 je látkové možství látky a počátku reakce, m je hmotost látky v daém čase τ, N je látkové možství látky v daém čase τ. Po vyásobeí obou stra rovice (8) čleem N0 a po zderivováí získaého vztahu podle času (dτ) je možé odvodit vztah mezi N a η: 2

N 0 dη dτ dτ (9) g m0 (10) 0 Nahrazeím levé stray rovice (7) pomocí výrazu (9), ásledými úpravami za využití vztahů pro měrý povrch pevé fáze (10), pro výpočet látkového možství a fiálím vztažeím uvedeých derivací k počátku reakce, kde η se blíží ule, získáme koečý vztah: d d 0 b c Mr a g 0 E exp RT Po zlogaritomováí vztahu (11) získáme lieárí závislost (12) mezi logaritmem derivace stupě přeměy látky a čase v počátku reakce a převráceou hodotou termodyamické teploty l(dη/dτ)η 0 = f (1/T). Z reakčích experimetů a za využití uvedeé rovice (12) je ásledě možé staovit hodotu zdálivé aktivačí eergie E pro uvažovaý heterogeí reakčí systém. d b c Mr g 0 E l l d 0 a RT Vtažeí derivace dη/dτ k počátku reakce (η 0) je účelé z toho důvodu, že ve vztahu budou vystupovat pouze veličiy charakterizující vlastosti pevé i kapalé fáze, jejichž hodoty jsou a počátku reakce zámé - kocetrace látky c je v počátku reakce kostatí, stejě tak za kostatí je považováa hodota měrého povrchu pevé fáze. (11) (12) Popis aparatury Veškeré experimety budou provedey ve vsádkovém izotermím míchaém reaktoru. Reaktor tvoří skleěá kádika o objemu 800 cm 3 umístěá v oběhovém termostatu (Julabo M-12), který zajišťuje kostatí teplotu během v průběhu experimetů. V kádice jsou stabilě umístěy arážky z teflou. Teplota v reaktoru je sledováa rtuťovým teploměrem. Mícháí reakčí směsi je zajištěo axiálě umístěým erezovým čtyřlopatkovým míchadlem poháěým elektromotorem. klo lopatek míchadla je 45. Doba reakce je sledováa 3

mechaickými stopkami, hmotost vzorku před a a koci reakce je zjištěa a elektroických aalytických vahách. Pracoví ávod 1. Příprava 4 dm 3 roztoku kyseliy dusičé o zadaé kocetraci zředěím vypočítaého možství kocetrovaé HNO3 (64-65 % hm.) destilovaou vodou. 2. Proměřeí závislosti stupě koverze a čase pro reakci dolomitu s kyseliou dusičou za zadaých podmíek 3. Příprava dostatečého možství částečě zreagovaého vzorku frakce dolomitu pro staoveí změy velikosti částic při daém stupi přeměy Pracoví postup Úkol 2 Reaktor obsahující 500 cm 3 kyseliy dusičé o zámé kocetraci je umístě do termostatu. Po dosažeí kostatí teploty roztoku kyseliy je do reaktoru vesea avážka 0,5 g daé frakce dolomitu. Vážeí je prováděo a elektroických vahách s přesostí a 0,0001 g. Reakčí doba je sledováa stopkami. Přerušeí reakce v předem zvoleém okamžiku se provede zastaveím míchadla, vyjmutím reaktoru z termostatu, sedimetací částic a do reaktoru, odlitím kapalé fáze a zředěím zbylé reakčí směsi chladou destilovaou vodou. V tomto okamžiku je odečítá reakčí čas. Dekatace destilovaou vodou je provedea ještě dvakrát. Po dostatečém zředěí zbytkové kyseliy ásleduje mícháí vzorku v destilovaé vodě po dobu cca 5 mi. Tím dojde k vymytí zbytků kyseliy z pórů částečě zreagovaého vzorku. Následuje odděleí ezreagovaého podílu vzorku od kapalé fáze a skleěé fritě. ušeí vzorku do kostatí hmotosti probíhá v laboratorí sušárě při teplotě cca 100 C po dobu cca 2 h. Nakoec se staoví hmotost vychladlé frity se zbylým podílem pevé fáze. Pracoví postup Úkol 3 Do kádiky o omiálím objemu 3000 ml odměřte 2000 ml roztoku kyseliy dusičé a odvažte a elektroických vahách cca 2,5 g daé frakce dolomitu. Kádiku s kyseliou dusičou umístěte do držáku, uchyťte a spusťte mícháí pomocí skleěého míchadla a elektromotoru IK frekvecí 600 ot mi -1. Připraveou avážky vsypte do kádiky a zapěte stopky pro odečet doby reakce. Po v předem určeé době přerušte reakci stejým postupem 4

jako v Úkolu 2, zazameejte dobu reakce a po vysušeí staovte stupeň přeměy dolomitu. Nezreagovaý podíl pevé fáze uschovejte pro staoveí velikosti částic a porozity pro účely laboratorí práce č. 2 tohoto předmětu. Reakčí podmíky: Kocetrace kyseliy dusičé: 100 mol m -3 HNO3 Reakčí teploty: T1 = 20 C; T2 = 30 C; T3 = 40 C Pevá fáze: dolomit Láov, frakce 0,5 0,8 mm Reakčí doba: v závislosti a kombiaci vybraých podmíek reakce Zpracováí experimetálích dat Cílem této práce je získat časové závislosti stupě přeměy dolomitu při dvou reakčích teplotách. Parametry závislosti = f(), která má pro počátečí fázi rozkladu téměř lieárí průběh a prochází počátkem, lze vyhodotit z experimetálích údajů s využitím lieárí regrese. Derivaci získaé lieárí fukce poskyte veličiu d d 0, která je přímo úměrá rychlosti reakce v jejím počátku. Při staoveí zdálivé aktivačí eergie vycházíme z rovice (12). Ze závislosti přirozeého logaritmu změy stupě přeměy s časem a převráceé hodotě termodyamické teploty l(d/d) = f(1/t) lze vyhodotit hodoty zdálivé aktivačí eergie pomocí lieárí regrese. ezam symbolů: a...stechiometrický koeficiet látky. b...stechiometrický koeficiet látky...předexpoeciálí faktor (mol 1- m 3-2 s -1 ) c...kocetrace kapalé složky v objemové fázi (mol m -3 ) c...kocetrace kapalé složky a vějším povrchu pevé látky (mol m -3 ) d...operátor derivace (-) E...zdálivá aktivačí eergie (J mol -1 ) k...rychlostí kostata reakce vztažeá a jedotku plochy vějšího povrchu pevé látky (mol 1- m 3-2 s -1 ) m...hmotost pevé látky v čase τ (g) 5

m0...hmotost pevé látky a počátku reakce (g) Mr...molárí hmotost pevé látky (kg mol -1 )... řád reakce vzhledem ke kapalé složce N...okamžité možství molů látky (mol) N...okamžité možství molů látky (mol) r, r reakčí rychlost složky, respektive vztažeá a jedotku reakčího rozhraí (mol m -2 s -1 )... plocha reakčího rozhraí (m 2 ) (g)0...měrý povrch pevé fáze vztažeý a hmotostí jedotku (m 2 g -1 ) η...stupeň přeměy pevé látky ( - ) T...termodyamická teplota (K) τ...čas (s) μ Obsah protokolu: - tručý teoretický úvod včetě reakčí rovice a VELMI TRUČNÝ popis experimetu - Tabulka aměřeých dat - Grafické závislosti ( = f(), l (d/d) = f(1/t)) - taoveí hodoty zdálivé aktivačí eergie - Diskuze závislosti mezi stupěm přeměy a změou velikosti zr dolomitu vlivem chemické reakce Ke zpracováí aměřeých dat použijte programy M Word a M Excel. 6