중력장 침강에 의한 입자크기 분석

소개글

중력장 침강에 의한 입자크기 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 이 론
Ⅲ. 실험

본문내용

하강할 경우 입자의 반경 이 0.24mm일 때 관성현상이 다소 일어난다. 그러므로 미사(0.05mm)이상의 입자는 Stoke's Law에 의하여 정확히 측정될 수 없으며 보통 입도 분석에서는 이 부분을 제거하고 침강실험을 한다.
(4) Stoke's Low의 제한점
① 입자의 하강속도는 분산매의 점성에 반비례하기 때문에 분석 기간중 항온을 유지해야 한다. 예를 들면 30 에서의 속도는 25 보다 12%나 더 빠르다.
② 현탁액 내부와 기벽과의 온도차는 환류 상태를 유발하여 미세 입자의 하강속도를 교란시킨다.
③ 환류는 용기의 요동에 의하여 더욱 크게 나타나므로 용기의 정치가 필요하다.
Ⅲ. 실험
1. 실험장치 및 재료
Andreasen pipette
미세침전물의 입자크기 분석을 할 수 있는 Andreasen pipette이다.
시료 체취용 피펫과 맞도록 약 500ml의 부피를 가진 실린더 형 플라스크로 되어있다.
피펫의 끝과 액체 표면의 처음 수위는 플라스크에서 각각 0mm에서 200mm까지 표시되어있다.
피펫은 두 개의 구와 두 방향의 코크로 되어있고, 유연성 있는 흡관에 연결되어 있다.
시료는 두 개의 구를 채움으로써 얻는다.
그러나, 작은 구를 채운 1ml의 예비부피 소비는 전에 채취된 시료로 인해 피펫 관에 남아있는 부유물질을 제거하기 위해 항상 선행되어야만 한다.
흡입 압력은 15∼20초 동안 두 개의 구를 채울 정도로 조정되어야 하며 피펫 플라스크는 일정한 온도를 유치하기위해 반투명 항온조 안에 놓는다.
2. 실험방법 및 절차
(1) 예비 실험
a) 피펫에 200ml의 물을 채운 피펫의 부피와 무게로 결정한다.
b) 시료를 채취하기 때문에 플라스크 수위가 줄어드는 것을 결정한다.
피펫의 좀 더 윗 수위까지 물을 채우며 물의 줄어든 수위 h의 평균값을 계산한다.
c) 부유물질의 시료를 채취할 가장 알맞은 시기를 알기위해 표에 제시된 시간을 미리 계산한다.
sample
1
2
3
4
5
6
7
8
d( m)
50
40
25
16
12
8
6
4
h(cm)
t(s)
(2) 주 실험
a) 석영모래 (입자 크기: 1~60㎛) 30g을 피펫에 넣는다.
b) 물을 약 190mm까지 넣는다.
c) 입구를 막고 강하게 흔든 다음 20 항온조에 넣는다.
d) 온도평형이 되었을 때 200mm까지 물을 채우고 다시 흔든다.
e) 예비시료 1ml를 즉시 채취하고 제거하고 구를 세척한다.
f) 걸리는 시간을 감안하여 11ml의 0번 시료를 채취하고 구를 세척 하는데 사용된 물과 함께 증발접시에 넣는다. 이 시료는 침강이 시작되기 전에 균일 현탁액 11ml속에 부유된 입자의 무게를 나타낸다. 3번 이상 0번 시료를 채취하고 평균무게를 측정한다.
g) 침강시간을 알리는 초시계를 작동시키고 침강높이를 기록한다.
h) 시료 채취 시간표에 따라 다른 시간에서도 0번 시료 채취 때와 마찬가지로 시료를 채취하고 처리한다.
(3) 실험 결과 정리
예시)
(1) 입자크기 분석결과표
Size interval(mm)
Xg (g)
X (%)
P (%)
O (%)
■(mm)
P/ d
(%/mm)
0.1 0.8
0.8 1.2
1.2 1.6
1.6 2.0
2.0 2.5
2.5 3.2
3.2 4.0
4.0 5.0
0
0.21
2.22
5.05
10.5
4.40
0.48
0.34
0
0.5
5.2
11.8
23.5
33.7
24.5
0.8
0
0.5
5.7
17.5
41.0
74.7
99.2
100.0
0
99.5
94.3
82.5
59.0
25.3
0.8
0
0.8
1.2
1.6
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
0
1.25
13.0
29.5
47.0
48.1
30.6
0.8
Xg,i = 42.75
(2) 누적에 기초한 크기 분포곡선
P = passage(통과량) O = Oversize(잔류량)
(3) 크기 빈도 곡선
(4) 누적곡선의 미분에 의해 얻어진 입자 빈도 곡선
(5) Rosin-Rammier-Bennet 분포 곡선 작성
O% = 100e^{-{d}over{ bar {d}}}^n
(3-1)
누적된 잔류 분율, O%와 입자크기 d사이의 관계의 표현으로,
bara
는 평균 입자크기(주어진 입자에 의해 일정)그리고 상수 n은 혼합물의 동일성의 측정치이다. 이 상수는 이중로그의 형태로 쓸때 식(3-1)에서 얻어진다.
log(log({100}over{O%}) = k + n log a
(3-2)
누적된 잔류분율, O의 역수값의 이중로그가 입자크기 d의 대수에 대하여 그려진다.
이러한 함수를 만드는 혼합물에 대해 직선이 얻어지는데, 발산은 가장 작거나 큰 입자의 크기에서 나타난다.
입자 질량은 두가지 수치로 특징지워진다.
(1) R-R-B 다이어그램에서 O% = 36.8% = 100/e로 나타내어진 수직선과 평선의 교자점의 횡축에 의해 주어지는 평균 입자크기
bara
(2) 동일성 지수 n은 직선의 기울기로 주어진다. 이상적 크기 감소조작에서 Bennet에 의해 n=1, 미세 입자의 과잉생산이나 소량 생산의 경우에 이상적인 조작과 비교해서 n<1 또는 n>1이 된다.
# 응용 예
1. 중력침전은 저농도 고체 현탁액의 처리와 저가의 공정비 때문에 여과나 원심분리의 전처리 공정으로써 이용된다.
2. 중력 침전 방법은 광업, 야금 산업 등에서 사용된다.
3. 침강 제균 방법은 액체 중의 진애, 토양 등에 부착되고 있는 세균을 제거하는 방법으로써, 체다치즈 제조시 원료 우유로부터 95∼99%의 제균이 가능하다.
4. 유해 폐기물의 처리, 하수처리공법에서 물리적 처리에 속하는 방법으로 부상분리와 함께 침강성 물질을 분리하는데 중력 침강을 이용 한다.
5. 대기오염제어에 중력침강기술이 이용된다.
# # 참고문헌
·물질전달 및 분리공정 (박창호·김우식·정인식 공저, 지인당)
·단위조작 입문 (박창호·김우식·정인식·김공환·김희택 공저, 지인당)
·단위조작 (이화영·전해수·조영일 공역, McGraw-Hill Korea)
· 단위조작 (서명교·오현묵·이재동·조상원 편저, 문운당)
· http://chemengineer.about.com/library/weekly/aa120400a.htm (2000년 12월 11일)

키워드

단위조작실험,   침강,   입자크기,   화학공학실험