평형상 사이의 용질의 분배

소개글

평형상 사이의 용질의 분배에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적

2.실험이론

3.실험장치와 시약

4.실험방법

5.실험결과와 정리

6.연구과제

본문내용

막 식은 다음과 같이 다시 정리될 수 있으며, K라는 분배계수를 도입하여 정리하면 다음과 같다.
x1I
= K =
γ1Ⅱ(T, P, xⅡ)
x1Ⅱ
γ1I(T, P, xI)
위 식이 일반 상평형에서의 분배계수 K의 값다. 이 식은 용질 몰분율에 대한 분배계수가 두 상의 용질 활동도 계수 비의 역수를 취한 것과 같다는 것을 의미한다. 따라서 두 상의 용질에 대한 활동도 계수 정보가 주어졌을 때, 공존하는 상에 대한 용질의 분포를 계산할 수 있거나, 용질의 분포에 관한 주어진 정보로부터 용질 활동도 계수의 비를 계산할 수 있다.
◎ 화학공학에서의 응용분야는?
: ( 추 출 ) 적당한 액체용매(Solvent)를 사용하여 고체 또는 액체 혼합물로부터 가용성 성분을 녹여 원하는 용질을 얻는 조작을 추출이라고 하는데, 이때 고체를 원료로 하는 경우를 고액추출, 액체를 원료로 하는 경우를 액액추출 이라고 한다. 즉, 전자는 불용성 고체와 섞여있는 혼합물에서 용질을 용해시키는데 이용되는 경우를 침출(Leaching) 또는 고체추출(Solid Extraction)이라고도 하고, 후자는 용매를 사용해서 혼합물인 두 액체를 분리하는데 사용하는 경우를 액체추출이라 한다. 위의 두 액체 상 사이에서 용질의 농도를 구하는 방법은 액액추출에 가깝다고 보고 액액추출에 대하여 조사하였다. 분리조작으로서의 액액 추출 법은
증류에 비해서 비능률적이고 비용도 많지만 비점이 접근해 있어 증류로 분리가 불가능하거나 분리 시에 성분의 파괴가 초래되는 식품 첨가물 등의 경우에 적절한 용매를 사용하여 특정성분을 분리하는데 유효한 방법이다. 또 가열이라는 조작을 필요로 하지 않으므로 그 응용이 점점 넓어지고 있으며, 석유공업에서는 대규모로 시행되고 있는 추세이다. 액-액추출장치를 대별하면 조형, 탑형, 원심형으로 나누어지지만 종래는 주로 혼합·정치조라는 원시적인 방법이 채택되었다. 그리고 대부분 다단추출방법을 많이 사용하지만 용매를 일단으로 보내고 원료액을 다른 일단으로 보내어 향류추출하는 경우가 일반적이다. 추출물질(예로서 톨루엔 - 물 - 아세톤 3성분계에서 아세톤의 추출)에 대한 물질 수지로부터 (1∼n) 조작선은 다음과 같이 쓸 수 있다.
) 『화학공학, Chemical engineering』, 임굉 저
yn+1 =
Ln
xn +
Vaya-Laxa
Vn+1
Vn+1
여기서 연속상과 분산상의 흐름양이 항상 일정하고 평형관계식이 y=mx+B 의 직선이라면 다단추출탑에서 필요한 소요단수(이론단수)는 다음의 Kremser 식으로부터 구할 수 있다.
N = (
log
xa-xa*
) / (
log
xa-xb
)
xb-xb*
xa*-xb*
단, V : 분산상, 톨루엔유속, L : 연속상, 물유속, x : 연속상 중 아세톤 몰분율, y : 분산상 중 아세톤 몰분율, x* : y를 포함한 평형의 L상의 아세톤 몰분율, m : 평형상수 이다.
역으로 이러한 액-액추출의 근본적인 원리가 평형상수임을 알아보자면,
액체에 용해하고 있는 용질을 그 액과 혼합하지 않는 용제를 사용하려 추출할 경우에는 용질은 분배율에 의하여 두 액체 중에 분배된다. 지금 원료액의 용적 Va 에 대하여 용적 Vs 의 용제를 가하고 잘 교반하여 평형에 이르게 한 다음 정치하면 두 층으로 나누어진다. 이 때 처음 원료중에 있던 용질의 중량을 G, 용제속으로 추출된 양을 Gs, 잔액 중에 남아있는 양을 Ga (=G-Gs) 라고 하면 다음과 같은 관계가 성립한다.
Gs/Vs
= f
Ga/Va
Gs = f
Vs
Ga = f
Vs
(G-Gs)
Va
Va
여기서 f를 평형상수로서 분배계수(Distribution coefficient : K)라 한다.

키워드

평형상수,   분배계수,   응용분야,   수용액층,   알코올층,   초기초산