[화학공학실험] 단증류 실험

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본문내용

748g / 111.83g = 0.7489(74.89%)
5. 결과 및 분석
각각 메탄올의 wt%와 비교값
잔류액
유출액
실험값(도식적분)
50.3
87.26
실제값(비점도표)
30
87
이론값(수치적분)
51
74.89
wt%
절대오차
상대오차
실험값(도식적분)
81.26
-
-
실제값(비점도표)
87
5.74
6.6%
이론값(수치적분)
74.89
6.84
9.17%
세가지 방법으로 메탄올의 wt%를 구했을때 모두다 유출액에서 메탄을의 wt%가 높은 것으로 나타났다.
이는 끓는점이 증류수보다 낮은 메탄올이 먼저 끓게 되고, 증발하기 때문에 증류수보다 많은 양의 메탄올이 분리되어 유출액쪽으로 이동하였을 것이다. 하지만, 50%이하로 잔류액속의 메탄올%가 내려갈것라는 예상결과는 맞추지 못했는데, 이는 초기 용액의 농도를 50%로 맞추지 못했기 때문이다.
하지만 메탄올이 100%가 되지 않을것이라는 예상결과는 맞추었다. 증류수가 메탄올보다 상대적으로 끓는점이 높긴하지만, 끓는점에 도달하지 않더라도 증발되어 유출액쪽으로 분리될것이라고 예상했던 결과다.
각 계산값을 도식적분을 통해 구한값을 기준으로 잡아 비교해보면, 유출액에서 10%미만의 오차가 나오는것을 알 수있다.
6. 토의 및 결론
:(오차원인)
- 실험 처음에 제조한 50wt%메탄올 수용액의 밀도를 구하여, 비점도표로 다시 메탄올의 wt%를 구했을때, 50%가 아닌 65%가 나오게되었다. 이는 시약제조과정에서 문제가 있었거나, 비중병의 부피를 증류수로 이용하여 보정하지 못한점, 정확한 온도를 측정하지 못한점 등이 오차의 원인일것이다.
- Antoine Equation은 완벽히 정확한 증기압을 찾기보단 대략적인 증기압을 얻기위해 쓰는 방법으로 정확한 값이 아니기 때문에 오차를 발생시킬 가능성이 있다.
(결론)
본 실험은 증류수와 메탄올의 휘발성을 이용하여, 보다 고순도 물질로 분리해 내는 단증류를 알아보는 실험이었다. 단증류란 일정량의 액체 혼합물을 가열하여 생긴 증기를 냉각기에서 응축시켜 끓는점이 낮은 즉, 고휘발성 성분의 농도가 큰 액체를 얻는 방법으로, 물보다 상대적으로 휘발도가 높은 메탄올이 응축액에서 차지하는 조성이 클 것이라 예상이 가능하였고, 실제로 실험 수행 결과도 그 추측을 뒷받침해 주었다.
잔류액과 유출액의 메탄올%를 알아보는 방법으로는 밀도와 비점도표를 이용한 방법과, Rayleigh식의 도식적분을 이용한 방법, Rayleigh식, 상대휘발도를 이용하여 수치적분하는 방법이 있었고, 유출액을 비교해봤을때 서로 10%미만의 오차를 보이는 것으로 나타났다.
이번 실험을 통해서 단증류의 원리와 방법, 이론에 대하여 배울수 있는 계기가 되었다.
7. 참고 문헌
: 단위조작 7th Edition, 이화영 외 공역, McGraw-Hill Korea,
Perry's Chemical Engineer's Handbook
Robert H. Perry, Perry's Chemical Engineer‘s Handbook 7th, NewYork, McGraw-Hill, 1999

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화학공학,   실험,   단증류 실험