화공실험 막분리 실험 예비, 결과, 고찰 내용

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화공실험 막분리 실험 예비, 결과, 고찰 내용에 대한 보고서 자료입니다.

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량을 측정하지 못하여 투과량 값에 영향을 미쳤을 것이다. 또한
전도도를 측정함에 있어서 전도도 측정막대를 증류수로 깨끗이 씻어서 이전 실험에서 사용
했던 용액에 의해 전도도 값이 변하는 것을 방지 했어야 하지만 세척이 제대로 이루어 지지
않았던 점에서 배제도에 영향을 미쳤을 것이라고 생각한다.
이번 실험에서는 압력에 대한 변수를 훨씬 더 세분화하여 측정하지 못해서 정확한 실험
결과 값을 얻지 못했다는 점이 아쉬웠다.
이번 실험은 막분리 실험으로서 막분리 장치를 이용하여 압력에 따른 Permeate와 Concentrate의 유량을 비교 하고 각각의 전도도를 알아보는 실험이었다. 여기서 막분리를 이용하는데 막분리의 대해서 간단히 설명하자면 반투과성 분리막을 이용하여 여과하고 분리 제거하는 방법으로써 간단한 공정으로 상 변화를 수반하지 않으며 고온 처리가 필요하지 않고 유기 용질 분리에 효과적인 장치를 말한다.
결과값을 살펴보면 압력이 증가함에 따라 Permeate의 유량은 점점 증가하며, Concentrate의 유량은 점점 감소하는 모습을 보여줄수 있다. 전도도로 살펴보면 압력이 증가함에 따라서 Concentrate의 전도도는 점차 증가함을 볼 수 있었고, Permeate의 전도도의 경우에는 감소하였다가 다시 증가하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 실험 결과 값을 봤을 때 일반적으로는 유량이 증가할수록 전도도는 감소하고 유량이 감소할수록 전도도는 증가하는 것을 볼 수 있다. 유량의 많을수록 더 많은 물질이 들어가 전도도가 높다고 생각하였지만 반대였다. 또한 실험결과를 보면 압력이 증가할수록 막분리가 더 잘 일어난다는 것을 알 수 있는데 이 부분은 통과하지 못한 물질들이 막 사이의 공간보다 입자가 큰 물질들로 막을 통과한 뒤 농도가 높아지는 것을 뜻한다.
이번 실험은 기기로 하는 것이 었지만 그래도 사람의 손을 타는 실험측정부분이 있다 보니 어느 정도의 오차가 생겼다. 오차의 원인에 대해서 생각해 보면 먼저 전도도 측정에서 나타난다. 전도도를 측정할 때 우리가 씻고 털어 낸다 하지만 전의 남아있던 용액이 남이 있을수 있고 또한 유량 측정시 사람의 눈으로 하다 보니 정확하지 않는 부분, 그리고 압력에서 필터 과정을 충분히 거친 후 값을 측정해야 전 실험에서 막에 머물러 있던 무기물이 제거 되는데 충분한 시간을 갖지 못하였던 부분들에서 오차 같은게 생기지 않았나 생각한다. 다음번의 실험에서는 이런부분을 좀더 개선하고 좀더 정확하게 실험을 하면 좀더 좋은 실험값이 나올수 있을 꺼라 생각한다.
이번에 하게 된 막 분리 실험은 압력에 따라 변화하는 permeate와 concentrate의 유량을 비교하고 각각의 전도도를 알아보는 실험이었다. 막 분리란 반투과성 분리 막을 이용하여 여과하고 분리 제거하는 방법이다. 우리 조는 NaCl 수용액을 사용하지 않고 오로지 물로만 실험을 하였다. 압력은 8~12bar 까지 실험했으며 다섯 번 정도 실험을 했으나 매번 실험값이 다르게 나오고 연관성이 없어서 힘들었다. 그러나 압력이 증가함에 따라 concentrate 유량은 증가하고 permeate 유량은 감소하는 것을 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 concentrate, permeate 의 농도는 압력이 증가할수록 같이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 값들을 통해서 베재도와 투과량, push선형 모델을 구하였으나 이론적인 결과와는 맞지 않았다. 실험을 다섯 번 진행했지만 완전한 결과를 얻기는 힘들었다. 이러한 오차의 원인은 첫 번째, 각각의 농도를 측정할 때, 용기의 세척과 기구의 세척이 제대로 이루어지지 않아 농도가 제대로 측정되지 않았을 확률이 높다. 두 번째로 삼투압은 온도의 영향을 받으므로 실험실의 온도가 결과 값에 영향을 미쳤을 수 있다. 세 번째로 유량을 측정할 때 사람의 육안으로 측정하기 때문에 정확하지 않다는 점이 있다. 이번 실험을 통하여 막 분리 실험에 대해 더 잘 알 수 있었으며, 다음에는 더 정확한 값을 얻기 위해 실험을 해야겠다고 생각했다.
이번 막분리 실험은 에너지 소비가 적은 역 삼투 막을 이용하여 무기물을 분리하는 실험으로, 분리공정을 이해하는 실험이다. 실험방법은 압력이 각각 8,9,10,11,12 bar 일 때, 유량과 전도도를 측정하고 배재도 와 투과량, 농축도를 구하는 것이다. 압력만 바꾸고 전도도만 측정하면 되는 비교적 간단한 실험이였다. 실험값을 보면 압력이 증가함에 따라 permeat 유량은 증가 하고, concentrate 유량은 감소 한다는 사실과 압력이 증가함에 따라 concentrate 와 permeat 의 전도도가 모두 증가한다는 사실을 알 수 있었다. 이를 통해, 압력이 세지면 반투막으로 불순물이 들어와 전도도가 증가한다는 것을 유추할 수 있었다. 또한 실험값을 통해 압력에 따른 배재도 , 투과량 , Pusch의 선형모델 을 구하였는데, 우리가 원했던 결과값이 나오지 않았다. 이상적인 결과값은 투과량과 농축도는 압력의 2차 함수 , 배재도는 압력의 1차 함수를 띄어야 되는데 우리의 결과값 으로는 이러한 관계가 나오지 않았다. 또한 Pusch의 선형모델을 통해 A와 B를 구하면 배재율이 높을수록, A는 1에 가까운 값, B는 작은값을 취해야 되는데 이런 결과 또한 나오지 않았다. 이상적인 실험결과와 달라서 매우 당혹스러웠다. 따라서 우리 조는 총 5번의 추가 실험을 했지만 매번 다른 실험값이 나왔다. 그 원인과 결과값의 오차에 대해 고찰해 보았다.
첫 번째, 피드탱크의 온도를 일정하게 유지 시키지 못하였다.
두 번째, 전도도를 측정할 때 매 실험마다, 측정계를 닦았지만 깨끗하게 제거 되지 않았을 수 있다. 또한 비커를 씻지 않았다. 이로써 전도도가 영향을 받았다.
세 번째, 유량 측정시 눈금칸이 커서 정밀하게 젤 수 없었고, 사람이 측정하다 보니 측정오류가 생겼다. 네 번째, 압력에서 필터 과정을 충분히 거친 후 값을 측정해야 전 실험에서 막에 머물러 있던 무기물이 제거 되는데 충분한 시간을 갖지 못하였다.
이러한 이유로 실험의 오차가 생긴 것 같다. 다음 실험에는 미리 주의사항을 숙지해 가서 더 정확한 실험을 하여야겠다.

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