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[자연과학] 화학工學(공학) 보고서 - 단증류

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작성일18-07-07 13:05

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증기 증류 (steam distillation) : 뜨거운 수증기를 플라스크에 불어넣어서 수증기와 함께 기화된 액체 constituent 을 분리하는 증류 방법이다.
5) 응축액을 메스실린더로 흐르게 한후 일정한 시간간격(1분)을 두고 그때의 온도와 유출량을 측정(measurement)한다. 이것은 정유 공장 등에서 많이 사용한다. ( 메탄올 50g + 증류수 50g)
3) 조제한 수용액을 설치한 둥근 플라스크에 비등석과 함께 투입한다.
nA 〓 xn (1)
이 순간에 극히 소량의 액 dn이 기화되면 constituent A의 몰수 변화는 ydn 또는 dnA 이다.
2) 50 wt%메탄올 수용액 (100ml) 을 조제한다. 분리의 효율은 그렇게 좋지 않아 증류 결과물의 순도가 높지 않고, 또한 끓는점 차이가 크지 않은 액체간의 분리의 경우 사용하기 어렵지만, 간단한 증류 방법으로 널리 사용된다 이번 實驗에서 이용할 증류 방법이다

3. 實驗기구
-증류플라스크, 냉각기, 가열맨틀, 어댑터,
스탠드, 플라스크, 메탄올, 증류수, 온도계

4. 實驗방법
1) 단증류 實驗 장치를 설치한다.
단순증류 : 끓는점의 차이가 큰 액체 혼합물을 분리하는 가장 간단한 증류 방법으로 플라스크에서 기화된 기체를 냉각기에서 액화시켜 분리하는 방법이다. (이때, 맨처음 흘러나온 응축액은 버림)





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실험결과/화학




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다. 식(1)을 미분하면
dnA 〓 d(xn) 〓 ndx + xdn (2)
이 된다 그러므로
ndx + xdn 〓 ydn
재정리(整理) 하면, 다음과 같이된다
dn/n 〓 dx/(y-x) (3)
식 (3)을 초기의 양 n0(kgㆍmole)와 말기의 양 n(kgㆍmole) 사이에서 우변을 초기농도와 최종농도인 x0와 x1사이에서 정적분하면, 초기 및 최종 농도는 다음과 같이 된다
∫n0n1 dn/n 〓 ∫x0x1 dx/(y-x) 〓 ln (n1/n0) (4)
식 (4)는 Rayleigh 식으로 잘 알려져 있으며, 우변의 함수 dx/(y-x)는 평형 데이터 표나 평형 곡선을 이용하여 도식적분이나 수치적분으로 구할 수 있다 Raoult의 법칙이 성립하는 이상 혼합물인 경우, Rayleigh 식의 간단한 대체식은 상대 휘발도(a)를 이용해서 유도될 수 있다 기-액 평형과 상대 휘발도 a와의 관계식
y 〓 ax / {1+ (a-1)x } (5)
으로부터 식 (9-5)를 식 (4)에 대입하여 적분하면
ln (n0/n1) 〓 { 1/(a-1) } [ ln (x0/x1) + a ln{ (1-x1)/(1-x0) } ] …(To be continued ) (6)
해석적으로 이의 값을 구할 수 있다

※ 증류의종류
분별 증류 (fractional distillation) : 작은 유리알을 채운 플라스크 위에 장치한 분별 증류관의 높이에 따른 온도 변화를 이용해서 혼합물의 기화와 액화가 반복되도록 함으로써 분리의 효율을 높힌 증류방법이다.기-액평형의 2constituent 계를 증류할 때, 일정회 분량의 원액 n0(kgㆍmole)을 단증류하기 처음 한 후 어느 순간에 증류기에 남아있는 액체의 몰 수를 n(kgㆍmole)이라 하자. 이때 x와 y를 각각 증기와 액체의 조성이라고 하면 증류기에 남아있는 constituent A의 총 몰수는 다음과 같다.[자연과학] 화학공학 보고서 - 단증류 , [자연과학] 화학공학 보고서 - 단증류화학실험결과 , 자연과학 화학공학 단증류





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1. 實驗목적
-정확한 단증류장치의 설치와 간단한 증류의 직접實驗을 통하여 단증류의 의미를 이해한다
2. 實驗theory(이론)
-단증류라 함은 일정량의 혼합액체를 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜 발생하는증기를 냉각 응축하여 적당한 양의 유출액이 생겼을 때 조작을 중지하는 증류방법을 말하며 이것은 미분증류라고도 한다.
감압 증류 (vacuum distillation) : 앞에서도 언급했듯이 액체의 끓음은 주변의 기압과 액체의 증기압이 같아질 때 일어나므로 액체의 온도를 올려주는 대신 주변의 압력을 낮춰줘도 액체를 끓게 만들 수 있다 따라서 끓는점이 비교적 높은 액체의 혼합물을 분리하기 위하여 액체에 작용하는 압력을 감소시켜 증류 속도를 빠르게 하는 방법이다.
4) 냉각기에 냉각수를 흐르게 한뒤 서서히 가열을 처음 한다.

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