Файл: Теоретический анализ исследуемого процесса.rtf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.11.2023

Просмотров: 261

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ научной и патентной литературы с целью обоснования темы исследования. Обоснование общей цели исследования и конкретных задач

2. Теоретический анализ исследуемого процесса

.1 Термодинамический анализ

.2 Кинетический анализ

3. Экспериментальная часть

.1 Характеристика исходных материалов

3.2 Выбор метода эксперимента и анализа. Описание техники эксперимента

3.3 Выбор параметров исследования

4. Результаты эксперимента, их обсуждение и теоретическая обработка

600 4,2 10 25 1500 10,2 10 10,5 630 4,4 10 25,5 1530 10,4 10 11 660 4,6 10 26 1560 10,6 10 11,5 690 4,8 10 26,5 1590 10,8 10 12 720 5 10 27 1620 11 10 12,5 750 5,2 10 27,5 1650 11,2 10 Продолжение таблицы 4.2. 1 2 3 4 5 6 7 8 13 780 5,4 10 28 1680 11,4 10 13,5 810 5,6 10 28,5 1710 11,6 10 14 840 5,8 10 29 1740 11,8 10 14,5 870 6 10 29,5 1770 12 10 Таблица 4.3.Экспериментальные данные, используя в качестве осадителя раствор соды с концентрацией 4,4%, при Т=400С и различном соотношении МgCl2:Na2CO3 время, мин время, сек интервал добавления соды, мл светопогла-щение. (сила тока) время, мин время, сек интервал добавления соды, мл светопогла-щение. (сила тока) 1 2 3 4 5 6 7 8 МgCl2:Na2CO3=1:1; рН=8,9; хмg=0 0 0 0,2 84 10 600 4,2 18 0,5 30 0,4 65 10,5 630 4,4 18 1 60 0,6 50 11 660 4,6 18 1,5 90 0,8 36 11,5 690 4,8 18 2 120 1 28 12 720 5 18 2,5 150 1,2 26 12,5 750 5,2 18 3 180 1,4 21 13 780 5,4 18 3,5 210 1,6 20 13,5 810 5,6 18 4 240 1,8 19 14 840 5,8 18 4,5 270 2 18 14,5 870 6 18 5 300 2,2 18 15 900 6,2 18 5,5 330 2,4 18 15,5 930 6,4 18 6 360 2,6 18 16 960 6,6 18 6,5 390 2,8 18 16,5 990 6,8 18 1 2 3 4 5 6 7 8 7 420 3 18 17 1020 7 18 7,5 450 3,2 18 17,5 1050 7,2 18 8 480 3,4 18 18 1080 7,4 18 8,5 510 3,6 18 18,5 1110 7,6 18 9 540 3,8 18 19 1140 7,8 18 9,5 570 4 18 19,5 1170 8 18 МgCl2:Na2CO3=1:1,25; рН=9,16; хмg=0 0 0 0,2 68 12,5 750 5,2 8 0,5 30 0,4 64 13 780 5,4 8 1 60 0,6 25 13,5 810 5,6 8 1,5 90 0,8 23 14 840 5,8 8 2 120 1 13 14,5 870 6 8 2,5 150 1,2 12 15 900 6,2 8 3 180 1,4 11 15,5 930 6,4 8 3,5 210 1,6 10 16 960 6,6 8 4 240 1,8 9 16,5 990 6,8 8 4,5 270 2 8 17 1020 7 8 5 300 2,2 8 17,5 1050 7,2 8 5,5 330 2,4 8 18 1080 7,4 8 6 360 2,6 8 18,5 1110 7,6 8 6,5 390 2,8 8 19 1140 7,8 8 7 420 3 8 19,5 1170 8 8 7,5 450 3,2 8 20 1200 8,2 8 8 480 3,4 8 20,5 1230 8,4 8 8,5 510 3,6 8 21 1260 8,6 8 9 540 3,8 8 21,5 1290 8,8 8 9,5 570 4 8 22 1320 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 10 600 4,2 8 22,5 1350 9,2 8 10,5 630 4,4 8 23 1380 9,4 8 11 660 4,6 8 23,5 1410 9,6 8 11,5 690 4,8 8 24 1440 9,8 8 12 720 5 8 24,5 1470 10 8 МgCl2:Na2CO3=1:1,5; рН=9,4; хмg=0 0 0 0,2 70 15 900 6,2 9 0,5 30 0,4 69 15,5 930 6,4 9 1 60 0,6 30 16 960 6,6 9 1,5 90 0,8 26 16,5 990 6,8 9 2 120 1 16 17 1020 7 9 2,5 150 1,2 15 17,5 1050 7,2 9 3 180 1,4 14 18 1080 7,4 9 3,5 210 1,6 12 18,5 1110 7,6 9 4 240 1,8 10 19 1140 7,8 9 4,5 270 2 9 19,5 1170 8 9 5 300 2,2 9 20 1200 8,2 9 5,5 330 2,4 9 20,5 1230 8,4 9 6 360 2,6 9 21 1260 8,6 9 6,5 390 2,8 9 21,5 1290 8,8 9 7 420 3 9 22 1320 9 9 7,5 450 3,2 9 22,5 1350 9,2 9 8 480 3,4 9 23 1380 9,4 9 8,5 510 3,6 9 23,5 1410 9,6 9 9 540 3,8 9 24 1440 9,8 9 9,5 570 4 9 24,5 1470 10 9 10 600 4,2 9 25 1500 10,2 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10,5 630 4,4 9 25,5 1530 10,4 9 11 660 4,6 9 26 1560 10,6 9 11,5 690 4,8 9 26,5 1590 10,8 9 12 720 5 9 27 1620 11 9 12,5 750 5,2 9 27,5 1650 11,2 9 13 780 5,4 9 28 1680 11,4 9 13,5 810 5,6 9 28,5 1710 11,6 9 14 840 5,8 9 29 1740 11,8 9 14,5 870 6 9 29,5 1770 12 9 Данные по величине рН раствора и степени осаждения, приведенные в таблице 4.4, свидетельствуют о том, что с увеличением соотношения осадителя к щелоку увеличивается рН и постепенно снижается содержание MgCl2 в щелоке. Таким образом, при соотношении осадитель - щелок = 1:1 - ион магния (хлорид магния) отсутствует, что указывает о полном осаждении хлорида магния в виде нерастворимого осадка при любой температуре.Таблица 4.4.Данные по величине рН раствора и степени осаждения. Температура, 0С Соотношение MgCl2 : Na2CO3. рН Количество MgCl2, % Степень осаждения, % 22 1:0,4 7,810 0,512 38,9 1:0,6 7,920 0,506 39,6 1:0,8 8,519 0,425 49,3 1:1 8,670 0 100 1:1,25 9,300 0 100 1:1,5 9,610 0 100 30 1:1 8,2 0 100 1:1,25 9,1 0 100 1:1,5 9,32 0 100 40 1:1 8,9 0 100 1:1,25 9,16 0 100 1:1,5 9,4 0 100 Состав получаемого осадка проверили на содержание в нем соответствующих ионов. С этой целью воспользовались следующие методы:. Химический анализ, в соответствии, с которым навеску влажного осадка (1г) взвешивали с точностью до 0,00001г, растворяли в азотной кислоте в соотношении Т:Ж =1:1, помещали в колбу на 250 мл, доводили водой до метки и перемешивали. 10 мл приготовленного раствора пипеткой помещали в коническую колбу для титрования, прибавляли 10 мл буферного раствора, и 7-8 капель индикатора эриохром. Полученный раствор титровали трилоном Б от винно-красной окраски до сине-сиреневой и определяли объем израсходованного трилона Б. После этого отбирали пипеткой еще 10 мл этого же раствора и помещали в коническую колбу для определения ионов кальция, прибавляли 20 мл 10%-ой КОН,

6. Технологическая часть

.1 Расчет материального баланса

.2 Синтез технологической схемы с экономической оценкой предлагаемой технологии

.2 Контрольно-измерительные приборы и аппараты

7. Экономическая часть

Заключение

Библиографическое описание используемых литературных источников



Размер сита, мм
Содержание, %

0,125
8,74

0,125-0,16
3,32

0,16-0,315
23,63

0,315-0,63
40,36

0,63-1,0
18,87

1,0-1,25
3,36

1,25-1,4
2,25


В качестве осадителей использовали следующие соединения:

· Натриевая соль угольной кислоты, натрия карбонат нормальный, углекислый натрий, кальцинированная сода - - бесцветные кристаллы с температурой плавления 853 0С, гигроскопичен и растворим в воде с сильным разогреванием. Растворимость в воде 28,2 гр на 100 г воды. Насыщенный раствор кипит при температуре 105 0С. Плотность насыщенного раствора при 25 0С составляет 1,23 г/мл. /27/ Для исследования использовалась кальцинированная сода марки ЧДА (чистый для анализа), в которой не менее 99,8% основного вещества, насыщенный раствор с концентрацией 22%, разбавленные растворы - 2,2%; 4,4%; 7,3%; 11%.

· Окись кальция, негашеная известь- -бесцветные кристаллы, кубическая решетка с температурой плавления 2585 0С, начинает разрушаться при температуре 1800 0С. Кальция оксид жадно реагирует с водой с выделением большого количества тепла (15,6 ккал/моль) с образованием . Плотность при 25 0С составляет 3,4 г/мл. Для исследования использовалась окись кальция марки ЧДА (чистый для анализа), в которой не менее 97,5 % основного вещества. /28/

Для улучшения прочностных свойств хлорида калия использовали следующие добавки:


· Карбонат магния - - бесцветные ромбоэдрические кристаллы. Широко распространен в природе в виде минерала магнезита. Плотность при 25 0С составляет 3,1 г/мл. Разложение на оксид магния и оксид углерода (II) становится заметным при температуре около 500°С. /28/ Для исследования использован свежеосажденный карбонат магния.

· Гидроокись магния - - встречается в природе в виде минерала брусита. Имеет кристаллическую гексагональную решетку. Является слабым основанием. Выпадает в виде объемистого студенистого белого осадка при действии щелочей на раствор. При температуре 500 0С гидроксид магния переходит в оксид магния. /28/

· Метасиликат натрия - натриевая соль кремневой кислоты (или ) образует игольчатые кристаллы ромбической системы, двуосные, оптически отрицательные с температурой плавления 10890С. Это соединение получается при кристаллизации стекла соответствующего состава. Метасиликат натрия растворяется в воде, причем может быть получен очень концентрированный, густой коллоидный раствор. Водный раствор натрия силиката подвергается гидролизу вследствие слабости кремневой кислоты и показывает сильнощелочную реакцию. /27/

· Насыщенный раствор хлористого калия -- бесцветные кристаллы КСl растворяли в дистиллированной воде (растворимость составляет 34,3 г/100г (20°С), 55,5 г/100г (100°С).

3.2 Выбор метода эксперимента и анализа. Описание техники эксперимента



Методы химического анализа процесса осаждения ионов магния из оборотного щелока флотационной фабрики БКРУ-2.

Для анализа исходных веществ и получаемых продуктов использовали следующие методики:

Химический метод анализа

В исследуемых растворах определяли наличие ионов магния и кальция. Наиболее доступным и надежным является трилонометрический метод, который основан на образование малодиссоциированного комплексного соединения катионов магния и кальция с 2-х водной динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Метод описывается следующими уравнениями (3.2.1.-3.2.2):
(3.2.1.)

(3.2.2.)
Содержание суммы ионов магния и кальция определяют в аммиачно-щелочной среде с индикатором эриохромом. Содержание ионов кальция определяют в щелочной среде с индикатором хромтемно-синий. По разности затраченных объемов трилона Б определяют содержание ионов магния.

Для анализа использовали:

· 0,01 н растворы, которые готовили из стандарт-титра 2-х водной динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б).

· аммиачно-буферный раствор - состава - NH4Cl, 25% раствор аммиака, вода

· 10% раствор КОН

В качестве индикатором применялись: хром темно-синий и эриохром черный.

Недостатки способа:

o погрешность измерений.

Достоинства способа:

o простота и быстрота проведения метода

o широко применяем.

Расчет количества реагентов для проведения процесса осаждения ионов Mg2+. Расчет необходимого количества осадителя - раствора концентрированной соды проводили в соответствии с основным уравнением реакции в стехиометрическом соотношении исходных веществ.

Расчет вели на 100 мл оборотного щелока.

(3.2.3.)


Сумма ионов магния и кальция в чистом оборотном щелоке составляет 1,01%.

Концентрация раствора соды рассчитывается по следующему уравнению (3.2.1.):
(3.2.1.)
где - концентрация раствора соды, %;

- растворимость соды в 100 мл дистиллированной воды, г/мл;

-пересчетный коэффициент.

Объем раствора соды рассчитывается по уравнению (3.2.2.):
(3.2.2.)
где -вес оборотного щелока, г;

- объем оборотного щелока, мл;

-плотность оборотного щелока составляет 1,23 г/мл;

-плотность раствора соды составляет 1,23 г/мл.

Таким образом, объем раствора соды согласно уравнению (3.2.2.) составит:

,мл.

Физико-химические методы анализа

Изучение процесса кристаллизации проводили с применением метода абсорбционной спектроскопии, основанный на избирательном поглощении света анализируемым веществом. В зависимости от используемой аппаратуры различают спектрофотометрический (анализ по поглощению монохроматического света) и фотометрический или турбидиметрический (анализы по поглощению полихроматического света).

Оба метода основаны на пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией поглощаемого вещества. Выбран турбидиметрический метод определения, основанный на различном поглощении или пропускании света исследуемым раствором. Интенсивность поглощения определяется с помощью специальных оптических приборов - фотоэлектроколориметров. Фотоэлемент преобразует световую энергию, проходящую через исследуемый раствор в электрическую. Сила, возникающего фототока, прямопропорцианально интенсивности, падающего на фотоэлемент света. Поэтому отношение интенсивности светопоглощения может быть заменено на равное ему отношение величины фототока.


Используют несколько марок фотоэлектроколориметров: ФЭК-М, ФЭК-Н-52, КF-5. Последний представляет собой одноплечевой принцип действия, который основан на изменении поглощения светового потока, проходящего через кювету, наполненную исследуемым раствором. Степень поглощения световых лучей пропорциональна концентрации исследуемого раствора. Схема представлена на рис. 3.2.1.

Рис. 3.2.1. Схема фотоэлектроколориметра.

- шестивольтовая лампа накаливания; 2- конденсаторная линза; 3- диафрагма; 4- светофильтр; 5- кювета с раствором; 6- фотоэлемент; 7-гальванометр
Источником света служит шестивольтовая лампа накаливания (1), конденсаторная линза (2), которая направляет пучок световых лучей через диафрагму (3), светофильтр (4) и кювета с раствором (5) на фотоэлемент (6), включенный в цепь гальванометром (7). Деления гальванометра показывают оптическую плотность раствора. В зависимости от интенсивности света, падающего на фотоэлемент, возникающий в нём световой поток, вызывает соответствующее отклонение стрелки гальванометра. /29/

Техника эксперимента заключалась в следующем: исследуемый раствор в количестве 30 мл вносили в кювету, включали перемешивающие устройство (магнитную мешалку). Осадитель- раствор Na2CO3 вливали равными объемами через одинаковые интервалы времени. Процесс смешивания реагентов сопровождался кристаллизацией карбоната магния, в результате чего изменялась оптическая плотность раствора. Преобразованный сигнал фиксировался на шкале прибора через равный промежуток времени.

В случае проведения процесса при различных температурах кювету термостатировали, путем подачи воды с соответствующей температурой, из термостата оборудованного автоматическим регулятором температуры. Полученные данные заносили в таблицы и строили графические зависимости от различных параметров.

Недостатки способа:

o невозможно работать с мутными растворами, т.к резко снижается светопоглащение;

o большой расход электроэнергии;

o длительность процесса.

Достоинства способа:

Смотрите также файлы