BÀI THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Định nghĩa Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dịch gồm hai hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn) Các phương pháp cô đặc - Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng - Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức đó, cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết; thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Ứng dụng cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái cây… Trong sản xuất hoá chất, ta cần cô đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl, muối vô cơ… Cân vật liệu hệ thống cô đặc nồi Với - Gđ: khối lượng nguyên liệu, [kg]; kg/s - Gc: khối lượng sản phẩm, [kg]; kg/s - W: lượng thứ, [kg]; kg/s - xđ: nồng độ chất khô nguyên liệu, [phần khối lượng] - xc: nồng độ chất khô sản phẩm, [phần khối lượng] Định luật bảo toàn vật chất - Bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc + W Bảo toàn chất khô: Gđ.xđ = Gc.xc Cân nhiệt lượng - Định luật bảo toàn nhiệt lượng: ∑Qv =∑Qr II SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU Bảng số liệu thực nghiệm Thời gian t ( phút ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Nồng độ dung dịch đường (0Bx) 13,1 13,5 13,7 14,7 15,1 15,4 15,5 16,2 16,8 17,0 17,2 18,8 20,5 Lượng nước ngưng thu V (ml) 12 292 350 448 295 81 Thể tích dung dịch đường sau cô đặc 3500ml Xử lý số liệu - Tính nồng độ phần khối lượng dung dịch đường nhập liệu (xđ) Đo nồng độ dd đường nhập liệu chiết quang kế ta Bxđ = 13,10Bx  xđ = 0,131 ( phần khối lượng ) - Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu (Gđ) Áp dụng công thức: Gđ = Vđ.ρđ (kg) Trong đó: • • Vđ: thể tích dung dịch đường nhập liệu (m3) ρđ: khối lượng riêng dung dịch đường nhập liệu (kg/m3) Ta có: Vđ = 5795ml = 5,795 l = 0,005795 Tiến hành tra bảng khối lượng riêng dung dịch đường 13,10Bx nhiệt độ 20 C sổ tay QTTB tập ta ρđ = 1052,95 (kg/m3)  Gđ = Vđ.ρđ = 0,005795 1052,95 = 6,102 (kg) - Tính lượng nước ngưng thực tế (W*) Áp dụng công thức: W* = Vngưng.ρngưng (kg) Trong đó: • • Vngưng: tổng thể tích nước ngưng thu trình thí nghiệm (m 3) ρngưng: khối lượng riêng nước ngưng (kg/m3) Ta có: Vngưng = 1519 ml = 1,519 l = 0,001519 m3 Tiến hành tra bảng khối lượng riêng nước nhiệt độ 300C sổ tay QTTB tập ta ρngưng = 967,8 (kg/m3)  W* = Vngưng.ρngưng = 0,001519 967,8 = 1,47 (kg) Đồ thị - Đồ thị biểu diễn quan hệ số Bx thời gian cô đặc t - Đồ thị biểu diễn quan hệ lượng nước ngưng thu thời gian cô đặc t III BÀN LUẬN Tính phần trăm sai số  Tính phần trăm sai số nồng độ dung dịch sau cô đặc : (%SSxc) Áp dụng công thức : %SSxc = 100% Trong đó: Xc: nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết, (phần khối lượng) • X*c: nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo thực tế đo chiết quang kế, (phần khối lượng) • Ta có : X*c = 20,5 0Bx = 0,205 ( phần khối lượng ) Gd = G c + W  W = G d - G c Thể tích dung dịch đường thu sau cô đặc (Vc) là: Vc = 3500 ml = 0,0035 m3, Bx = 20,5  xc = 0.205 ( phần khối lượng ) Tiến hành tra bảng khối lượng riêng dung dịch đường 20,50Bx nhiệt độ 200C sổ tay QTTB tập ta ρc = 1085,10 (kg/m3) Khối lượng dung dịch đường thu sau cô đặc:  Gc = Vc ρc = 0,0035 1085,1 = 3,798 (kg)  W = Gd - Gc = 6,102 – 3,798 = 2,304 kg Vậy nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết là: Xc = = = 0,21 (phần khối lượng )  %SSxc = 100% = 100 = 2,38 % < 5% sai số không đáng kể  Tính phần trăm sai số lượng nước ngưng thu trình cô đặc: Áp dụng công thức: %SSw = 100% = 100 = 36,2 % > 10% sai số đáng kể Nguyên nhân sai số lúc thí nghiệm, biện pháp khắc phục Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sai số thí nghiệm Sai sót điều chỉnh áp suất thiết bị Quá trình theo dõi thời gian để tiến hành khuấy dung dịch đo, đọc kết người thực thí nghiệm - Sai số hệ thống thiết bị, dụng cụ đo,…  Các nguyên nhân dẫn đến số liệu kết lượng nước ngưng thu không đúng, đồ thị biểu diễn mối quan hệ khối lượng nước ngưng thu thời gian cô đặc t thể không quy luật, - Biện pháp: - Điều chỉnh thông số thiết bị, dụng cụ xác, khắc phục, sửa chữa thiết bị vị trí hư, hở ( không kín ) Hướng dẫn kỹ lưỡng thao tác cho người thực cách xác Người thực cần ý thực thật xác thao tác Giả sử Gc = Gc* xc khác xc* - xc* nồng độ dung dịch thực tế đo chiết quang kế - xc nồng độ dung dịch tính lý thuyết theo công thức: … ko biet