Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

Читайте также:
  1. I. Изучите блок теоретической информации: учебник стр. 89-105, конспект лекций № 12-13.
  2. Внимание студент! Если разработаны карточки подвижных игр для данного возраста, то к конспекту можно их приложить (см. ниже образец карточки).
  3. Вступ до курсу лекцій
  4. ВТОРАЯ НЕДЕЛЯ, ТЕОРИЯ (конспект)
  5. Дәрістің конспектісі
  6. Дәрістің конспектісі
  7. Задание к лекции 2: составить краткий конспект. Оценивание: 10 б.
  8. Задание: составить конспект и сделать выводы
  9. ЗМІСТ ЛЕКЦІЙ
  10. Как конспектировать лекции

Газожидкостная хроматография (ГЖХ) – один из основных способов исследования состава смесей.

Основными элементами газового хроматографа являются: узел ввода пробы, колонка и детектор. Кроме этого, имеются регуляторы температуры колонок и детектора и регуляторы потока используемых газов, блок питания детектора, а также регистратор: самописец или компьютер. Для ввода в хроматограф смеси газов или паров используют кран-дозатор, выполненный на основе 6-ходового крана.

Схема крана-дозатора на основе 6-ходового крана

 

В момент поворота внутренней подвижной части крана из положения «отбор пробы» в положение «анализ» содержимое дозирующей петли вводится в хроматографическую колонку. Пробы жидкостей обычно вводят в хроматограф при помощи специального шприца, прокалывая резиновую мембрану в инжекторе, который находится непосредственно перед колонкой.

Насадочная колонка представляет собой стальной капилляр диаметром 4 мм и длиной 1–3 м. Она заполнена мелкими гранулами инертного материала, на поверхность которых нанесена неподвижная жидкая фаза. Колонка термостатируется при температуре выше точки плавления неподвижной фазы, через колонку движется газ-носитель. В данной работе используется гелий, подаваемый со скоростью 30 мл/мин. Попадая в колонку и перемещаясь по ней в токе газа-носителя, разделяемые вещества распределяются между неподвижной фазой и газом-носителем, образуя зоны (фракции), размеры которых малы по сравнению с длиной колонки. Предполагается, что равновесие между веществом в подвижной и неподвижной фазе устанавливается очень быстро. Ясно, что скорость продвижения по колонке несорбирующегося вещества равна скорости движения газа-носителя. Скорость продвижения по колонке частично сорбирующегося вещества примерно равна произведению скорости газа-носителя на долю вещества в подвижной фазе. Поэтому время прохождения различных веществ через колонку неодинаково.

После разделения на колонке отдельные фракции смеси попадают в детектор, который выдаёт электрический сигнал, связанный с количеством вещества. В данной работе используется хроматограф, снабжённый детектором по теплопроводности (ДТП), или катарометром. Чувствительным элементом катарометра является тонкая нить или спираль, обдуваемая газом-носителем и нагреваемая электрическим током (в данной работе 100 ма). Электрическое сопротивление нити в ячейке детектора зависит от температуры, которая, в свою очередь, зависит от теплопроводности окружающего газа, изменяющейся, когда в потоке газа-носителя на выходе колонки появляется одна из фракций смеси. В качестве газа-носителя удобно брать гелий, поскольку его теплопроводность существенно выше, чем теплопроводность других газов и паров. За счёт этого обеспечивается высокая чувствительность практически ко всем детектируемым веществам, за исключением водорода. Обычно используют два потока гелия (рабочий и вспомогательный) и детектор с четырьмя ячейками, которые включаются по схеме электрического «моста». Температуры детектора и инжектора обычно устанавливают не ниже температуры колонки. Другим широко используемым детектором является пламенно-ионизационный детектор (ДИП). Для его работы нужны два дополнительных газа: воздух и водород. Чувствительность ДИП выше, чем ДТП, но сильно зависит от определяемого вещества.

 

Уравнение химической реакции можно записать в общем виде:

,

где Ai – реагенты, ni – стехиометрические коэффициенты.

В состоянии равновесия:

Для реакции между идеальными газами зависимость химических потенциалов от давления имеет вид

где P0 – давление, соответствующее стандартному состоянию, т. е. 1 атм, или 105 Па. Таким образом, условие равновесия для смеси реагирующих идеальных газов можно записать так:

или

Вводя обозначения для стандартного изменения энергии Гиббса

и

для константы равновесия химической реакции можно получить соотношение:

(7.1)

 

При иной температуре DrG0 можно найти двумя способами. Можно рассчитать DrH0T и DrS0T, используя уравнение Кирхгофа и соответствующее уравнение для зависимости энтропии реагентов от температуры, а затем найти DrG0. Другой способ – применить метод Тёмкина – Шварцмана, т. е. использовать соотношение

.

Здесь Dra, Drb, Drс и Drc¢ – алгебраические суммы соответствующих величин с учётом стехиометрических коэффициентов, а величины М0, М1, М2, и М–2 берутся из справочника.

Рассмотрим более подробно зависимость константы равновесия от температуры. Дифференцируя соотношение (7.1) по температуре при P = const и учитывая, что

, (7.2)

легко получить уравнение

,

называемое изобарой химической реакции, или изобарой Вант –Гоффа. Стандартное изменение энтальпии в химической реакции DrН0 зависит от температуры. Эта зависимость определяется уравнением Кирхгоффа:

(7.3)

где DrН0298 – тепловой эффект реакции при Т = 298 К, а DrСР – алгебраическая сумма теплоемкостей реагентов, взятая с учётом стехиометрических коэффициентов. Поскольку зависимость теплоемкости от температуры принято описывать полиномом, то DrСР можно рассчитать по справочным данным:

.

Стандартное изменение энтропии в химической реакции при температуре Т рассчитывается аналогично:

(7.4)

Подставляя выражения (7.3) и (7.4) в формулу (7.2), находим значение стандартного изменения свободной энергии Гиббса в химической реакции:

(7.5)

Ясно, что зависимость DrG0T от температуры может быть представлена в виде, совпадающем с уравнением Тёмкина – Шварцмана, в котором коэффициенты Mi зависят только от температуры:

. (7.6)

При проведении реакции в проточном реакторе критерием установления равновесия является постоянство состава реакционной смеси на выходе из реактора при изменении скорости потока реакционной смеси, т. е. при изменении времени пребывания реакционной смеси в зоне реакции.

 

Дегидрирование изопропанола – это один из методов получения ацетона, а также удобный модельный процесс для изучения термодинамики и кинетики обратимой реакции.

Превращение изопропанола может происходить в трёх направлениях: 1) дегидрирование с образованием ацетона; 2) дегидратация с образованием пропилена; 3) дегидратация с образованием диизопропилового эфира. Известно, что реакция дегидратации катализируется кислотными центрами.

Медьсодержащие катализаторы представляют большой интерес для реакции дегидрирования, поскольку, кроме особенностей окислительно-восстановительных свойств, имеют высокую селективность и сравнительно недороги. Обычно для этих реакций требуются катализаторы с высоким содержанием меди. Самым известным катализатором является хромит меди со структурой типа шпинели, содержащий 30–50 вес.% меди.

В лабораторной работе альтернативой хромиту меди (СС) является медно-кремниевый оксидный катализатор (CS). Получают оксидные катализаторы методом термической обработки совместных гидроксосоединений. В случае катализатора СС предшественником является гидроксокарбонат меди-хрома со структурой типа стихтита, в случае катализатора CS – гидроксосиликат меди.

Катализаторы первоначально находятся в оксидном состоянии, предварительно прокалённые в токе сухого аргона (CC) и воздуха (CS) при 350 и 450 °С соответственно.

Катализатор перед использованием в реакции требует восстановительной активации в водороде или в водородсодержащем газе. Температуру активации определяют на основании результатов дифференциального термического анализа (ДТА) в водороде. Максимум экзотермического эффекта, соответствующего восстановлению ионов меди из хромита меди, находится при 200 °С, для восстановления меди из хризоколлы – при 185–190 °С. Полное завершение взаимодействия с водородом происходит в области 300 °С для обоих образцов. Активацию катализаторов в водород-содержащем газе необходимо проводить при температуре 300 °С в течение двух часов. Поскольку восстановление ионов меди водородом – процесс экзотермический, то во избежание локальных перегревов подъём температуры необходимо проводить с небольшой скоростью, не более 2 град/мин.

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з курсу «Охорона праці в галузі» для студентів ф-ту Е

 

Кількість годин лекцій - 16

 

Форма семестрового контролю - екзамен

 

 

Укладач

д.т.н Горобець В.Л.

 

 


Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 24 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2021 год. (0.074 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав