Đường Binodan Và Đường Conot Đối Với Hệ 3 Cấu Tử Nước (R) - Axeton (E) - Clo Benzen (S).

- Hệ số phân bố điều kiện: D =

DMX

n

[H ]n .Dn

1nc HX

..Dn [HX ]n

- % chiết: từ D =

E

100E

. Vhc Vnc

 E =

Y a hc

100D

Vhc D Vnc

n

7

15

Bài 7:Người ta chiết thori axetyl axetonat bằng etyl benzen ở điều kiện

Ka=1,17.10-9;

8,3.1021;

DMX = 317;

DHX = 5,75;

1 = 8.10 ;

2 = 4,2.10 ;

3 =

Tính % chiết thori ở pH = 5 nếu nồng độ cân bằng cuối cùng của axetyl

axeton trong pha hữu cơ 10-2M;

Giải:

Vhc Vnc

= 1 .

5

1 in1

K [HX ] i

Áp dụng công thức:

= K a hc

i



i0

DHX

[H ] 

Ta có:

Ka [HX ]hc

= 1,17.10 .10

= 2.10-7

9 2

DHX

[H ]nc

5,75.105

1 = 1 + 8.107.2.10-7 + 4,2.1015.4.10-14 + 8,3.1021.8.10-21 = 251,4



H

[H ]n .Dn 

= 

105.5,75 1

= 4,654

..K n [HX ]n

 1,17.109.102 

4

.



251,4.4,2.1015

a hc

D =



E . Vhc



= 317

= 56,07

100E

Vnc

1 4,654

 E =

100D

Vhc D Vnc

= 100.56,07

1  56,07

5

= 96,56 4 (%)

n

7

15

Bài 8:Người ta chiết thori axetyl axetonat bằng benzen ở điều kiện

Ka=1,17.10-9;

7,2.1021;

DMX = 315;

DHX = 5,95;

1 = 7.10 ;

2 = 3,8.10 ;

3 =

Tính % chiết thori ở pH = 6 nếu nồng độ cân bằng cuối cùng của axetyl

axeton trong pha hữu cơ là 10-3M;

Giải:

Vhc Vnc

= 1 .

5

1 in1

K [HX ] i

Áp dụng công thức:

= K a hc

i



i0

DHX

[H ] 

Ta có:

Ka [HX ]hc

= 1,17.10 .10

= 2.10-7

9 3

DHX

[H ]nc

5,95.106

Ta có:

1 = 1 + 7.107.2.10-7 + 3,8.1015.4.10-14 + 7,2.1021.8.10-21 = 225



H

=

[H ]n .Dn 



106.5,95 1

= 5,948

..K n [HX ]n

 1,17.109.103 

4

.



225.3,8.1015

a hc

D =



E . Vhc = 315

= 45,34

100E

Vnc

1 5,948

 E =

100D

Vhc D Vnc

= 100.45,34

1  45,34

5

= 95,78 %

Bài 9:Người ta chiết Cu2+ 10-4M bằng đithizon (HX) được hoà tan trong CCl4 có mặt EDTA 10-2M. Tính hệ số phân bố điều kiện D ở các giá trị pH = 2 và pH= 4. Hằng số bền phức Cu2+ với EDTA là 1018,8.

Giải:

* Ở pH = 4 ta tìm được - lgY = 8,48.

Hằng số bền điều kiện của phức Cu2+ với EDTA ở pH = 4 là



'

CuY

= 1010,3

Từ đó tìm được:

1 = 1 + 1010,3. 0,01 = 2.10-8

Y

Hệ số phân bố điều kiện: D =

DMX

n

[H ]n .Dn

1nc HX

..K n .[HX ]n

Y a hc

Biết nồng độ [HX] = 10-4M ; Ka = 3.10-5

DMX = 7.10

n

DHX = 1,1 . 104 ;4

= 5.1022 ; n = 2

Thay giá trị vào biểu thức trên: D =

* Ở pH = 2 ta tìm được - lgY = 13,44.

7.104

1 538

= 130

1 = 2,3.103  D =

Y

7.104

1 62

= 1,1.103

Bài 10:Xác định sự phân bố của chất A sau 3 lần chiết. Biết Vhc = 4ml, Vnc= 5ml và D = 2,5.

C

0

Giải: Ta có: [Ap]n =A

V p

Dhc1

A

Vn 

C

0



[A1]n =A

= 0,333 C 0

 pha nước chiếm 33,3%.

4

2,5

 5

1



C

0

[A2]n =A

= 0,111 C 0

 pha nước chiếm 11,1%



4

2,5

 5

2 A

1



[A3]n =

0

C

A= 0,037 C 0

 pha nước chiếm 3,7%



4

2,5

 5

3 A

1



Dạng 3: Xác định số bậc tách lý thuyết (gọi là đĩa lý thuyết).

Cách giải:

Để xác định số bậc tách lý thuyết ở tỷ lệ ms/mR cho trước thì cần phải biết đường cân bằng mô tả thành phần giữa tỷ lệ khối lượng YES trong pha “cho” và tỷ lệ khối lượng YER nằm cân bằng với nó trong pha “nhận”. Mối quan hệ này được áp dụng theo định luật phân bố Nernst: YES = k.YER k: hệ số phân bố

Bài 9:Trong một thiết bị chiết ngược dòng, để loại phenol khỏi nước thải chứa phenol, người ta cần chiết phenol bằng benzen.

Trong dung dịch chảy vào thiết bị (hỗn hợp nguyên liệu) tỷ lệ khối lượng

YER

phenol/nước

vào = 8.10-3. Tỷ lệ khối lượng phenol/ nước trong dịch bã ở

Y

ES

lối ra của thiết bị cho phép chứa tối đa ra

= 8.10-4. Trong dịch chiết

(benzen) tại lối ra của thiết bị cần đạt tỷ lệ khối lượng phenol/benzen.

Y

ES

ra = 2,85.10-2

Cần tính lượng benzen đòi hỏi mỗi giờ và số bậc tách lý thuyết khi dòng khối lượng của nước thải là 10.000 kg/giờ.

Cho biết các tỷ lệ khối lượng cân bằng như sau:

YER (phenol/nước)

0,427.10-3	0,427.10-3	5,75.10-3
YES (phenol/benzen)	1,109.10-3	4,97.10-3	53,1.10-3

Có thể bạn quan tâm!

• Đường Cong Đặc Trưng Về Sự Phụ Thuộc Phần Trăm Chiết Vào Ph
• Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập một số chương trong phân tích lí hoá - 16
• Hiệu Quả Của Số Lần Chiết D = 2; V Nc = 100 Ml;
• Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập một số chương trong phân tích lí hoá - 19
• Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập một số chương trong phân tích lí hoá - 20

Xem toàn bộ 167 trang tài liệu này.

Giải:

ER

Ta có: mR = mZ ( 1 - Y vào) = 10.000(1 – 0,008) = 9920kg/giờ

mZ: dòng khối lượng của nguyên liệu. mR: dòng khối lượng của dung môi 1.

Cân bằng chất trong toàn thiết bị là:

mR(Y vào - Y ra ) = mS(Y ra

- Y vào)

Ta có :

ER ES

ES ER

mS = [(Y vào - Y ra )/(Y ra - Y vào)].mR

ER ES ES ER

 mS = [(0,008 – 0,0008)/(0,0285 - 0)].9920 = 2506 kg/giờ (benzen).

ER

Số bậc tách lý thuyết sẽ được xác định bằng đồ thị. Do vậy, ta vẽ đường làm việc trong giản đồ đối với cân bằng phân bố đã cho, đường này xác định qua

ES

Y

ES

điểm A (Y vào = 0,008; ra

= 0,0285) và điểm B ( Y ra

= 0,0008;

Y vào = 0).

ER

Giữa đường làm việc và đường cân bằng chúng ta vẽ các bậc thang và tính được số bậc tách lý thuyết theo nhiệm vụ tách đề ra nth = 7.

Hình 4.7 Sơ đồ xác định số bậc tách lí thuyết

ES

Lượng dung môi cần thiết tối thiểu đối với nhiệm vụ tách đặt ra, được xác định từ giá trị nghịch đảo của độ dốc của đường thẳng AB, đường thẳng này

cắt đường cân bằng ở giá trị trục hoành

Y vào ứng với tỷ lệ khối lượng chất

tan/chất lỏng “mang” của hỗn hợp nguyên liệu. Giá độ nghịch đảo của độ dốc được xem là tỷ lệ dung môi tối thiểu:

(mS/mR )min = (YERvào - YERra )/(YES, maxra – YESvào)

YES, maxra là tỷ lệ khối lượng lớn nhất có thể đạt giữa chất tan/dung môi trong dịch chiết tại tỷ lệ dung môi tối thiểu với YERvào và YESvào cho trước cũng như YERra đòi hỏi.

Câu 10:Trong một hỗn hợp clo hóa lưu huỳnh có phần khối lượng của mono sunfo clorua WERvào = 0,15. Từ một hỗn hợp nguyên liệu này sunfo clorua được chiết ra bằng metanol trong một thiết bị ngược dòng. Các tỷ lệ cân bằng gần như tuân theo định luật phân bố Nernst: YES = 1,3YER. Tỷ lệ khối lượng tối đa mono sunfo clorua/chất lỏng “mang” trong dịch bã tại lối ra của thiết bị chiết là YERra = 0,0400.

Cần tính tỷ lệ khối lượng tối đa mono sunfoclorua/chất lỏng “mang” trong dịch chiết và tỷ lệ dung môi tối thiểu. Đồng thời xác định số bậc tách lý thuyết đòi hỏi khi tỷ lệ dung môi bằng 1,4 tỷ lệ dung môi tối thiểu. Tỷ lệ khối lượng YESra của chất tan so với dung môi trong dịch chiết tại lối ra của thiết bị là bao nhiêu?

HDTL: Trước hết ta tính phần khối lượng trong hỗn hợp nguyên liệu: WERvào = 0,15 = (0,15/(0,15 + 0,85)) thành tỷ lệ khối lượng:

YER

vào = 0,15/0,85 = 0,1765

ra

vào

Tỷ lệ khối lượng lớn nhất YES, max trong dịch chiết có thể đọc được từ giá trị trên trục tung của đường cân bằng tại giá trị trục hoành YER .

Hình 4.8 Sơ đồ xác định số bậc tách lí thuyết

Tuy nhiên trường hợp này chỉ gần như tuân theo định luật phân bố Nernst do vậy ta có thể tích YES,maxra:

YES, maxra = 1,30 . YERvào = 1,30. 0,1765 = 0,2295

YESra = 0,0400 và YESvào = 0 là các giá trị đã cho.

Theo phương trình:

vào ra ra - Y vào)

(mS/mR )min = (YER - YER )/(YES, max ES

= (0,1765 - 0,0400)/(0,2295 - 0) = 0,5948

Đối với tỷ lệ dung môi mS/mR = 1,4.0 . 0,5948 = 0,8327 ta vẽ được đường làm việc như hình vẽ (độ dốc 1/ 0,8327 = 1,201).

ra

Theo phương pháp vẽ bậc thang, người ta xác định được số bậc tách lý thuyết nth = 3 với số bậc tách lý thuyết này và tỷ lệ dung môi mS/mR = 0,8327 biết được tỷ lệ khối lượng chất tan/dung môi trong dịch chiết tại lối ra của thiết bị YES = 0,1638.

Câu 11:

ra

WEZ

Từ một dung dịch lỏng có thành phần khối lượng của axeton (E) WERvào = vào = 0,50 người ta chiết axeton bằng clo benzen nguyên chất trong dòng ngược chiều liên tục sao cho dịch bã ở lối ra của thiết bị chiết chỉ còn chứa

phần khối lượng của axeton là WER = 0,10. Tính: a/ dòng khối lượng tối thiểu của dung môi.

b/ phần khối lượng tối đa của axeton trong dịch chiết, thành phần của các pha cùng tồn tại cân bằng như sau:

Pha nước WRR

0,9989	0,8979	0,7969	0,6942	0,5864 0,4628	0,2741	0,2566
WER	0	0,10	0,20	0,30	0,40 0,50	0,60	0,6058
Pha hữu cơ WRS	0,0018	0,0049	0,0079	0,0772	0,0305 0,0724	0,2285	0,2566
WES	0	0,1079	0,2223	0,3748	0,4944 0,5919	0,6107	0,6058

Giải:

Với các số liệu ở pha nước và pha hữu cơ, người ta vẽ đường binodan và đường conot đối với hệ 3 cấu tử nước (R) - axeton (E) - clo benzen (S).

Hình 4.9: Đường binodan và đường conot đối với hệ 3 cấu tử nước (R) - axeton (E) - clo benzen (S).

Trong đó các điểm: Z, Rn (thành phần dịch bã tại lối ra) biết được từ đầu bài, đồng thời kẻ được đường thẳng RnS. Điểm cực O tại dòng dung môi tối thiểu nằm trên đường thẳng kéo dài qua Rn và S, điểm này được xác định qua điểm cắt của mọi đường conot với đường thẳng qua Rn và S ở cách xa giản đồ tam giác nhất.

ra

Đường thẳng xuất phát từ O qua Z cắt đường binođan tại điểm S*. Điểm này cho biết thành phần khối lượng tối đa của axeton trong dịch chiết WRSra =

0.085 (nước trong dịch chiết) WSS = 0,315 (clo benzen trong dịch chiết).

Đường thẳng qua các điểm Z và S cũng như S* và Rn cho biết điểm hỗn hợp

P. Từ các đoạn PZ và PS theo quy tắc đòn bẩy người ta nhận được:

ms PZ mz PS

 0,241 nghĩa là ms = 0,241mz.

đó là dòng khối lượng tối thiểu của dung môi để thực hiện nhiệm vụ tách với số bậc tách vô cùng lớn.

Câu 12:

Từ một hỗn hợp axeton - nước với 1 tỉ lệ khối lượng axeton/nước YERvào = 0,50 (E chất tan, đó là axeton) cần phải chiết axeton trong dòng ngược chiều