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전기 분해 및 도금 실험 [예비보고서]

전기분해 및 도금 실험(예비 보고서)과 목화학공학실험Ⅱ담당교수OOO 교수님실 험 조**조 원************제 출 일20XX.XX.XX.[1] 실험목적전기분해 및 도금 실험양극과 음극으로 이루어진 전기화학 셀에 전기를 공급하였을 때 각각의 전극에서 일어나는 산화와 환원 반응에 대해서 이해하고 셀에 공급된 전하량과 산화 및 환원된 물질의 양 사이의 관계를 나타내는 패러데이 법칙(Faraday's law)을 이해한다.[2] 이 론2.1. 전기분해 [電氣分解, electrolysis]자발적으로 산화·환원반응이 일어나지 않는 경우 전기에너지를 이용하여 비자발적인 반응을 일으키는 것을 전기분해라고 한다. 전기분해 시에 (-)극에서는 (+)이온이 환원되고, (+)극에서는 (-)이온이 산화된다. 공업적으로는 금속의 도금, 알루미늄의 제련, 구리의 정제, 다운스(Downs) 공정(용융 암염의 전기분해) 등에 널리 이용되고 있다.2.2. 황산구리 수용액의 전기분해황산구리(CuSO4) 수용액은 대부분 물 속에서 이온화 되어 구리이온(Cu2+)과 황산이온(SO42-)이 된다. 이를 전기분해 하면 (+)극 주위에는 SO42-이 산화되지 않고 이온화 경향이 더 큰 물(H2O)이 대신 산화된다. 황산이온(SO42-) 외에도 F-, CO32-, PO43-, NO3- 등의 음이온도 물보다 산화되기 어렵다. (-)극 주위에는 구리이온(Cu2+)이 환원되어 붉은 구리가 석출된다.(-)극 : Cu2+ + 2e- → Cu(+)극 : H2O → ½O2 + 2H+ + 2e-전체반응 : Cu2+ + H2O → ½O2 + Cu + 2H+2.2. 패러데이의 법칙패러데이의 전기분해 법칙은 일반적으로 패러데이의 법칙(Faraday's law)으로 알려져 있다. 패러데이가 전기분해 시 생성물과 이동하는 전하량간의 관계 다음과 같이 법칙화 하였다.⑴ 전기분해 반응 시 생성되거나 소모되는 물질의 양은 이동하는 전하량에 비례한다. 이는 전지와 전극의 종류에 무관하다.⑵ 생성되거나 소모되는 양은 흐르는 전하량에 대해 당량(equivalent mass) 만큼이다. 즉, 일정한 전하량이 흐를 때, 그에 해당하는 당량만큼이 생성되거나 소모된다.2.3. 패러데이의 법칙의 수식화와 정량적 분석이 법칙을 수식화 하여 좀 더 정량적인 분석을 할 수 있다.e＝1.60217646×10?19 [C/1e?]Q＝N0×e＝(6.0221420×10?23)×(1.60217646×10?19)＝96,485.31 [C/㏖]N0는 아보가드로(Amedeo Avogadro)의 수, e?는 전자를 뜻하고, Q는 전자 1몰의 전하량을 뜻한다. 이를 패러데이 상수 F라고 하면, I＝Q/t (단, I는 전류, Q는 총 전하량, t는 전류가 흐르는 시간)이므로 이를 이용해(정확히 말해 It/F를 이용하여)전자의 몰수를 구한 후, 이동하는 전자의 몰수에 따라 생성되거나 소모되는 물질의 몰수를 구하여 당량을 구해낼 수 있다.2.5. 전기분해에서의 양적 관계1833년 패러데이(Michael Faraday, 1791~1867)는 전류에 의해 생성된 생성물과 소모되는 물질의 양은 물질의 종류와 관계없이 전하량에 비례함을 밝히고 전자 1몰을 공급하기 위해 전해질 용액에 흘려보내는 전하량을 1 패러데이(1 F)라고 정의하였다. 즉, 1몰의 Ag+를 환원시켜 1 ㏖의 Ag 금속을 얻으려면 1F에 해당하는 전하량이 필요하며 이 값은 전자의 전하량 1.6022×10-19 C에 아보가드로의 수를 곱한 값으로 약 96500 C(쿨롬)에 해당한다.2.6. 전기도금 [電氣鍍金, electroplating]? 전기도금의 목적전기도금은 물질의 표면을 매끄럽게 하고, 쉽게 닳거나 부식되지 않도록 보호한다. 보통 금, 은, 구리, 니켈 등을 사용한다.? 전기도금의 전극과 용액일반적인 전기분해에서는 백금(Pt)이나 탄소(C)를 전극으로 사용하지만, 전기도금에서는 도금할 물체를 음극으로, 덮어씌울 금속을 양극으로 사용한다. 두 전극을 전해질용액에 담그고 직류전원장치를 연결하면 전기도금이 시작된다. 이때 전해질용액은 덮어씌울 금속을 이온으로 포함한 용액을 사용한다.? 전기도금에 사용되는 금속칼륨, 리튬, 나트륨과 같이 이온화 경향이 너무 큰 금속들은 산화반응을 쉽게 진행하여 이온화 되지만, 다시 환원반응을 진행시켜 석출하기 매우 어렵다. 또한 반응성이 매우 커 수용액 속에서 폭발적인 반응을 일으키는 등의 문제가 있어 전기 도금에 사용되지 않는다. 은, 금, 구리, 니켈 등 전기 도금에 사용되는 금속들은 대체적으로 이온화 경향이 작고 반응성이 낮아 안정적인 물질들이다.[3] 실험 방법① 0.2 M CuSO4 ? 5(H2O) 용액 500 ㎖를 제조한다.② 실험에 사용할 구리 전극을 고운 사포로 닦아서 표면을 깨끗하게 하고 건조시킨 후 무게를 정확하게 측정한다. 이때 전극 표면에 지문이 묻지 않도록 주의한다.

공학/기술| 2009.12.09| 4페이지| 1,000원| 조회(666)

산화, 환원, 패러데이법칙, hull cell, 화학공학실험2

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가압여과기에 의한 여과 실험 [결과보고서]

가압여과기에 의한 여과 실험(결과 보고서)? 과 목화학공학실험Ⅱ? 담당교수OOO 교수님? 실 험 조**? 조 원**********? 제 출 일20XX.XX.XX.요 약본 실험은 가압여과기 (filter press)의 조작방법을 이해하고 주어진 조건 하에서 여과 특성을 실험적으로 측정하는 실험이다. 이번 실험에서는 가압여과기에 의해서 실험값들을 측정하여야 하는데 실험실의 사정으로 가압여과기 대신 감압여과기로 측정하게 되어 완전한 실험값을 얻을 수 없었다. 본래의 실험은 cake를 통한 압력손실과 필터를 통한 압력손실의 합을 구하여 cake의 저항을 구하는 실험인데 우리는 감압여과기를 사용하여서 cake의 저항을 구할 수 없었다.퇴적된 cake의 이론적인 질량값과 우리가 실험에서 얻은 cake의 질량 값은 -1.828의 오차를 보였고, 고-액 슬러리를 여과 시켰을 때 평균시간은 수돗물만 여과시켰을 때 시간 보다 2배 이상 더 길었다.keyword가압여과기, Cake의 저항, 필터의 저항1. 실험목적..............022. 이론...023. 실험 장치 및 재료044. 실험 방법............045. 실험 결과 및 고찰056. 결론...06[1] 실험목적실험 19.가압여과기에 의한 여과 실험가압여과기(filter press)의 조작방법을 이해하고 주어진 조건 하에서 여과특성을 실험적으로 측정한다.[2] 이 론2.1 여과다공성의 막이나 층의 여과재(filter medium；거름재)를 통해 기체 또는 액체의 유동상만을 통과시켜 섞여 있는 고체 입자를 분리하는 일. 거르기라고도 한다. 보통 여과지(거름종이)를 적당한 깔때기에 끼워얹어 그 위에 액을 부어 여과한다. 분리할 수 있는 입자의 크기는 여과층의 구멍 크기에 따르므로 콜로이드 입자 등 몇 ㎛(1㎛=1μ) 이하의 미립자를 분리할 때는 한외여과를 하거나 원심분리시킨 다음 여과하기도 한다. 보통 여과 때에도 결이 고운 여과지를 사용하면 여과속도가 매우 늦어지기 때문에 흡인여과 또는 가압여과 등을 한다. 또 온도가 내려가 침전이 생기거나 점성도가 높아져 여과하기 힘들게 되는 경우에는 보온깔때기를 사용한다. 여과층에는 여과지 외에 헝겊·탈지면·석면·초벌구이판·모래·반융·유리판 등이 사용된다.2.2 가압여과기(pressure filter)가압여과기(pressure filter)는 일반적으로 연속적이 아닌 회분 여과에 사용되며, 슬러리에 직접 압력을 가하기 위해 높은 압력으로 조작한다. 연속식도 있으나 최근에는 회분조작을 자동화하여 순 연속 조작으로 하는 방법이 발달되고 있다.가압여과기에는 2가지가 있는데, 하나는 압착여과기로 필터프레스라고도 한다. 수평축에 슬러리 공급 쪽과 청징액 배출 쪽의 두 종류의 여과판을 하나씩 번갈아 늘어놓고 그 사이에 여과포를 쳐서 그 위에 찌꺼기를 형성시킨다.2.3 감압여과기(reduce pressure filter)감압플라스크에 감압장치를 연결해 플라스크내부를 감압시키고 플라스크에연결된 여과기 위의 여과물을 여과시키는 원리이다. 감압부(aspirator)로는 모터를 사용할 수도 있고 물을 사용할 수도 있다.깔대기를 이용한 여과법은 여과액이 중력에 의해 내려가는 원리로 여과가 되는 것이라면 감압여과장치는 여과기 아래쪽 플라스크 내부의 압력을 감소시켜 이 때 발생하는 여과액에 대한 흡인력을 이용하여 여과하는 장치이다.감압여과를 하게 되면 빠른시간 내에 많은 양을 여과 할 수 있고 완전한 여과가 가능하다.2.4 거름 종이 (Filter paper)액체나 기체를 통과시키면서 침전물이나 불순물을 선택적으로 걸러내기 위해 사용하는 종이이다.여과지는 흔히 거름종이라고 표현하기도 하는데, 용액 속에 들어 있는 침전물이나 불순물을 선택적으로 걸러내고 싶을 때 사용한다. 특히 어떤 용매에 대해 용해도가 서로 현격하게 다른 두 물질을 분리하는 데에 유용하게 쓰인다.여과지는 섬유들이 뒤엉켜 있는 종이로, 지름 0.005∼0.006㎜정도의 작은 구멍이 굉장히 많이 뚫려 있다. 물과 같은 용매, 그리고 용매에 녹아 있는 용질은 이 구멍을 통과할 수 있지만 크기가 큰 용질은 그 구멍 사이를 통과하지 못한다. 예를 들어, 물 분자와, Na+, Cl-는 매우 작아 여과지의 구멍을 통과할 수 있지만 모래알갱이는 그 크기가 커서 여과지를 통과하지 못하는 것이다2.5 압력손실압력손실는 cake를 통한 압력손실와 필터를 통한 압력손실의 합이다.는 다음과 같이 표시 된다.[1]U : 여액(filtrate)의 유출속도: 여액의 점도: cake의 질량: cake의 저항A : 여과되는 면의 면적,: 필터의 저항여액의 유출 속도는[2]V : 일정시간(t) 까지 모은 여액의 총 부피 이다.cake의 질량과 V의 관계는[3]압력손실은 고체입자가 섞여있지 않은 여액(본 실험의 경우 물)을 일정한 유속으로 통과 시켜 이때 필터 양단에 걸리는 압력차를 측정함으로써 결정할 수 있다.cake의 저항는 고-액 슬러리를 통과시킬 때 걸리는 압력을 측정함으로써 다음과 같이 결정된다.[2]와 [3]을 식[1]에 대입하면[4]일정시간(t) 까지 얻어진 여액의 부피(v) 와 이때의 압력()를 측정하면 식 [4]로부터 cake의 저항를 구할 수 있다.[3] 실험 장치 및 재료? Stopwatch? 150 mesh 체 1개? 여과장치? 1 ℓ 비커 3개? 2 ℓ 비커 1개? 분진마스크? 저울? 생석회 : 산소와 칼슘의 화합물로 백색의 결정이다. 공기 중에서 분해되며 물과 반응하면 발열하여 수산화칼슘을 생성한다. 석회비료, 건조제, 시멘트, 표백제등 다양한 용도로 쓰이며 알칼리성이 강해 흡입하면 위험하다. 실험 시 꼭 분진마스크를 착용하여 실험에 임하도록 한다.Fig. 1. Experiment equipment and filter paper.[4] 실험 방법1) 150 mesh 체를 이용하여 미립의 생석회 분말 5 g을 준비한다.2) 수돗물 500에 5 g의 생석회 분말을 넣고 유리막대로 저어 고-액 슬러리를 만든다.3) 필터를 여과기에 설치한다.4) 수돗물 2 ℓ를 필터를 통해 통과시켜 이에 걸린 시간과 압력을 측정한다.5) 만들어 놓은 고-액 슬러리를 잘 저은 후 필터에 통과시켜 압력이 4 kg/cm2가 될 때 슬러리공급을 중단하고 이때까지 걸린 시간과 필터를 통과한 물의 양을 측정한다.6) 필터를 여과기로부터 꺼내어 필터위에 퇴적된 cake를 확인하고 cake의 면적을 측정한다.[5] 실험 결과 및 고찰Table 1. The result of experiments filtered tap water

공학/기술| 2009.12.09| 8페이지| 1,000원| 조회(607)

가압여과기, 화학공학실험2, Cake의 저항, 필터의저항

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응집 원리 이해와 Jar tester을 이용한 응집 실험 [결과보고서]

응집 원리 이해와Jar tester을 이용한 응집 실험? 과 목화학공학실험Ⅱ? 담당교수OOO 교수님? 실 험 조**? 조 원***********? 제 출 일2007.04.22(결과 보고서)1. 요약2. 실험목적3. 이론4. 실험방법5. 실험 장치 및 재료6. 실험 결과 및 고찰요 약본 실험은 응집의 원리를 이해함으로써 인공적으로 만든 혼탁물을 정화시키는 실험이다. 첨가한 응집제의 양이 증가할수록 침강한 floc의 양 또한 증가하였다. 응집제의 양이 20 ㎖를 넣은 비커에서의 floc의 양이 가장 많고, pH는 가장 낮고, 온도는 가장 높았다. 부유물질과 응집제의 알루미늄 이온이 서로 응집해서 침강하는데, floc의 양이 커질수록 침강 속도도 빨라졌다. pH의 감소 원인은 응집제의 황산 이온으로 추정한다.keyword응집, 응집제, floc, 전기이중층, 다중교반기[1] 실험목적실험 14.Jar tester에 의한 응집실험무기 응집제의 첨가량에 따른 응집효과를 관찰하고 탁도계를 이용하여 응집에 의해 생성된 Floc의 침전 정도를 알아보는 실험이다.[2] 이 론1. 응집소수콜로이드는 용액 속에서 양 또는 음으로 대전(帶電)하고, 각 입자의 주변에 전기이중층(電氣二重層)을 형성하여 그 전기이중층 사이의 상호작용에 의해 반발되고 졸(sol) 속에 안정되어 있다. 이 콜로이드용액에 전해질을 가하면 전기이중층이 압축되어 입자는 서로 접근할 수 있게 되어 입자의 반데르발스의 힘이 반발력보다 크게 되면 콜로이드입자는 서로 집합하여 점차 커져서 침전한다.콜로이드입자가 띠는 하전과 반대부호의 원자가가 높은 이온일수록 응집에 대해 유효하게 작용한다. 전해질에 외에 대전이 다른 콜로이드, 예를 들면 황화비소졸과 수산화철졸은 혼합하기만 하여도 응집이 일어나는데, 이것을 상호응집이라고 한다.응집되면 액체 속의 입자는 일반적으로 침강속도가 빨라지므로, 이 현상은 침강을 촉진시키는 데 이용된다. 그래서 응집제를 침강촉진제 또는 침강제라고도 한다. 응집제는 화학조성상 두 가지로 크게 나눌 수 있다. 첫 번째는 무기전해질로서 소석회(수산화칼슘)·백반·염화알루미늄·산철(Ⅲ)·황산철(Ⅱ) 등이 이에 속한다. 이들은 액체 속의 입자의 표면전위(表面電位)를 거의 0에 가깝게 하며 그때까지 존재하던 입자상호간의 전기적 반발력을 없애 줌으로써 응집을 일으킨다. 두 번째는 유기고분자화합물로 녹말류나 폴리아크릴아미드와 그 유도체 등이 이에 속한다.녹말은 콜로이드의 증감작용(增減作用)에 의하여 응집을 일으키는데 폴리아크릴아미드 및 그 유도체는 입자에 흡착된 분자가 다리걸침작용에 의해 서로 입자를 끌어당긴다고 생각된다. 대부분의 경우 위의 두 가지 응집제를 함께 사용하면 효과가 더욱 크다.2. Floc고체 미립자가 분산되어 있는 액체를 현탁액 또는 서스펜션이라고 한다. 이 상태의 고체 미립자가 약제에 의하여 서로 응집되어 보다 큰 집합물을 형성할 때 이를 플록이라고 한다. 보통 0.1μ 이상의 입자가 응집한 집합물을 플록이라고 하는데 경우에 따라서는 이보다 작은 콜로이드 입자가 응집한 집합물을 가리키기도 한다.이들 고체 미립자를 응집시켜 플록을 형성하는 약제를 응집제라고 한다. 여러 가지 응집제 중 가장 효과가 뛰어난 것은 고분자 응집제이다. 공장폐수의 처리나 용수의 정화 등 물속에 부유하는 각종 고체 미립자를 접착·응집시켜 플록을 형성한 후 침전·여과하는 조작이 행해진다.3. 전기이중층두 물질간의 경계에서 전기장이 존재하는 분자 크기의 영역을 전기이중층이라 부른다. 그 물질들은 반드시 전자·이온·전하가 분리 되어 있는 분자(극성분자)와 같은 전기적으로 대전된 입자를 각각 포함하고 있어야 한다. 전기이중층에서는 반대로 대전된 입자들이 서로 끌어당겨서 각 물질의 표면으로 모이려는 경향이 있으나, 각 입자의 유한한 크기에 의하거나 대전된 입자들을 둘러싸고 있는 중성분자들에 의해 분리된 채로 남아 있게 된다. 2개의 분리된 반대 극성의 전하들 사이의 정전인력(靜電引力)이 경계면 사이에 전기장을 생기게 한다.전기이중층 내부에 형성된 전기장은 상(相)의 경계에서 일어나는 물리·화학적 과정들에 중요한 영향을 미친다. 예를 들면 화학전지(화학 반응으로부터 전류를 발생시키거나 그 역의 작용을 하는 장치)에서는 기본적인 과정이 금속 전극과 용액 사이의 전자의 이동이며 접촉면에서 전기장 세기의 작은 변화가 전자 흐름의 정도(전류)에 큰 변화를 준다 (→ 전해전지). 접촉면 사이의 전기장 세기에 대한 고려는, 용액으로부터 금속의 침전이나 금속 전극의 용해와 같이 전극-용액 경계에서의 물질의 이동이 요구되는 산업적 과정에서도 또한 중요하다. 전기 이중층의 개념은 액체 매질에서의 고체의 운동, 예를 들어 용액에서 산란되는 콜로이드 입자 또는 고정된 고체를 따라 움직이는 액체(예를 들면 모세관을 통한 액체의 흐름)와 관련된 방대한 전기적 현상을 이해하는 데 필수적이다.Fig. 1. The electrical double layer.[3] 실험 방법① 응집제인 황산알루미늄 1g 을 100 ㎖의 증류수에 넣고 잘 저었다.② 황산알루미늄 희석 용액으로부터 1, 2, 5, 10, 15, 20 ㎖을 취하여 시험관에 넣었다. 1, 2, 5 ㎖가 들어 있는 시험관에는 증류수를 가하여 10 ㎖로 만들었다.③ 휴믹산 0.1 g을 각 6개의 비커에 채우고 대표적인 비커 1개에 대하여 온도 및 pH 를 측정한다.④ 다중교반기를 약 120 rpm으로 급속 교반시키고 시험관의 희석된 응집제 수용액을 순서대로 첨가한다. 시약 첨가 후 약 1분간 급속 교반시킨다.(300 rpm).⑤ 교반 속도를 늦추어 30 rpm으로 약 20분간 완속 교반을 시키고, 5분 간격으로 응집제의 크기를 비교한다.⑥ 완속 교반이 끝나면 교반 날개를 들어 올리고 floc이 침강하도록 한다. 15분간 침강 시킨 후 물의 온도를 측정하고 비커의 중간에서 샘플을 채취하여 pH를 측정한다.[4] 실험 장치 및 재료응집제황산알루미늄[aluminium sulfate]화학식 Al2(SO4)3. 무수물(無水物)과 6·10·16·18·27수화물이 있는데 상온에서는 18수화물이 가장 안정하다. 무색의 결정(結晶)으로서 물, 산, 알칼리에 녹는다. 매염제(媒染劑), 포말소화제(泡沫消火劑)), 의약품, 응집제 등으로 쓰인다. 응집제 주입률은 일반적으로 10~100ppm의 범위로 사용된다. 응집반응의 최적 pH는 6.0~7.0이다.pH meterpH 미터는 크게 검출부와 지시부로 구성되어 있는데, 검출부는 유리전극과 비교전극으로부터 기전력을 검출하는 일을 하며, 지시부는 검출부에서 검출한 기전력을 pH로 알려주는 역할을 한다.pH 미터는 사용 전에 먼저 유리전극을 물에 몇 시간 동안 넣어 두어야 한다. 사용할 때는 pH 미터의 전원을 켠 후 잠시 기다렸다가 유리전극을 물로 씻고 살짝 닦아낸다. pH 미터의 유리전극은 매우 예민하므로 손상이 가지 않도록 부드러운 티슈 등으로 살짝 닦아야 한다. 다음으로 pH를 정확히 알고 있는 표준용액에 몇 분간 담그고, pH 미터에서 표준용액의 pH를 지시한 값이 맞지 않으면 이를 조절한다. 예를 들어, pH 4인 표준 용액에 유리 전극을 담갔더니 pH 미터가 pH 3.8이라고 지시했다면 이를 4.0으로 수정하여 pH 미터가 ‘이 용액의 pH는 4.0이다.’라고 인식하도록 하는 것이다. 다시 전극을 물로 씻고 살짝 닦아낸 다음 pH를 알고자 하는 용액에 담그고 안정적인 pH값이 지시될 때까지 기다려 그 값을 읽는다.

공학/기술| 2009.12.09| 7페이지| 1,000원| 조회(951)

응집, 전기이중층, 응집제, Jar tester, 화학공학실험2, floc

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가압여과기에 의한 여과 실험 [예비보고서]

가압여과기에 의한 여과 실험(예비 보고서)? 과 목화학공학실험Ⅱ? 담당교수OOO 교수님? 실 험 조**? 조 원**********? 제 출 일20XX.XX.XX.[1] 실험목적실험 19.가압여과기에 의한 여과 실험가압여과기(filter press)의 조작방법을 이해하고 주어진 조건 하에서 여과특성을 실험적으로 측정한다.[2] 이 론2.1 여과다공성의 막이나 층의 여과재(filter medium；거름재)를 통해 기체 또는 액체의 유동상만을 통과시켜 섞여 있는 고체 입자를 분리하는 일. 거르기라고도 한다. 보통 여과지(거름종이)를 적당한 깔때기에 끼워얹어 그 위에 액을 부어 여과한다. 분리할 수 있는 입자의 크기는 여과층의 구멍 크기에 따르므로 콜로이드 입자 등 몇 ㎛(1㎛=1μ) 이하의 미립자를 분리할 때는 한외여과를 하거나 원심분리시킨 다음 여과하기도 한다. 보통 여과 때에도 결이 고운 여과지를 사용하면 여과속도가 매우 늦어지기 때문에 흡인여과 또는 가압여과 등을 한다. 또 온도가 내려가 침전이 생기거나 점성도가 높아져 여과하기 힘들게 되는 경우에는 보온깔때기를 사용한다. 여과층에는 여과지 외에 헝겊·탈지면·석면·초벌구이판·모래·반융·유리판 등이 사용된다.2.2 가압여과기(pressure filter)가압여과기(pressure filter)는 일반적으로 연속적이 아닌 회분 여과에 사용되며, 슬러리에 직접 압력을 가하기 위해 높은 압력으로 조작한다. 연속식도 있으나 최근에는 회분조작을 자동화하여 순 연속 조작으로 하는 방법이 발달되고 있다.가압여과기에는 2가지가 있는데, 하나는 압착여과기로 필터프레스라고도 한다. 수평축에 슬러리 공급 쪽과 청징액 배출 쪽의 두 종류의 여과판을 하나씩 번갈아 늘어놓고 그 사이에 여과포를 쳐서 그 위에 찌꺼기를 형성시킨다.2.3 감압여과기(pressure filter)감압플라스크에 감압장치를 연결해 플라스크내부를 감압시키고 플라스크에연결된 여과기 위의 여과물을 여과시키는 원리이다. 감압부(aspirator)로는 모터를 사용할 수도 있고 물을 사용할 수도 있다.깔대기를 이용한 여과법은 여과액이 중력에 의해 내려가는 원리로 여과가 되는 것이라면 감압여과장치는 여과기 아래쪽 플라스크 내부의 압력을 감소시켜 이 때 발생하는 여과액에 대한 흡인력을 이용하여 여과하는 장치이다.감압여과를 하게 되면 빠른시간 내에 많은 양을 여과 할 수 있고 완전한 여과가 가능하다.2.4 압력손실압력손실는 cake를 통한 압력손실와 필터를 통한 압력손실의 합이다.는 다음과 같이 표시 된다.[1]U : 여액(filtrate)의 유출속도: 여액의 점도: cake의 질량: cake의 저항A : 여과되는 면의 면적,: 필터의 저항여액의 유출 속도는[2]V : 일정시간(t) 까지 모은 여액의 총 부피 이다.cake의 질량과 V의 관계는[3]압력손실은 고체입자가 섞여있지 않은 여액(본 실험의 경우 물)을 일정한 유속으로 통과 시켜 이때 필터 양단에 걸리는 압력차를 측정함으로써 결정할 수 있다.cake의 저항는 고-액 슬러리를 통과시킬 EO 걸리는 압력을 측정함으로써 다음과 같이 결정된다.[2]와 [3]을 식[1]에 대입하면[4]일정시간(t) 까지 얻어진 여액의 부피(v) 와 이때의 압력()를 측정하면 식 [4]로부터 cake의 저항를 구할 수 있다.[3] 실험 방법1) 150 mesh 체를 이용하여 미립의 생석회 분말 10 g을 준비한다.2) 수돗물 1 ℓ에 10 g의 생석회 분말을 넣고 유리막대로 저어 고-액 슬러리를 만든다.3) 필터를 여과기에 설치한다.4) 수돗물 2 ℓ를 필터를 통해 통과시켜 이에 걸린 시간과 압력을 측정한다.

공학/기술| 2009.12.09| 4페이지| 1,000원| 조회(674)

가압여과기, 화학공학실험2, Cake의 저항, 필터의 저항

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응집 원리 이해와 Jar tester을 이용한 응집 실험 [예비보고서]

Jar tester을 이용한 응집 원리 이해(예비 보고서)과 목화학공학실험Ⅱ담당교수OOO 교수님실 험 조**조 원**************제 출 일20XX.XX.XX[1] 실험목적실험 14.Jar tester에 의한 응집실험무기 응집제의 첨가량에 따른 응집효과를 관찰하고 탁도계를 이용하여 응집에 의해 생성된 Floc의 침전 정도를 알아보는 실험이다.[2] 이 론1. 응집소수콜로이드는 용액 속에서 양 또는 음으로 대전(帶電)하고, 각 입자의 주변에 전기이중층(電氣二重層)을 형성하여 그 전기이중층 사이의 상호작용에 의해 반발되고 졸(sol) 속에 안정되어 있다. 이 콜로이드용액에 전해질을 가하면 전기이중층이 압축되어 입자는 서로 접근할 수 있게 되어 입자의 반데르발스의 힘이 반발력보다 크게 되면 콜로이드입자는 서로 집합하여 점차 커져서 침전한다.콜로이드입자가 띠는 하전과 반대부호의 원자가가 높은 이온일수록 응집에 대해 유효하게 작용한다. 전해질에 외에 대전이 다른 콜로이드, 예를 들면 황화비소졸과 수산화철졸은 혼합하기만 하여도 응집이 일어나는데, 이것을 상호응집이라고 한다.응집되면 액체 속의 입자는 일반적으로 침강속도가 빨라지므로, 이 현상은 침강을 촉진시키는 데 이용된다. 그래서 응집제를 침강촉진제 또는 침강제라고도 한다. 응집제는 화학조성상 두 가지로 크게 나눌 수 있다. 첫 번째는 무기전해질로서 소석회(수산화칼슘)·백반·염화알루미늄·산철(Ⅲ)·황산철(Ⅱ) 등이 이에 속한다. 이들은 액체 속의 입자의 표면전위(表面電位)를 거의 0에 가깝게 하며 그때까지 존재하던 입자상호간의 전기적 반발력을 없애 줌으로써 응집을 일으킨다. 두 번째는 유기고분자화합물로 녹말류나 폴리아크릴아미드와 그 유도체 등이 이에 속한다.녹말은 콜로이드의 증감작용(增減作用)에 의하여 응집을 일으키는데 폴리아크릴아미드 및 그 유도체는 입자에 흡착된 분자가 다리걸침작용에 의해 서로 입자를 끌어당긴다고 생각된다. 대부분의 경우 위의 두 가지 응집제를 함께 사용하면 효과가 더욱 크다.2. Floc고체 미립자가 분산되어 있는 액체를 현탁액 또는 서스펜션이라고 한다. 이 상태의 고체 미립자가 약제에 의하여 서로 응집되어 보다 큰 집합물을 형성할 때 이를 플록이라고 한다. 보통 0.1μ 이상의 입자가 응집한 집합물을 플록이라고 하는데 경우에 따라서는 이보다 작은 콜로이드 입자가 응집한 집합물을 가리키기도 한다.이들 고체 미립자를 응집시켜 플록을 형성하는 약제를 응집제라고 한다. 여러 가지 응집제 중 가장 효과가 뛰어난 것은 고분자 응집제이다. 공장폐수의 처리나 용수의 정화 등 물속에 부유하는 각종 고체 미립자를 접착·응집시켜 플록을 형성한 후 침전·여과하는 조작이 행해진다.3. 전기이중층두 물질간의 경계에서 전기장이 존재하는 분자 크기의 영역을 전기이중층이라 부른다. 그 물질들은 반드시 전자·이온·전하가 분리 되어 있는 분자(극성분자)와 같은 전기적으로 대전된 입자를 각각 포함하고 있어야 한다. 전기이중층에서는 반대로 대전된 입자들이 서로 끌어당겨서 각 물질의 표면으로 모이려는 경향이 있으나, 각 입자의 유한한 크기에 의하거나 대전된 입자들을 둘러싸고 있는 중성분자들에 의해 분리된 채로 남아 있게 된다. 2개의 분리된 반대 극성의 전하들 사이의 정전인력(靜電引力)이 경계면 사이에 전기장을 생기게 한다.전기이중층 내부에 형성된 전기장은 상(相)의 경계에서 일어나는 물리·화학적 과정들에 중요한 영향을 미친다. 예를 들면 화학전지(화학 반응으로부터 전류를 발생시키거나 그 역의 작용을 하는 장치)에서는 기본적인 과정이 금속 전극과 용액 사이의 전자의 이동이며 접촉면에서 전기장 세기의 작은 변화가 전자 흐름의 정도(전류)에 큰 변화를 준다 (→ 전해전지). 접촉면 사이의 전기장 세기에 대한 고려는, 용액으로부터 금속의 침전이나 금속 전극의 용해와 같이 전극-용액 경계에서의 물질의 이동이 요구되는 산업적 과정에서도 또한 중요하다. 전기 이중층의 개념은 액체 매질에서의 고체의 운동, 예를 들어 용액에서 산란되는 콜로이드 입자 또는 고정된 고체를 따라 움직이는 액체(예를 들면 모세관을 통한 액체의 흐름)와 관련된 방대한 전기적 현상을 이해하는 데 필수적이다.Fig. 1. The electrical double layer.[3] 실험 방법① 응집제 1 g을 100 ㎖의 증류수에 넣고 잘 젓는다.② 응집제 희석 용액으로부터 1, 2, 5, 10, 15, 20 ㎖을 취하여 시험관에 넣는다. 1, 2, 5 ㎖가 들어 있는 시험관에는 증류수를 가하여 10 ㎖로 만든다.③ 금강물 100 ㎖를 6개의 비커에 채우고 대표적인 비커 1개에 대하여 온도 및 pH, 탁도를 측정한다.④ 다중교반기를 약 120 rpm으로 급속 교반시키고 시험관의 희석된 응집제 수용액을 순서대로 첨가한다. 시약 첨가 후 약 1분간 급속 교반시키며(300 rpm) 이때의 교반 시간과 교반 속도를 기록한다.⑤ 교반 속도를 늦추어 30 rpm으로 약 20분간 완속 교반을 하는 동안 처음 floc이 생기는 시간을 기록하고 5분 간격으로 응집제의 크기를 기록한다.⑥ 완속 교반이 끝나면 교반 날개를 들어 올리고 floc이 침강하도록 한다. 15분간 침강 시킨 후 물의 온도를 측정하고 비커의 중간에서 샘플을 채취하여 탁도, pH를 측정한다.

공학/기술| 2009.12.09| 4페이지| 1,000원| 조회(608)

응집, 전기이중층, 응집제, 화학공학실험2, floc, 다중교반기

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