การทดลองท 1Gas Absorption

อาจารยผควบคมการทดลอง ผชวยศาสตราจารย ไพบลย อนนาจตร

วตถประสงค1. เพอศกษาหลกการแยกออกจากแกสผสมโดยการดดซมเขาสของเหลว2. เพ อแสดงผลของอ ตราการไหลของแก สและของเหลวท มต อ pressure drop ใน packed column3. เพอศกษาความสมพนธระหวาง loading และ flooding กบอตราการไหลของแกสและของเหลวอปกรณ

Gas absorber column ขนาดเสนผาศนยกลาง 10 cm. บรรจดวย PVC Ranching rings ขนาด

1.4 x 1.4 cm. สวนสงของชวงทบรรจ packing สง 200 cm.วธการทดลอง1. ผสมแกส NH3 กบ air ใหมอตราสวน NH3/air ประมาณ 0.2% โดยปรมาตร ผานแกสผสมนจากสวนลางไปสสวนบนของ column ดวยอตราการไหลหนง (ประมาณ 400 ลตร/นาท) ทอณหภมหอง และความดน 1 บรรยากาศ2. ผานนำาลงจากสวนบนของ column สวนทางกบแกสผสมใน 1 ดวยอตราการไหลของนำาทเหมาะสม (ในชวง 6-8 ลตร/นาท)3. เมอถงจด equilibrium บนทกอตราการไหลของแกสเขา นำาเขา และ

column pressure drop4. เกบตวอยางนำาออกดานลาง 100 cc. แลวนำาไปวเคราะหหาความเขมขนของ NH3 ในนำานนดวยการกลนและการไทเทรต5. ทำาซำาจาก 1 ถง 4 ดวยอตราการไหลเดมของแกสผสม แตเปลยนอตรา

การไหลของนำาทคาตางๆ อก 1 คา6. ทอตราการไหลคงทคาหนงของนำา เปลยนอตราการไหลของ air ทคาตางๆ เพอศกษาการเกด loading, flooding และ pressure drop

7. ทำาซำาขอ 6 นสำาหรบอตราการไหลอนๆ ของนำาอก 2 คารายงาน1. จากผลการทดลองใน 4 และ 5 คำานวณหา

NA = rate of mass transfer of NH3, lb mole/hrNOG = overall number of transfer units based on gas phaseHOG = overall height of transfer unit based on gas phase, ftKG = overall mass transfer coefficient based on gas phase, lb mole/ft2-hr-unit mole fraction

2. วจารณและเปรยบเทยบผลการทดลองตางๆ ใน 5 และ 6ทฤษฎ

Absorption เป นกระบวนการ unit operation ซ ง เก ดการถายเทมวลระหวางเฟสแกสกบเฟสของเหลว โดยเฟสสมผสทงสองเกดขนในลกษณะการไหลสวนทาง การถายเทมวลของตวถกทำาละลายจะถายเทจากเฟสแกสไปสเฟสของเหลว การทำาใหเกดการสมผสระหวางเฟสจงมความสำาคญตอกระบวนการน เรามความจำาเปนจะตองเลอกใชชนดและขนาดของ packing ทเหมาะสมกบงาน ตวแปรทส ำาคญประกอบดวยขนาดของ column, อตราการไหลของแกสและของเหลว สงเหลานมผลตอประสทธภาพการทำางานของ column ซงสามารถศกษาไดจากความดนลดใน column และอตราการเกดการถายเทมวล ซ งวดไดในรปของ number of transfer unit และ height of transfer units.6. เอกสารอางอง

1. McCabe, Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill.

2. Treybal, Mass Transfer Operations, McGraw-Hill.

คำาถามหลงการทดลอง

1. จงเปรยบเทยบคา HOG จากผลการทดลองกบคา HOG จากแหลงขอมลอนๆ

………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..2. จงใหขอค ดท ส ำาค ญในการออกแบบแผ น support plate ของ

absorption tower………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..3. จงใหขอคดทสำาคญในการออกแบบและกำาหนดตำาแหนงการตดตงแผน

re-distributor………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………..4. ถาใช liquid flow rate ตำาเกนไปจะเกดปญหาอะไรขน………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..5. ในการท ำา absorption สามารถใช tower ได ท งชน ด packed

tower และ plate tower จงใหหลกเกณฑซงสามารถใชในการตดสนใจเลอกระหวาง tower ทงสองชนด

………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..

การทดลองท 2Tray Dryer

อาจารยผควบคมการทดลอง รองศาสตราจารย ดร.สภวรรณ ฏระวณชยกล

วตถประสงคเพอศกษากลไกการอบแหงและแฟกเตอรทมผลตออตราการอบแหง

ของเคร องอบแหงแบบถาด (Tray Dryer) ซงมการทำางานแบบงวด (batch) ทสภาวะบรรยากาศทฤษฎ

เครองอบแหงแบบถาดเปนเครองอบแหงทใชในการลดความชนของวสดแขง และมกพบไดทวไปในโรงงานอตสาหกรรมหลายประเภท เพราะการออกแบบสรางเครองไมยงยากและทำางานอบแหงไดด เครองอบแหงแบบถาดมกจะมบรเวณทใชอบแหงในหองสเหลยม ซงจะมขนาดเลกระดบหองทดลองไปจนกระทงหองขนาดใหญทสามารถบรรจของแขงเปยกเปนคนรถได เครองอบแหงแบบถาดจะเปนการอบแหงแบบงวดโดยของแขงเปยกจะถกนำาเขาไปอบแหง และเมอเสรจการอบแหงกจะถกนำาออกจากเครอง การอบแหงเกดขนโดยใชอากาศรอนพดผานผวหนาของแขงเปยกในถาด ซงจะเปนการอบแหงแบบสมผสตรง

สำาหรบการหาเวลาในชวงอตราอบแหงคงทสามารถหาไดดงน

โดยท tc = เวลาอบแหงในชวงอตราอบแหงคงท, s = ความสงหรอ

ความหนาของแขงเปยก, s = ความหนาแนนของแขงแหง, Ls = นำาหนกของแขงแหง = ssA = A = พนทการอบแหง, X1 = ปรมาณความชนทสภาวะเรมตน, Xc = ปรมาณความชนวกฤตครงท 1 = อตราการระเหย และ Rc = อตราอบแหงชวงคงทซง Rc หาไดดงน

สำาหรบการหาเวลาในชวงอตราอบแหงลดลงสามารถหาไดดงน

โดยท tf = เวลาอบแหงในชวงอตราอบแหงลดลง, Xc = ปรมาณความชนวกฤตคร งท 1, X2 = ปรมาณความชนทสภาวะสดทายของการอบแหง ดงนนเวลาอบแหงทงหมด tT หาไดจาก

สำาหรบอตราการถายโอนความรอนของระบบหาไดจาก

นนคอ

โดยท hy = สมประสทธการถายโอนความรอน ซงการหาสมประสทธการถายโอนความรอนเมออากาศรอนไหลพดผานผวหนาของแขงสามารถหาไดดงน

hy = 0.0204 G0.8

โดยท hy = สมประสทธการถายโอนความรอน (W/m2K), G = ความเรวอากาศเชงมวล (kg/m2hr), A = พนทหนาตดของแขงเปยกทสมผสแหลงความรอน, mv = อตราการระเหย, w = ความรอนแฝงทอณหภม T, T = อณหภมกระเปาะแหงและ Tw = อณหภมกระเปาะเปยก

ดงนนเวลาทงหมดของการอบแหงหาไดจาก

วธการทดลอง1. เตรยมทรายมาประมาณ 200 กรม พรมนำาลงไปเลกนอยคลกจน

กระทงทรายมความชนเทากนตลอด2. เททรายลงในถาดเกลยทรายบนถาดใหมความหนาเทากนตลอด

พนทหนาตดของถาด3. เป ดสวทชพดลมขนาดใหญหรอโบลเวอร (blower) เพอให

อากาศไหลผานทอในสดสวนการเปดท 75% opening พรอมกนนนใหปรบเครองทำาความรอน (heater) จนกระทงไดอณหภม TDB เปน 90C รอสกครแลวจงนำาถาดเขาไปในตอบแหง ชงนำาหนกทรายในถาด จบเวลา

และชงนำาหนกของทรายในถาดทกๆ 3 นาท จนกระทงนำาหนกของทรายในถาดไมเปลยนแปลงอกตอไป

4. ทำาการทดลองซ ำาก บขอ 1 ถง 3 แตปรบอณหภม TDB ใหได 75C, 60C ตามลำาดบ ทำาการทดลองซำากบขอ 1 ถง 4 แตปรบใหอากาศไหลผานในทอท 50% openingผลการทดลอง

1. พลอตกราฟระหวางอตราอบแหงเทยบกบปรมาณความชนเฉลย ทอณหภมอากาศทางเขาเปน 60C, 75C และ 90C ตามลำาดบ โดยใหอากาศไหลผานในทอทสภาวะการเปดเปน 75%, 50% opening ตามลำาดบ

2. เปรยบเทยบคา tc, tf, tT ทไดจากการทดลองและคาทไดจากการแทนคาในสมการท (1)(3) , (9) ทานคดวาแฟกเตอรตางๆ ทมผลตอการทดลองเร องนไดแกอะไรบาง

เอกสารอางอง1. McCabe-Smith “Unit Operation of Chemical”. 3rd ed.,

McGraw-Hill Japan, 1976.2. จไรวลย รตนะพสฐ การถายโอนมวลและหลกปฏบตการเฉพาะหนวย“

พนฐาน ภาควชาวศวกรรมเคม ”คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร 2546.

คำาถามหลงการทดลอง

1. จากการทดลองในการทดลองในชวงตนทำาไมตองทำาการเกบขอมลนำาหนกของวสดในชวงเวลาสนๆ

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..2. ในการอบแหงวสดแบงเปนชวงอตราการอบแหงคงท และอตราการอบ

แหงลดลงจากการทดลองมชวงอะไรบาง อธบาย……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..3. องคประกอบทมผลตอการอบแหงไดแกอะไรบาง อธบาย……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………..

4. ยกตวอยางชนดของเคร องอบแหง 3 ตวอยาง พรอมอธบายขอดและ/หรอขอเสยของเครองอบแหงชนดนนเมอเทยบกบเครองอบแหงแบบถาด

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………..5. วสดตางชนดกนจะมอตราการอบแหงเหมอนกนหรอไม เพราะอะไร……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

การทดลองท 3การระเหยเครองเดยว (Single Effect Evaporation)

อาจารยผควบคมการทดลอง ดร.พรศร แกวประดษฐ

1. วตถประสงค1.1 เพอใหเกดความเขาใจในกลไกการทำาระเหยดวยเครองระเหย

แบบเดยว และสามารถใชแผนภม Durhing และ Enthalpy – Concentration diagram ไดอยางถกตอง

1.2 เพอศกษาผลของคาความดนเครองระเหย คาความดนของไอนำาและคาความเขมขนเรมตนของสารละลายทมผลตอคา Boiling Point Evaporation (BPE)

1.3 เ พ อ ห า ค า Evaporator capacity แ ล ะ Evaporator economy ของระบบได

2. บทนำาการระเหยเปนการลดปรมาณตวทำาละลาย โดยใหความรอนเพอให

เกดการระเหยตวทำาละลายออกจากสารละลาย ซงสารละลายทตองการเพมความเขมขนในกระบวนการระเหยมกจะประกอบดวยตวทำาละลายทระเหยไดงายและตวถกละลายทไมระเหย โดยทวไปกระบวนการระเหยมกถกนำาไปใชเพอใหไดสารละลายทเขมขนขน (thick liquor) และจะทงไอของตวทำาละลายทระเหยออกมา เชน การผลตนำาผลไมเขมขน การผลตนำาตาล เปนตน แตในบางอตสาหกรรมจะใชการระเหยเพอตองการไอของตวทำาละลายทระเหยออกมากไดเชนกน ในกระบวนการระเหยนนหากใหความรอนแกสารละลายอยางตอเนองแลว ความเขมขนทสภาวะสดทายของสารละลายในการระเหยจะเปนความเขมขนของระบบกอนทผลกจะเรมตกออกมา และหากยงไดรบความรอนตอ ในทสดจะเกดการตกผลก (crystallization) ออกจากสารละลาย เนองจากสภาวะอมตวยงยวดของสารละลายทำาใหเกดผลกนนเอง

เครองระเหยอาจจำาแนกไดหลายประเภทขนกบเกณฑทใชพจารณา เชน ลกษณะการถายโอนความรอน รปแบบการไหลของสารละลาย

เปนตน โดยเครองระเหยเหลานสามารถทำางานไดหลายแบบ เชน แบบครงเดยวผาน แบบสารละลายหมนเวยนกได สำาหรบการทำางานของระบบยงสามารถจดไดเปนแบบเครองเดยวหรอหลายเครองตออนกรมกไดเชนกน

3. ทฤษฎการระเหยเปนกระบวนการทเกยวของทงมวลและความรอน ซงมการ

ถายโอนไปพรอมๆ กน สำาหรบปรมาณความรอนหรออตราความรอนทถายโอนในเครองระเหยเครองเดยวสามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

q =UAT = UA (Ts - T1)(1)

โดยทq = ปรมาณการถายโอนความรอนU = สมประสทธการถายโอนความรอนรวม A = พนททใชในการถายโอนความรอน TS = อณหภมของไอนำาทปอนเขาสเครองระเหย T1 = อณหภมเดอดของสารละลาย T = ความแตกตางของอณหภมระหวางไอนำาและอณหภมเดอด

ของสารละลาย ในกระบวนการระเหยนน พบวาเมอความเขมขนสงขน มกสงผลให

อณหภมเดอดของสารละลายสงขนและสงกวาอณหภมเดอดของตวทำาละลายบรสทธทความดนนนๆ ปรากฏการณเชนนเรยกวาการเพมขนของอณหภมเดอด หรอการเกดระดบของอณหภมเดอด BPE (boiling-point elevation) แสดงถงความแตกตางของอณหภมเดอดของสารละลายกบตวทำาละลายบรสทธ ดงนน

BPE = TB – T (2)

โดยทTB คออณหภมเดอดของสารละลาย และ T คออณหภมเดอดของตวทำาละลายบรสทธ โดยทวไปมกพบวา BPE มกไมขนกบความดน การหาอณหภมเดอดของสารละลายสามารถหาไดจากการทดลอง หรอใชแผนภมเฮอรรง (Duhring chart) ได แผนภมนถกนำาเสนอในป ค.ศ. 1878 โดย Duhring ซงแผนภมเฮอรรงแสดงความสมพนธเชงเสนระหวางอณหภมเดอดของสารละลายและอณหภมเดอดของตวทำาละลายท

ความเขมขนคงทของระบบ รปท 1 แสดงตวอยางแผนภมเฮอรรงของระบบโซเดยมไฮดรอกไซด-นำาและสามารถพบไดในหนงสออางองหลายเลม สำาหรบไอทระเหยออกจากสารละลายนนมกอยในสภาวะไอรอนยวดยง โดยดกรความรอนยวดยงเทยบเทาคา BPE

รปท 1 แสดงตวอยางแผนภมเฮอรรง ของระบบโซเดย

มไฮดรอกไซด-นำา

4. การทดลอง1. ชดทดลอง : เครองระเหยทำาดวยแกว มการทำางานเปนแบบ

เครองเดยว (single-effect evaporator) ดงแสดงในรปท 2 โดยการหมนเวยนของระบบภายใน แหลงใหความรอนเครองระเหยคอไอนำา (steam) จากหมอตม (boiler) สำาหรบเครองระเหยนทำางานทสภาวะสญญากาศ

2. การทำางาน : 2.1 เตรยมสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 3 % และ 5% NaOH โดยนำาหนกปรมาณ 10-15 ลตร (นกศกษาควรเตรยมความเขมขนใหถกตองใหดทสด เพอผลการทดลองทด)

2.2 ปอนสารละลายเขาไปในเครองระเหยอยางชาๆ โดยควบคมใหสภาวะสญญากาศประมาณ 100, 150, 200, 250 และ 300 mm.Hg พรอมวดอณหภมและควบคมปรมาตรของของเหลวในเครองระเหย (hold-up volume of unit) ใหคงท

2.3 เปดเครองผลตไอนำา (Steam) โดยควบคมความดนไอนำาท 3 และ 5 psig รวมทงเปดนำาหลอเยน (Cooling water) 2.4 เมอสารละลายเรมเดอด ใหคอยๆ เตมสารละลายปอนอยางชาๆ โดยตองควบคมไมใหสารละลายเดอดลนเขาไปในคอนเดนเซอร โดยควบคมอตราปอนของไอนำาอยางชาๆ เชนกน พรอมกบควบคมระดบของสารละลายในเครองระเหยใหคงทเทาทจะทำาได

2.5 เกบขอมลดงตอไปนทกๆ 1 นาทจนระบบเขาสสภาวะคงท (Steady state)

- อณหภมของเครองระเหย- ความดนของเครองระเหย- ความดนของไอนำา

2.6 เมอระบบเขาสสภาวะคงท (Steady state) ใหเกบขอมลดงน

- ปรมาณของ Condensate - ปรมาณของสารละลายปอน

2.7 หลงทำาการทดลองเสรจในแตละการทดลอง ใหทำาความสะอาดระบบโดยเทสารละลายออกจากระบบใหหมด และใสนำาสะอาดแลวเปดเครองใหทำางาน 10 นาทแลวจงเททง กอนเรมทำาการทดลองใหมทกครง

5. การปดเครองเมอเสรจการทดลองใหเทสารละลายออกจากระบบใหหมดแลว

ทำาความสะอาด จากนนใหใสนำาสะอาดแลวเปดเครองใหทำางานประมาณ 15 นาท แลวจงเททง (ทำา 2 ครง)

6. คำาถามกอนการทดลอง

รปท 2 เครอง ระเหยแบบเครองเดยว (Single – effect

evaporator)

1. แสดงตวอยางการคำานวณการเตรยมสารละลาย โซเดยมไฮดรอกไซด 5% NaOH โดยนำาหนกปรมาณ 15 ลตร………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....

2. จงดลมวลสารและดลพลงงานของเครองระเหยแบบเดยว………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....

………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....

3. ตวแปรควบคมมกตว อะไรบาง และเหตใดตองควบคมปรมาตรของของเหลวในเครองระเหย………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....………………………………………………………………………………………………………………....

7. ขอมลการคำานวณขนตำาในรายงานการทดลอง 1. ใหทำาดลมวลและพลงงานของระบบพรอมแสดงการคำานวณคา

ความเขมขนของผลตภณฑทได2. หาคา Evaporator capacity และ Evaporator

economy ของระบบได3. แสดงการคำานวณคา Boiling Point Elevation (BPE) ของ

สารละลาย4. จงหาอตราการถายโอนความรอนทตองใหแกสารละลายปอน (q)

8. คำาถามหลงการทดลอง (ใสในสวนวเคราะหผลการทดลองในรายงาน)

1. วตถประสงคของการทำางานเครองระเหยคออะไร และหนาทของไอนำา (steam) และนำาหลอเยน (cooling water) ในระบบคออะไร

2. ความเขมขนของผลตภณฑจะขนอยกบปจจยอะไรบาง อยางไร3. ปจจยใดบางทมผลตอคา Boiling Point Elevation (BPE)

ของสารละลาย อยางไร4. สภาวะการดำาเนนการใดทใหคาของ Evaporator capacity

และ Evaporator economy ดทสด

9. เอกสารอางอง1. จไรวลย รตนะพสฐ การถายโอนมวลและหลกปฏบตการเฉพาะ

หนวยพนฐาน, ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร 2546.

2. MaCabe W.L., Smith J.C., Harriot P., Unit Operations of Chemical Engineering, Seventh Edition, McGraw-Hill, 2005

การทดลองท 4Gas-Phase Mass Transfer Coefficient in a Wetted-

Wall Columnอาจารยผควบคมการทดลอง ดร.สธรรม สขมณ

วตถประสงค1. เพ อใหมความเขาใจกลไกของกระบวนการถ ายโอนมวลใน

wetted-wall column2. เพอหา Gas-phase mass transfer coefficient จากอตรา

การระเหยของนำาไปสอากาศใน wetted-wall column

ทฤษฎWetted-wall column เปนเครองมอทใชศกษากระบวนการถาย

โอนมวล ระหวางวฎภาคของเหลวและวฎภาคแกส มลกษณะเปนคอลมนซงวางอยในแนวดง ของเหลวไหลจากตอนบนลงมายงตอนลางของคอลมน ตามผนงดานใน สวนแกสอาจจะไหลในแนวเดยวกบของเหลว หรอไหลสวนทางขนไปจากตอนลางขนไปยงตอนบนของคอลมนกได ทศทางการถายเทมวลของสาร มทงจากของเหลวไปยงแกส และจากแกสไปยงของเหลว โดยทของเหลวไหลตามผนงดานในของคอลมน ดวยอตราการไหลไมสงนก ทำาใหความหนาของฟลมของเหลวมคานอยมาก จงสามารถประมาณไดวา พนทผวในการถายโอนมวล คอพนทผวดานในของคอลมนน

กรณการถายโอนมวลจากของเหลว (A) ไปยงแกส (B) แบบสวนทางกน โดยของเหลวเปลยนวฏภาคเปนไอทผวสมผส ของเหลว-แกส จากนนจงแพรผาน Boundary layer เขาไปยงวฏภาคแกส อตราการถายโอนมวลของของเหลวตอพนท (NA) ขนตอสมประสทธการถายโอนมวลในวฏภาคแกส (Gas-phase mass transfer coefficient, KG) และค า เฉล ยตลอดควา มยาวคอลมน ( ) ของผลตางระหวางความดนไอของของเหลวทผวสมผส (

) กบความดนสวนของของเหลวในวฏภาคแกส ( ) ดงน

mol/cm2-s หรอ mol/atm-cm2-s

คาเฉลย ทใช เปนคาเฉลย Logarithm ของผลตางระหวางความดนไอของของเหลวทผวสมผส กบความดนสวนของของเหลวในวฏภาคแกสทางตอนลาง และตอนบนของคอลมน

atm.

เมอ = atm.= atm.= ความดนไอทผ วของของเหลวทางตอนลางของ

คอลมน, atm= ความดนสวนของของเหลวในวฏภาคแกสทางตอน

ลางของคอลมน, atm= ความด นไอท ผ วของของเหลวทางตอนบนของ

คอลมน, atm= ความดนสวนของของเหลวในวฏภาคแกสทางตอน

บนของคอลมน, atmผลการศกษาของ Gilliland และ Sherwood1 พบวาการถาย

โอนมวลระหวางของไหล ซงไหลสวนทางกน ในคอลมนลกษณะน ตวเลขของเชอรวด (Sherwood's number, Sh) มคาขนอยกบ ตวแปรไรมต

2 ตว คอตวเลขเรยโนลด (Reynolds' number, Re) ของแกสเทยบกบผนงคอลมน และตวเลขของชมดท (Schmidt's number, Sc) ของแกส ความสมพนธดงกลาวปรากฏอยในหนงสออางอง

เมอ KG= สมประสทธการถายโอนมวลในวฏภาคแกส, mol/atm-cm2-sd = เสนผานศนยกลางของคอลมน = 1.70 cmR = คาคงทของแกส = 82.06 cm3-atm/mol-KT = อณหภมของระบบ, KD = สมประสทธ การแพรกระจายไอของของเหลวในแกส,

cm2/sV = ความเรวเฉลยของแกสในคอลมน, cm/s

= ความหนาแนนของแกส, g/cm3

= ความหนดสมบรณของแกส, g/cm-sอปกรณ ประกอบดวย

1. ทอแกวตงในแนวดง ขนาดเสนผานศนยกลางภายใน 1.7 ซม. ความยาว 63 ซม. สวนบนและสวนลางของทอแกวนมทอแกวขนาดเดยวกนยาว 60 ซม. ชวยทำาหนาทเปน calming sections

2. ป มนำา และถงพกนำาซงมสเกลบอกปรมาตร โดยถงพกทใชในการทดลองน มปรมาตร 1.3 ซม 3 ตอระดบ 1 ซม

3. แผน distributor สำาหรบกระจายนำาใหตกลงมาโดยรอบผวแกวดานใน

4. Heater และ Exchanger ควบคมอณหภมนำาและอากาศ ซงจะเขาสทอแกวใหมอณหภมใกลเคยงกนมากทสด

5. อากาศอดจาก compressor6. อปกรณวดอณหภมและความชนของอากาศ และ

อปกรณวดอณหภมของนำา

7. อปกรณวดอตราการไหลของนำาและอากาศ8. Manometer สำาหรบบอกความดนอากาศในทอแกว

วธการทดลอง 1. ตรวจสอบระบบทอนำา โดยปดวาลวทใชระบายนำาออก

จากระบบ เปดวาลวทใชจายนำาเลยงระบบในชวงเรมตน และจะปดวาลวตวนเมอนำาไหลในวนอยในระบบครบวงจรแลว

2. ป มนำาจากถงนำา ปรบอตราการไหลใหอยในชวงระหวาง 0.4 ถง 1 ลตร/นาท โดยพจารณาจากการไหลของนำาตามผนงดานในของคอลมนใหทวถงและมคลนนอยทสด และควบคมอตราการไหลของนำาใหมคาคงทตลอดการทดลอง

3. ผานอากาศดวยอตราการไหลตำาๆ คาหนงเขาสคอลมน ในทศทางสวนขนกบการไหลของนำา บนทกอตราการไหลของอากาศ และความดนของอากาศในคอลมน

4. ควบคมอตราการไหลของอากาศใหมคาคงท เมอตรวจสอบไดวาระบบเขาสภาวะคงตว (steady state) แลว (ประมาณ 15 - 20 นาท) บนทกอณหภม ความดน รวมทงจบเวลาและบนทกหาระดบนำาทลดลงในถงพก และความชนสมพทธของอากาศ อณหภมของนำา ททางเขาและทางออกของคอลมนโดยใหบนทกขอมลซำา 2 ครง

5. ปรบอตราการไหลของอากาศใหสงขน แลวทำาซำาตามขนตอนท 4 ดวยอตราการไหลของอากาศคาอนๆ อกอยางนอย 3 คา

ผลการทดลอง 1. จากขอมลทได คำานวณหา NA และ kG ทอตราการไหลของ

อากาศตางๆ2. ลงจดความสมพนธระหวาง Sh กบ Re ทง Sh ซงไดจากการ

ทดลอง และ Sh ซงคำานวณไดจากสมการของ Gilliland และ Sherwood บนกราฟ log-log เดยวกน อธบายความสมพนธระหวางสองคาน พรอมเปรยบเทยบและอธบายผลการทดลองกบสมการของ Gilliland และ Sherwood

3. ลงจดความสมพนธระหวาง k กบ Re ทง k ซงไดจากการทดลอง และ k ซงคำานวณไดจากสมการของ Gilliland และ Sherwood บนกราฟ log-log เดยวกน อธบายความสมพนธระหวางสองคาน พรอมเปรยบเทยบและอธบายผลการทดลองกบสมการของ Gilliland และ Sherwood

เอกสารอางอง1. Coulson, J.M., and Richardson, J.F.,

“Chemical Engineering”, Vol 2, Pergamon Press, 1968, pp.454-458.

2. Sherwood, T.K., Pigford, R.L. and Wilke, C.R., “Mass Transfer”, McGraw-Hill Book Co., 1975, pp.211-214.

3. Perry, R.H., and Green, D.W. “Chemical Engineers Handbook”, 7th edition, McGraw-Hill Book Co., 1999, pp.14-56 to 14-58.

4. Treybal, R. E., “Mass-Transfer Operations”, McGraw-Hill Book Co., 1955, pp. 50-51, 132, 192.

ขอแนะนำา1. ในการนำาเสนอผลการทดลองตามขอ 2 และ ขอ 3 ควร

วเคราะหขอมลเพอหาความสมพนธในรปแบบเดยวกนกบสมการของ Gilliland และ Sherwood เพอชวยในการอธบายและสรป

2. ควรมขอสรปยอยสำาหรบการนำาเสนอ ขอมลผลการทดลองแตละสวน และนำาขอสรปไปนำาเสนอในภาพรวม เปนขอสรปจากการทดลอง วจารณผลการทดลอง และบทคดยอ

3. การสรป และวจารณผลการทดลอง ควรมทมาจากเหตผลทางวชาการ แหลงอางอง

คำาถามหลงการทดลอง

1. ระหวางคอลมนแบบ Wetted-wall ในการทดลองนกบคอลมนแบบ Packed-bed ซงมขนาดและความยาวเทากน ปอนของเหลวและแกสเขาคอลมนแบบสวนทางดวยอตราการไหลเทากน คอลมนแบบใดมประสทธภาพในการถายโอนมวลมากกวาเพราะเหตใด

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2. การเพมความสงของคอลมนทใชในการทดลอง จะทำาใหสมประสทธ

การถายโอนมวลของนำาในอากาศเปลยนแปลงไปอยางไร…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3. การหาอตราการระเหยของนำาในคอลมน นอกจากวธการทระบไวใน

คมอปฏบตการแลว ยงมวธการอนซงไมตองวดคาอนเพมเตมนอกจากทกำาหนดใหบนทกอกหรอไม ทำาไดอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. เพอเพมความถกตองและแมนยำาในการหาสมประสทธการถายโอนมวลของนำาในอากาศ จากการทดลองครงน ควรปรบปรง/เปลยนแปลง/เพมเตม เครองมอทใชวดคาตางๆ อยางไรบาง

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

การทดลองท 5Liquid – Liquid Extraction

อาจารยผควบคมการทดลอง ผชวยศาสตราจารย ดร.ชญานช แสงวเชยร

1. วตถประสงค1. เพ อ ศ ก ษ า ถ ง ห ล กก า ร ส ก ด ข อ ง เ ห ล ว ด ว ยข อ ง เ ห ล ว ใ น Reciprocating Plate Extraction Column2. เพ อหา theoretical plate ของ column ท operation condition ตางๆ

2. บทนำาและทฤษฎExtraction is a process that separates components

based upon chemical differences rather than differences in physical properties. The basic principle behind extraction involves the contacting of a solution with another solvent that is immiscible with the original. The solvent is also soluble with a specific solute contained in the solution. Two phases are formed after the addition of the solvent, due to the differences in densities. The solvent is chosen so that the solute in the solution has more affinity toward the added solvent. Therefore mass transfer of the solute from the solution to the solvent occurs. Further separation of the extracted solute and the solvent will be necessary. However, these separation costs may be desirable in contrast to distillation and other separation processes for situations where extraction is applicable.

Flowsheet

Figure 1. Extraction Flowsheet for an Extractor ColumnA general extraction column has two input stream

and two output streams. The input streams consist of a solution feed at the top containing the solute to be extracted and a solvent feed at the bottom which extracts the solute from the solution. The solvent containing the extracted solute leaves the top of the column and is referred to as the extract stream. The solution exits the bottom of the column containing only small amounts of solute and is known as the raffinate. Further separation of the output streams may be required through other separation processes.Limitations

We must consider the under what extremes extraction can be used as separation process.

1. Suitable Solvent: Solvent partially soluble with the carrier. Feed components immiscible with the solvent. Solute is soluble in the carrier and at the same

time completely or partially soluble in the solvent.

Different densities than the feed components for a phase separation to facilitate and maintain the capacity of the extractor high.

Extremely high selectivity for the solute for the solvent to dissolve the maximum amount of solute and the minimum amount of the carrier.

Large distribution coefficient to reduce the theoretical number of stages contributing to a greater efficiency.

Low viscosity increases the capacity of the extraction column and does not allow for the settling rate of dispersion to be slow.

Chemically stable and inert toward other components of the system.

Low cost, nontoxic, and nonflammable.2. Equipment Interfacial tension and Viscosity. High interfacial tension and viscosity leads to

more power being supplied to maintain rapid mass transfer throughout the extraction process.

Low interfacial tension and viscosity leads to the formation of an emulsion.

3. Temperature preferred to be higher since solubility increases, but temperature not higher than the critical solution temperature.4. Pressure for condensed system must be maintained below the vapor pressure of the solutions such that a vapor phase will not appear and interrupt liquid equilibrium.5. Separation may only occur for compositions in the region between the feed composition and that apex of the carrier.

Ternary Phase Diagram

Figure 2. Phase diagram for a three component system

Figure 2, can be obtained experimentally by a cloud point titration. For example, a solution containing components A & C with some composition is made, and then component B is added until the onset of cloudiness due to the formation of a second phase occurs. Then the composition is know for the mixture of the three components and can plotted onto the ternary phase diagram. Tie lines are lines that connect points on the miscibility boundary. The tie lines may also be presented onto the ternary phase diagram from an experiment. A mixture may be prepared with composition that of point H (40% A, 40% C, 20% B) from Figure 2. If we allow it to equilibrate, then we can chemically analyze the final extract (E) phase and the raffinate (R) phase. Point F is a feed composition into the extractor while point S is the solvent feed to the extractor. Point H represents the composition of the two feeds at equilibrium. This point is determined by summing the feed (F) and solvent (S) compositions for each component. Points R and E are the compositions of the raffinate and extract from the unit, respectively, and the line between them forms the tie line. The tie lines move above and below this line based on the

relationship between the raffinate and the extract. Point P represents the plait point. At this point, only one liquid phase exists and the compositions of the two effluents are equal. The curve represented is the equilibrium between all three components. The area under the curve is the region where two liquid phases will exist. Above the curve, there will only be one liquid phase. If a line is drawn from F to E or from S to R, this will represent the operating line.

Figure 3. flowsheet for a desired water-acetone-toluene extraction: where A is water, B is toluene

and C is acetone

With the key components of liquid-liquid extraction discussed, the following general flowchart can be utilized for almost any process. Figure 3 we will assume that the feed (F) contains components A and C. A solvent (S) is introduced in such a way that it will extract C from the feed. The raffinate composition (R) is specified with respect to the recovery of C that is needed.

ตวอยางการคำานวณสำาหรบการสกดของเหลว-ของเหลว แบบไหลสวนทาง

จากแผนภาพท 3 กระแสตวทำาละลาย toluene (SN+1) ประกอบดวยสวนประกอบของ toluene และ acetone สวนกระแสปอน (F0) ประกอบดวยสวนประกอบของ water และ acetone การคำานวณหาจำานวนชน จะพจารณาสวนประกอบของ acetone ทถกถายโอนจาก F0

ไปยง SN+1

การดลมวลทงหมดของ acetone ทงระบบและชวงชนท n

เม อ F = kg of water/hr, S = kg of toluene/hr, y = mole fraction of acetone in S and x = mole fraction of acetone in F.

สมการท 2 คอ สมการ operating line ซงหาก y และ x คอนขางเจอจาง เสน operating line จะเปนเสนตรง จงสามารถหาจำานวนชนไดโดยการสรางเสน equilibrium line เทยบกบเสน operating line และหากเสนสมดล (equilibrium line) อยในชวงเจอจางกจะเปนเสนตรง แสดงดง Figure 4

Figure 4 equilibrium line vs. operating line

3. เครองมอ อปกรณ และสารเคมเครองมอ1. หอสกดสารขนาด 50 dia. x 1000 H (mm.)2. Extractor upper chamber 75 dia x 300 H

(mm.)3. Extractor lower chamber 75 dia x 300 H

(mm.)4. มอเตอร (induction) 100 V (a.c)

70 W1,500 rpm. (max)

5. Stroke 0 – 300 rpm. (variable)6. Stroke length 0 – 50 mm. (variable)7. Perforated plate จำานวน 33 plate มขนาดเสนผาศนยกลาง

50 mm. แตละ plate ถกเจาะร จำานวน 23 ร

8. Plate interval 25 mm.9. Pump (model GM-50) Motor Synchronous motor, 5 W Flow rate 9 - 50 ml/min

อปกรณ1. ขวดรปชมพขนาด 100 มลลลตร จำานวน 12 ใบ2. ขวดวดปรมาตรขนาด 50 มลลลตร จำานวน 3 ใบ3. ปเปตขนาด 5 มลลลตร + จกยาง จำานวน 1 อน4. Pyconometer ขนาด 25 มลลลตร จำานวน 2 อน5. ขวดนำากลน จำานวน 1 ใบ6. หลอดหยด จำานวน 1 อน7. กระบอกตวงขนาด 25 มลลลตร จำานวน 2 อน8. พาราฟลม

สารเคม1.นำากลน 20 ลตร2.acetone3.toluene

4. วธการทดลอง1. เตรยมสารละลาย acetone + นำา ใหมปรมาตร 50 ml ทความ

เขมขนของ acetone 1%, 3% และ 5% โดยปรมาตร2. ทำาการวดดชนหกเหของสารละลายทเตรยมในขอ 1 ดวยเครอง

refract meter ทอณหภมหอง เพอหา calibration curve โดย plot graph ระหวาง refractive index. vs. vol% acetone

3. เต ร ยมส า รละลา ย acetone + น ำา ท ค ว า ม เข มข นขอ ง acetone 5% โดยปรมาตร ปรมาณ 15 ลตร ผสมใหเปนเนอเดยวกนใน storage tank

4. เตรยม toluene ประมาณ 20 ลตร ใสใน storage tank5. ปอนสารละลาย acetone + นำา เขาไปในคอลมน พรอมทง

คอยๆ ปรบความเรว stroke เพอให plate ขยบขนลงทความเรวใดความเรวหนงเชนท 100 rpm. อานไดจากหนาปด tachometer รอจนกระทง acetone + นำา ทวม plate บนสดของคอลมน

6. ป อน toluene เข าส คอล มน จ ะพบว า lighter solution (toluene) จะแตกกระจายเปนเมด (drop) เปน dispersed phase

7. ใหท ำาการขยบ level glass เพอรกษาระดบของ interface ของ immiscible solution ทงสองใหอยในบรเวณตอนกลางของ upper chamber

8. รอประมาณ 5-10 นาท เพอใหระบบเขาส steady state เกบตวอยางของ aqueous solution ทจดไหลออกดานลางคอลมน

9. ทำาการปรบความเรวของ stroke เพมขนเปน 200 และ 300 รอบตอนาท แลวดำาเนนการทดลองตามหวขอท 7 จนกระทงสนสดการทดลอง บนทกผลการทดลองลงในตารางบนทกผล เมอจบการทดลองใหถาย toluene aqueous solution ลงใสในถงเกบแยกตางหากจากถงปอน ทำาความสะอาดเครองมอหลงการทดลอง

10. หา equilibrium line โดยการเตรยมสารละลาย acetone + นำา ใหมปรมาตร 25 ml ทความเขมขนของ acetone 1%, 2%, 3%, 4% และ 5% โดยปรมาตร แลวเตม toluene ปรมาตร 25 ml ลงไปผสม ทำาการสกดสารดงกลาวใน water bath vibration ทงไว 24

ชวโมง จะไดสารละลายสองสวนทแยกชนกน ทงสารละลายสวนบนไป และเกบสารละลายสวนทอยดานลางไปหาคาดชนหกเหของสารละลายดวยเครอง refract meter ทอณหภมหอง5. ผลการทดลอง

1. plot กราฟระหวาง1.1 wt% ของ acetone ใน aqueous solution vs.

Refractive index1.2 wt% ของ acetone ทถกสก ด vs. ความเรวของ

stroke2. สราง operating line และ equilibrium line เพ อหาค า

theoretical plate สำาหรบสภาวะทำางานตางๆ ทไดทำาการทดลอง3. หาความสมพนธระหวาง theoretical plate กบความเรวของ stroke4. วเคราะหวาประสทธภาพของหอสกดสารแบบ Reciprocating

Plate ขนอยกบตวแปรอะไรบาง และตวแปรเหลานมอทธพลอยางไร

ตารางบนทกผลการทดลอง

ความเรว

อตราการไหล Weight percent of acetone in

strokeOrganic

Aqueous

Organic Aqueous

(rpm) phase phase phase Phase Theoretical plate

(ml/min)

(ml/min)

ทางเขา(solve

nt)

ทางออก(extra

ct)

ทางเขา(feed)

ทางออก(raffinate)

100200300

6. เอกสารอางอง1.ชาครต ทองอไร. 2544. หลกปฏบตการเฉพาะหนวย 2, ภาควชา

วศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร

2. European Federation of Chemical Engineering Recommended Systems for Liquid Extraction Studies (1978).

3. http://vienna.che.uic.edu/teaching/che396/sepProj/Snrtem~1.pdf (accessed 29/05/07)

4.http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/conteqseparation9.htm#stage (accessed 01/05/07)

5. Instruction Manual of Liquid Counter Current extractor (model) KF-50, TOKYO RIKKAKIKAL CO, LTD, TOKYO, JAPAN.

คำาถามหลงการทดลอง

1. Theoretical plate มความสมพนธอย าง ไรต อความเร วของ stroke………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2. ต วแปรอะไรบางท ม ผลต อประสทธ ภาพของหอสก ดสารแบบ Reciprocating plate………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.ถาเลอกใช light phase และ heavy phase เปนเบนซนกบโทลอนจะสามารถทำาการสกดดวยวธนไดหรอไม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.ห า ก เ ล อ ก ใ ช light phase แ ล ะ heavy phase เ ป น tetrachloroethylene กบนำา จะมการเปลยนแปลงอยางไร………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5. จากการทดลอง Theoretical plate มากเกนกวา 33 plate จะมผลอยางไรตอการสกดแยก………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

การทดลองท 6บโอด, ปรมาณสารแขวนลอย

อาจารยผควบคมการทดลอง ดร.สนนาฏ จงคง

1. การวเคราะหบโอดการวเคราะหบโอด เปนการหาปรมาณออกซเจนทแบคทเรยตองการ

ใชในปฏกรยาการยอยสลายสารอนทรยในนำาเสย คาบโอด เปนคาทบอกคณลกษณะของนำานนๆ วามสารอนทรยปนเป อนอยมากนอยเพยงใด ถาบโอดมคานอย นำานนมการปนเป อนจากสารอนทรยนอย แตถามคาบโอดสง แสดงวามการปนเป อนจากสารอนทรยสง2. เครองมอและอปกรณ

1. ขวดบโอดขนาดความจ 300 มล. มจกปดสนทปากกวางบานออกส ำาหรบหล อน ำากล น ในขณะท ควบคมอณหภม ในต ควบคมอณหภม (incubator) ท 20C

2. ตควบคมอณหภมทอณหภม 20C มลกษณะคลายตเยนธรรมดา แตกตางกนตรงทสามารถ

ควบคมอณหภมใหคงทตลอดเวลา3. กระบอกตวงขนาด 5 ลตร สำาหรบใชในการเตรยมเจอจางนำา

ตวอยาง3. สารเคม

1. นำากลนบรสทธคณภาพสง ปราศจากคลอรน คลอรามน ความเปนดางความเปนกรดและ

สารอนทรย มทองแดงปนไดไมเกน 0.01 มก./ลตร2. สารละลายฟอสเฟตบฟเฟอร ละลายโปตสเซยมไดไฮโดรเจน

ฟอสเฟต (KH2PO4) 8.5 กรม ไดโปตสเซยมไฮโดรเจนฟอสเฟต (K2HPO4) 21.75 กรม ไดโซเดยมไฮโดรเจนฟอสเฟต (Na2HPO4. 7H2O) 33.4 กรม และแอมโมเนยมคลอไรด (NH4Cl) 1.7 กรม ในนำากลนประมาณ 500 มล. แลวเจอจางจนปรมาตรเปน 1 ลตร สารละลายนม pH 7.2

3. สารละลายแมกเนเซยมซลเฟต โดยเตรยมละลายแมกนเซยมซลเฟต (MgSO4.7H2O)

22.5 กรม ในนำากลนแลวเจอจางจนปรมาตรเปน 1 ลตร 4. สารละลายแคลเซยมคลอไรด โดยเตรยมละลายแคลเซยมคลอไรด (anhydrous CaCl2)

ทอบแหง 27.5 กรม ในนำากลนแลวเจอจางเปน 1 ลตร 5. สารละลายเฟอรคคลอไรด โดยเตรยมละลายเฟอรคคลอไรด

(FeCl3. 6H2O) 0.25 กรม ในนำากลนแลวเจอจางเปน 1 ลตร6. สารละลายโซเดยมซลไฟท 0.0125 โมล/ลตร โดยเตรยมละลาย

โซเดยมซลไฟท (Na2SO2) ทอบแหง 1.575 กรม ในนำากลนแลวเจอจางใหเปน 1 ลตร สารละลายนไมคงตว เตรยมเมอตองการใชเทานน

7. สารละลายกรดซลฟรกและโซเดยมไฮดรอกไซด 1 โมล/ลตร สำาหรบใชปรบคาพเอชใหเปนกลาง8. สารละลายแมงกานสซลเฟต เตรยมโดยละลายแมงกานสซลเฟต

เตตราไฮเดรต (MnSO4. 4H2O) 480 กรม หรอแมงกานสซลเฟตไดไฮเดรต (MnSO4. 2H2O) 400 กรม หรอแมงกานสซลเฟตโมโนไฮเดรต (MnSO4.H2O) 364 กรม ในนำากลนแลวเจอจางเปน 1 ลตร

9. สารละลายอลคาไลด-ไอโอไดด-อาไซด เตรยมโดยละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) 500 กรม และโซเดยมไอโอไดด (Nal) 135 กรม แลวเจอจางเปน 1 ลตร หลงจากนนเตรยมสารละลายโซเดยมอาไซด (NaN3) โดยละลายโซเดยมอาไซด 10 กรม ในนำากลน 40 มล. คนใหสารละลายจนหมด นำาไปเตมลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทเตรยมไวกอนแลว วางไวใหเยนกอนนำามาใช

10. กรดซลฟรกเขมขน11. นำาแปง (starch solution) เตรยมโดยละลายแปง (soluble

starch) 5 กรม ในนำากลนประมาณ 50 มล. เทใสลงในนำากลนซ งตมเดอด 800 มล. แลวเจอจางเปน 1 ลตร ตมใหเดอดตอไปอกประมาณ 3 นาท เตมกรดซาลไซลก (salicylic acid) 1.25 กรม เพอเกบไวนานๆ วางทงไวเยนกอนนำามาใชงาน

12. สารละลายมาตรฐานโปตสเซยมไดโครเมท 0.0042 โมล/ลตร เตรยมโดยละลายโปตสเซยมไดโครเมททอบแหงแลว 1.446 กรม ในนำากลนแลวเจอจางเปน 1 ลตร

13. สารละลายมาตรฐานโซเดยมไทโอซลเฟต 0.0125 โมล/ลตร เตรยมโดยละลายโซเดยมไทโอซลเฟต (Na2SO2. 5H2O) 6.205 กรม ในนำากลนทตมและรอใหเยนแลวเตมโซเดยมไฮดรอกไซด 0.4 กรม แลวเจอจางเปน 1 ลตร สารละลายน 1 มล. สมมลยกบออกซเจน 0.200 มก.4. การหาคาความเขมขนของสารละลายมาตรฐานโซเดยมไทโอซลเฟต

1. ละลายโปตสเซยมไอโอไดด (KI) 2 กรม ดวยนำากลนประมาณ 150 มล. ในขวดรปชมพขนาด 500 มล. เตมกรดซลฟรก (1+9) 10 มล. กรดซลฟรก (1+9) คอเจอจางกรดเขมขน 1 สวน ลงในนำากลน 9 สวน ปเปตสารละลายมาตรฐานโปตสเซยมไดโครเมต (0.0042 โมลตอลตร) ปรมาตร 20 มล. ใสลงในสารละลายทเตรยมไว วางไวในทมด 5 นาท

2. เตมนำากลนจนปรมาตร 200 มล. นำามาตเตรตกบสารละลายโซเดยมไทโอซลเฟต 0.0125 โมลตอลตร จนไดสเหลองออน เตมนำาแปง 1-2 มล. ตเตรตตอจนจดยต เปลยนจากสารละลายสน ำาเงนเปนไมมส คำานวณความเขมขนจากสตร

5. การเตรยมการทดลอง เนองจากตวอยางนำามคาบโอดสง จะตองวเคราะหโดยวธเจอจาง

สำาหรบในการทดลองนใชวธการเจอจางแบบปเปตโดยตรงในขวดบโอดขนาดปรมาตร 300 มล.

ตารางการเจอจางตวอยาง

การเจอจางแบบเปอรเซนต การเจอจางแบบปเปตโดยตรงในขวดบโอด 300 มล.

เปอรเซนตนำาตวอยาง

ชวงคาบโอด ปรมาตรนำาตวอยาง (มล)

ชวงคาบโอด

0.01 20,000-70,000

0.02 30,000-105,000

0.02 10,000-25,000

0.05 12,000-42,000

0.05 4,000-14,000

0.10 6,000-21,000

0.1 2,000-7,000

0.20 3,000-10,500

0.2 1,000-3,500

0.50 1,200-4,200

0.5 400-1,400 1 600-2,1001 200-700 2 300-1,0502 100-350 5 120-4205 40-140 10 60-210

10 20-70 20 30-10520 10-35 50 12-4250 4-14 100 6-21

100 0-7 300 0-7

จากตารางจะเหนวาถานำาตวอยางมคาบโอดชวงเกน 10 ขนไป จะตองทำาการเจอจางตวอยาง เพอใหเหมาะสมกบปรมาณออกซเจนในขวดบโอดการเตรยมนำาเจอจาง

โดยใชนำากลนเปาอากาศ โดยใชเคร องป มอากาศของตเลยงปลาประมาณ 1 ช ว โมง เพ อ ใหมปรมาณออกซเจนละลายในน ำาอ มต ว เนองจากในการทดลอง ปรมาณสารอาหารทจำาเปนสำาหรบแบคทเรยไดแก เหลก แมกนเซยม แคลเซยม อาจจะมปรมาณนอยไมเหมาะสมตอการดำารงชพของแบคทเรย จงตองมการเตมสารอาหารเหลานใหแกน ำา โดยเตม

สารละลายฟอสเฟตบพเฟอร 1 มล. เพอปรบพเอชของนำา แมกนเซยมซลเฟต 1 มล. แคลเซยมคลอไรด 1 มล และเฟอรกคลอไรด 1 มล.

สำาหรบตวอยางทจะนำามาวเคราะหบโอด จะตองตรวจสอบความเปนกรด - ดาง (pH) กอน โดยจะตองปรบใหเปนกลางคอประมาณ 7 โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 1 โมล/ลตร หรอกรดซลฟรก 1 โมล/ลตร และถาตวอยางนำามคลอรนตกคางอย จะตองกำาจดโดยใชโซเดยมซลไฟทเสยกอน แตโดยปกตคลอรนจะระเหยหมดถาทงไวประมาณ 1 ชวโมง

วธการเจอจาง1. ใชขวดบโอดขนาด 300 มล. จำานวน 2 ใบ2. เลอกปรมาตรตวอยางนำาตามชวงบโอดโดยประมาณ จากตาราง

การเจอจาง ตวอยางเชน ประมาณคาบโอดอยในชวง 2,000 มก/ลตร การเลอกชวงการเจอจางอาจเลอกได 2 ชวง ไดแกชวง 600 - 2,100 ใหปเปตตวอยางใสขวดบโอดทเตรยมไวขวดละ 1 มล. สวนชวง 1,200-4,200 ปเปตตวอยางใสขวดบโอดขวดละ 0.50 มล. โดยแตละขวดจะตองเขยนฉลากขางขวดใหชดเจน มฉะนนจะเกดการสบสนได

3. นำาขวดบโอดทเตรยมตวอยางไว ไปเตมนำาเจอจางทเตรยมไว ขณะเทนำาเจอจางใหตะแคงขวดแลวคอยๆ รนนำาเจอจางจนนำาเตมแคคอขวดใสอยาใหเกดฟองอากาศ (ถาลนจนถงสวนมวของขวดจะทำาใหปรมาตรผดไป) ถามฟองอากาศใชจกแกวเคาะเบาๆ ฟองอากาศจะหลดออกไป

4. ปดฝาขวดจะนำาลนขนมาเลกนอย เขยาแบบพลกมอเพอใหตวอยางผสมเปนเนอเดยวกน นำาขวดท 1 ไปวเคราะหหาปรมาณออกซเจนละลาย (DO1) สวนขวดท 2 นำาไปแชในตควบคมอณหภม ทอณหภม 20C เป นเวลา 5 วน เม อครบกำาหนด น ำาออกมาวเคราะหปรมาณออกซเจนละลาย (DO5)การคำานวณ

เมอ DO1 = ปรมาณออกซเจนละลายวนทเรมทดลอง DO5 = ปรมาณออกซเจนละลายวนท 5 ของการทดลอง

การวเคราะหปรมาณออกซเจนละลาย (dissolved oxygen, DO)

โดยวธไอโอโดเมตรกการหาปรมาณออกซเจนละลาย เพอตองการทราบปรมาณออกซเจน

ทมอยในตวอยางนำาททดลอง วธการวเคราะห อาจวดโดยการวดเครองวดปรมาณออกซเจน (dissolved oxygen meter, DO meter) หรอวเคราะหโดยวธไอโอโดเมตรก (iodometric method)

วธการวเคราะห1. จากตวอยางนำาในขวดบโอดปรมาตร 300 ซซ เปดจกขวด ปเปต

สารละลายมงกานสซลเฟต 2 มล. ใสลงไปโดยใหปลายปเปตจมในนำาเลกนอย และปเปตสารละลายอลคาไลด-ไอโอไดด-อาไซด ตามลงไปทนท 2 มล. โดยใหปลายปเปตจมอยใตตวอยางนำาเลกนอย

2. ปดจกระวงอยาใหมฟองอากาศตดอยขางขวด หากมฟองอากาศใหใชขวดเคาะเบาๆ ขางขวดฟองอากาศจะหลดออกมา

3. จบขวดโดยใหนวชกดอยบนฝาจก แลวเขยาเบาๆ แบบพลกมอขนลง สลบกนอยางนอย 15 ครง เพอใหสารเคมทำาปฏกรยากบออกซเจนอยางทวถง

4. ปลอยทงไวใหตกตะกอน ถามออกซเจนจะไดตะกอนสนำาตาล รอจนตกตะกอน นำาสวนใสดานบนประมาณ 100 มล.

5. คอยๆ เปดจก แลวเตมกรดซลฟรกเขมขนลงไป 2 มล. ระวงอยาใหปลายปเปตสมผสตวอยางนำา เนองจากกรดรวมกบนำาจะเกดความรอนและกรดจะกระเดนมาถกตวผทดลองได

6. ปดฝาจกเขยาแบบพลกมอกลบหลายๆ คร ง จนกระทงตะกอนละลาย จะไดสารละลายสเหลองของไอโอดน เราสามารถคำานวณหาปรมาณ O2 ละลายได โดยนำาสารละลายมาทำาการตเตรตดวยสารละลาย Na2S2O3

0.0125 โมล/ลตร 1 มล. ของ Na2S2O3 0.0125 โมล/ลตร จะท ำาปฏกรยาพอดกบออกซเจน 0.200 มก.

7. การตเตรตจากสารละลาย I2 ทเกดขนหลงจากเตมกรดซลฟรกเขมขน ตวงสารละลายมา 203 มล. ปรมาตรนแทนตวอยางนำาจรงๆ 200 มล. เนองจากตวอยางนำาถกแทนทดวยนำายาทงหมด 4 มล. (MnSO4 = 2 มล. Alkali = 2 มล.) ดงนนปรมาตรทนำามาตเตรตดวยสารละลายมาตรฐานโซเดยมไทโอซลเฟต 0.0125 โมล/ลตร ควรเท าก บ 200*300/(300-4) = 203 มล. ตเตรตจนไดสารละลายสเหลองออน เตมนำาแปง 1-2 มล. ตเตรตตอไปจนกระทงสนำาเงนหายไป

8. การคำานวณหาคาปรมาณออกซเจนละลาย สมมตทำาการตเตรตได 7 มล. เนองจาก

1 มล. ของ Na2S2O3 ปฏกรยาพอดกบ O2 = 0.200 มก.1 มล. Na2S2O3 สมมลยกบ O2 = 0.200 มก.7 มล. Na2S2O3 สมมลยกบ O2 = 0.200 x 7 มก.ในสารละลาย 200 มล. ม O2 = 0.200 x 7 มก.ในสารละลาย 1000 มล. ม O2 = ดงนนปรมาณออกซเจน = 7 มก./ลตร

วธการใชเครองชงMETTLER AE 200

1. ปดสวทช POWER STABILIZER2. เ ป ด ส ว ท ช เ ค ร อ ง เ พ อ WARM UP 1 ช ว โ ม ง ก อ น ก า ร CALIBRATION3. CALIBRATION (เมอเปดเครองชงใหมทกครง)

3.1 กด CONTROL BAR คางไวรอจนหนาจอปรากฏ CAL3.2 ปลอย CONTROL BAR หนาจอจะปรากฏ CAL…. ตามดวย CAL 100 (กระพรบ)3.3 เลอนปม CAL (ดวยปมขางเครองชง) ไปขางหลง รอจนหนาจอปรากฏ CAL3.4 เลอนปม CAL กลบมาทเดม

4. ทำาการชงได

หมายเหต เคร องชง METTLER AE 200 สามารถชงไดสงสด 200 กรม

ปรมาณสารแขวนลอย(Suspended solids)

สารแขวนลอย หมายถง สงเจอปนทมทงสารอนทรยและอนนทรย เปนของแขงทไมละลายนำาอยในรปตะกอนแขวนลอย

เครองมอและอปกรณ1. กระดาษกรองใยแกว No.GF/C2. Buchner funnel3. Suction apparatus4. Drying Oven 103-110C5. Desiccators6. Analytical balance7. กระจกนาฬกา

วธวเคราะห1. อบกระดาษกรองใหแหงท 103-110C ปลอยใหเยนทอณหภม

หองใน dedicator ชงหานำาหนก2. เลอกปรมาณตวอยางนำาทเหมาะสม3. วางกระดาษกรองลงใน Buchner funnel ซงตออยกบเครอง suction4. ใชนำากลนฉดกระดาษกรองใหเปยก เพอใหตดแนนกบ funnel5. เทตวอยางนำาตามปรมาณทตองการผานกระดาษกรอง โดยอาศยแรงดงดดชวย6. ใชนำากลนฉดลางของแขงทอยขาง funnel จนหมด รอจนแหง

7. ปดเคร อง suction ใช forceps คบกระดาษกรองใสกระจกนาฬกา นำาไปอบในตอบ

103 - 110C ประมาณ 1 ชวโมง 8. ปลอยใหเยนเทาอณหภมหองใน dedicator แลวชงหานำาหนกท

เพมขนการคำานวณ

คำาถามหลงการทดลอง

1. ในการวเคราะหบโอด เราพจารณาตวอยางนำาอยางไร วาจะตองเจอจางหรอไม

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.จงอธบายความหมายของคำาตอไปน

DO. Dissolved Oxygen……………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………DO1………………………………………………………………………………………………………DO5………………………………………………………………………………………………………ปรมาณออกซเจนละลาย (DO) ม ผลตอระบบบำาบดหรอไม เพราะเหตใด

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3. จงอธบายทมาของสตรทมาของการคำานวณ (2 คะแนน)

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. ถาผลการวเคราะหนำาออกจากระบบบำาบดแลว มคาบโอด 300 mg/l คาสารแขวนลอย 500 mg/l นกศกษาคดวานำาเสยนสมควรปลอยทงออกจากโรงงานหรอไม และถาปลอยทงออกไปจะมผลอยางไรตอระบบนเวศนบาง …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

การทดลองท 7

Thin Film Evaporationอาจารยผควบคมการทดลอง ดร.สรสวด กงสนนท

1. วตถประสงค1. เพอศกษาหลกการระเหยแบบเกลยฟลมใหบาง (Thin Film Evaporation)2. เพอศกษาตวแปรทมผลตออตราการระเหย และประสทธภาพของ

การระเหย เชน อณหภม ความเรวของใบกวน อตราการปอนสาร เปนตน2. การระเหย

การระเหย คอปรากฏการณทของเหลวเปลยนสถานะเปนไอ โดยอาศยการถายเทความรอน (Heat Transfer) ซงมการเดอดเกดขน ในอตสาหกรรมเคมการระเหยเปนปฏบตการ (Operation) สำาหรบผลตสารละลายเขมขน จากสารละลายเจอจางทมตวทำาละลาย (Solvent) ปนอยมาก (มกจะเปนนำา) ดวยวธการระเหยตวทำาละลายออก กระบวนการระเหยมขอจ ำากดคอ ความดนไอ (Vapor Pressure) ของตวละลาย (Solute) ตองมคาตำากวาความดนไอของตวทำาละลาย (Solvent) มากๆ

แหลงความรอนทใชระเหยตวทำาละลาย ไดแก- ไอรอนของสารท กล นต วได (Condensable Substance)

เชน ไอนำา - พลงงานธรรมชาต เชน การทำาเกลออาศยความรอนจากแสง

อาทตย - ใหความรอนโดยตรง เชน การใชไฟตมในหมอเคยวโซดาไฟ - พลงงานจากการเผาไหมภายใน ซงเปนการระเหยประเภททใชกาซ

อณหภมสงสมผสโดยตรงกบสารละลาย เปนตน หมอระเหยทกแบบจะใชตวกลางความรอนจากสวนใหความรอนผาน

ผนงหมอระเหยไปสตวทำาละลายของสารละลาย อตราการถายเทความรอนจะเทากบความรอนแฝงการกลายเปนไอของตวทำาละลาย ขณะเดยวกนไอนำาทเกดจากการะเหยจะเกดการกลนตว (Condense) และถกปลอยออกจากหมอระเหย โดยจะถกสงตอไปยงกบดกไอนำา (Trap)

การถายเทความรอนในหมอระเหย (q) สามารถคำานวณไดดวยสมการถายเทความรอนดงน

q = UAtเมอU = สมประสทธการถายเทความรอนรวมA = พนทผวถายเทความรอนT = ผลตางอณหภมเนองจากมสารละลายหลายชนดจะประสบปญหาในการทำาระเหยหาก

ใชหมอระเหยแบบธรรมดา เชน การทำาใหนำาเชอมหรอนำาผลไมเขมขนโดยการระเหย โดยอาจเกดการไหมทบรเวณผวหมอตม การถายเทความรอนไมทวถงเนองจากความหนดของสารละลาย และการเสอมสภาพเนองจากความรอนของสารละลาย ปญหาเหลานสามารถแกไดโดยการใชการระเหยแบบเกลยฟลมใหบาง

ในการทดลองนจะเปนการระเหยแบบเกลยฟลมใหบาง (Thin Film Evaporation) โดยหมอระเหย (Evaporator) จะเปนทรงกระบอก มการใหความรอนแกระบบโดยการใหน ำารอนไหลผานแจคเกต (Jacket) อยางตอเนอง ภายในหมอระเหยมใบกวน (Agitator) ทำาหนาทเกลยของเหลวใหเปนฟลมบาง สมผสกบผวของหมอระเหยทรอน เพอใหเกดการถายเทความรอนอยางทวถง และเกดการระเหยขน ในขณะเดยวกนสารทร ะ เ ห ย อ อ ก ไ ป จ ะ ไ ห ล ข น ด า น บ น แ ล ะ อ อ ก ไ ป ส เ ค ร อ ง ค ว บ แ น น (Condenser) สวนของสารละลายท เข มข นข น (Concentrated Solution) หลงจากทำาการระเหยแลวจะไหลลงสดานลาง ภายในระบบของการระเหยจะควบคมใหมความดนตำากวาบรรยากาศโดยใชป มสญญากาศ

อปกรณการทดลอง1. หมอระเหยทประกอบไปดวยแจคเกต (Jacket)2. เครองควบแนน (Condenser)3. ป มสญญากาศ (Vacuum Pump)4. เทอรโมคบเปล (Thermocouple)

วธการทดลอง1. เตรยมสารละลาย NaCl 15% โดยนำาหนก ปรมาตร 5 ลตร2. กดปมเดนเคร องทำานำารอน โดยควบคมอณหภมของนำารอนทอณหภม 80 องศาเซลเซยส3. เดนปมสญญากาศ4. ปอนสารละลาย NaCl ทเตรยมจากขอ 1 เขาหมอระเหย5. กดปมเดนใบกวน และปรบความเรวรอบของใบกวนใหเหมาะสมกบอตราการปอน โดยสงเกตใหไดฟลมของของเหลวทบาง6. ทำาการระเหยจนระบบเขาสสภาวะ Steady State จงเร มเกบ

ของเหลวทผานการควบแนนทกๆ 5 นาท ตดตอกน 4 ชวง แลวนำานำาควบแนนทไดไปหาคา Reflective Index แลวนำาคาทไดไปหาคาความเขมขนของเกลอใน Condensate โดยใช Calibration Curve

7. ทำาการทดลองซำาโดยเปลยนอณหภมของนำารอนทปอนเขาในหมอระเหย เปน 95 องศาเซลเซยส8. ศกษาคาตวแปรอนๆ ทมผลตอการระเหยเชน ความเรวรอบของ

ใบกวน อตราการปอนสารละลาย NaCl เปนตน9. นำาขอมลทไดไปหาประสทธภาพของการระเหย โดยเปรยบเทยบทสภาวะตางๆ ของการทดลอง

5. เอกสารอางอง1. ฟจตะ, ชเกะฟม, 2533, คมออปกรณการผลตในอตสาหกรรม

เคม สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน) หนา 159-163

2. McGraw-Hill, 1993. UNIT OPERATION OF CHEMICAL ENGINEERING, fifth edition.

คำาถามหลงการทดลอง

1. พารามเตอรอะไรบางทนาจะมผลเสยตอประสทธภาพของการระเหย……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….2. ประสทธภาพของการระเหยหาไดจากอะไร……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….3. จงอธบายสภาวะเม อระบบของ Thin Film Evaporator เข าส

Steady State ……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

4. การทำาระเหยโดยใชเคร องระเหยแบบ Thin Film แตกตางจากการใชหมอระเหยแบบธรรมดาอยางไร

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….5. ทานคดวาความหนาของฟลมนาจะมผลตอการระเหยอยางไร……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

การทดลองท 8Oil Extraction from Soybeans

อาจารยผควบคมการทดลองผชวยศาสตราจารย ดร.ผกามาศ เจษฏพฒนานนท

Introduction:Soybean oil will be extracted using the Didacta

solid-liquid extraction unit. The soybean will be ground and then the soybean oil will be extracted using n-hexane as the solvent. Objectives:

1. To understand the process of solid-liquid extraction2. To familiarize students with the extraction units

and the purpose of each of the apparatus3. To determine oil recovery and analyze the possible causes for deviation from

the literature valueBackground:

In solid-liquid extraction, sometimes called leaching extraction, a mixture of two components is treated by a solvent that preferentially dissolves one or more of the components in the mixture. The solvent-rich phase is called the extract and the component that is transferred to the extract is called the solute. For this experiment, n-hexane and soybean oil are miscible fluids, because they have similar polarity. N-hexane is used as the solvent to extract the soybean oil which is the solute from the ground soybean. Materials:

Soybeans Two pairs of woolen gloves Rubber tubingN-Hexane Two sets of wrenchesSox let unitWater supply Two 2-liter beakers

Tray 4-5 pairs of safety glasses References for Experimental Setup

1. Spherical container for heating the extractant and for gathering solute

2. Connecting column, flashed under vacuum3. Refrigerating head4. Extraction tank head5. Tank with filtering bottom, for solid-liquid

extraction6. Trap for the solid-liquid extraction mode,

complete with a tap for drawing sample7. Connection on the bottom of the extraction tank

with a valve for drawing of the heavy phase8. Electrical heater9. Power source, 220 V, 1500 W, for providing

heating resistance to the electrical heater, include manual adjustment of power

10.Power source, 220 V, 1500 W, for the electrical heater

11.Supply tank for solvent12.Connection from head of spherical container to

column13.Solvent recovery valve14.Supply tank valve15.Teflon connection section arranged to receive

the themoresistance PT10016.Upper connection bridge17. Plug on the head of the column with two

rubber holders; it can be used to create vacuum conditions within the column

18.Extraction tank19.Locking flange to the carriage and to the lid20.Teflon connection section21.Spherical container exhaust valve23. Adapter section for the contact thermometer24-13. Series of sliding connections for the quick

adaptation to the various process solutions25. Thermometer with adaptable electric contact27.Shaped vessel for liquid-liquid extraction with

light extractant (Solution D3)28.90 pipe fitting for upper bridge

29-7. Shaped vessel for liquid-liquid extraction with heavy extractant (Solution D2)

30. Bottom connection of the extraction tank with light phase drawing valve

31. Glass tube for connection and drain (Solution D2)

32.Teflon connection section arranged to receive the thermoresistance PT100

(Sol. D2 – D3)32. A Teflon connection section arranged to receive

the thermoresistance PT100 (Sol. D1)

33.Connection cable between the contact thermometer and the electrical feeder

34.Adjustment valve for the cooling water35.Glass tube for connection and drainage

(Solution D3)36.Piping in silicone rubber for cooling circuit

Fig. 1. Schematic diagram of the Didacta extraction unit.

Fig.2 Diagram of the solid-liquid extraction unit

Procedures:1. Prepare ground up sample of soybeans according

to the group assignment. See Table 1.2. Take an addition 10 g of sample and measure its

moisture content.3. Load crushed soybeans into vessel (Ref. 5) and

transfer them into the extraction tank (Ref. 18).

4. Screw tightly all fixtures as pictured in diagram.5. Check n-hexane level in supply tank (Ref. 11),

and add more if needed.6. Turn on cooling water (for condensing boiled

solvent).7. Set thermometer to slightly above the boiling

point of solvent (67.8C).8. Make sure all valves and taps are closed.9. Turn on heater RET 1 and RET 2 (Ref. 9 and 10).10. Adjust RET 2 (Ref. 10) to maximum power and

adjust RET 1 (Ref. 9) according to Table 1.11. Measure the time it takes for the first drop to

condensed onto the soybean sample in vessel until the extract overflow the siphon. Refer to this as the “first period of extraction.”

12. Repeat extraction process if needed. See Table 1 for the number of runs required

for each design of experiment.13.If there are two runs, then also obtain the

“second period of extraction,”14. After final run is completed, turn off power and

allow apparatus to cool for a sufficient amount of time.

15. Wearing gloves, CAREFULLY remove vessel containing the extracted soybean

(Ref. 5) from the extraction unit (Ref. 18). Caution, the apparatus may still be very HOT.

16. Empty the soybeans into the tray and place the tray into oven to obtain the weight

of dried solids.

17.Reattach extraction unit (Ref. 18) and connect rubber tubing to tap at bottom of unit

(Ref. 6). Rubber tubing will be used to draw n-hexane to the reserved n-hexane bottle for future use.

18. Turn on power source (Ref. 9 and 10) to maximum power and separate n-hexane from the soybean oil.

19. When only small amount of extract remain in the balloon, shut off power and

allow separation of n-hexane to continue for a few minutes until no more n-hexane is condensed onto vessel (Ref. 18).

20. Empty all n-hexane that may be trapped in Ref. 6 into the reserved bottle and

drain soybean oil from the bottom of the balloon.21.Separate the final amount of n-hexane from

soybean oil using the distillation unit.22.Measure amount of oil recovered.23.Turn off cooling water and make sure all powers

are shut off.24.Disconnect and clean extraction unit.

Table 1: Design of experiment for oil extraction lab

Group Amount of Soybeans (g)

Power Level

Number of Runs

1 600 9 22 600 7 23 600 5 24 600 3 25 400 9 26 400 7 27 400 5 28 400 3 29 200 9 110 200 7 111 200 5 1

Calculations and Analysis1. Determine the moisture content of the soybeans.2. Determine final weight of soybeans.3. Determine the amount of oil recovered. 4. Determine percentage of oil and calculate yield.5. Discuss the possible causes of losses.6. Record and discuss the “first” and “second (if

more than one run) period of extraction.”7. Complete the lab report which is due following

week.

Pre-Lab Questions1. What physical property(s) enables oil to be

extracted from the crushed soybeans?2. What is the extracting solvent and what is its

boiling point?3. What is the purpose of the cooling water?4. Name 3 possible safety hazards in this lab and

what precautions should be taken to account for them?

5. What is the purpose of Ref. 2 in Fig. 2?6. What is the purpose of Ref. 17 in Fig. 1? What

would happen if the vent is closed?Post-Lab Questions

1. Compare the amount of oil recovered to the literature value and discuss the causes of the discrepancy.

2. Discuss the effect of soybean amount on the “period of extraction” and the yield

of soybean oil. 3. Discuss any flaws in the design of the apparatus

(if any) and make suggestions.4. Suggest any improvements in the design of the

experiment that can be made to increase yield.References

1. Geankoplis, C. J. 1993. Transport Processes and Unit Operations (3rd ed.).

Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.2. McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriott, P. 1993.

Unit Operations of Chemical Engineering (5th ed.). New York: McGraw-Hill, Inc.

การทดลองท 9การกลนลำาดบสวน (Fraction Distillation)

อาจารยผควบคมการทดลอง ผชวยศาสตราจารย ดร.จนทมา ชงสรพร

1. วตถประสงคเพอใหนกศกษาเขาใจหลกการและขนตอนการกลนลำาดบสวนดวย

เครองกลนลำาดบสวนและสามารถนำาสารทกลนไดไปวเคราะหผล เปรยบเทยบกบมาตรฐาน หรอหาคณสมบตทตองการได2. บทนำา2.1 การกลนลำาดบสวน (Fractional distillation)

การกลนลำาดบสวนเปนวธการแยกของเหลวทสามารถระเหยไดตงแต 2 ชนดขนไป เหมาะสำาหรบกลนแยกของเหลวทมจดเดอดใกลเคยงกน (ตางกนนอยกวา 80 องศาเซลเซยส) หรอแยกสารละลายทมตวทำาละลายและตวถกละลายเปนสารทระเหยงายทงค ดงแสดงในรปท 1 ในขณะทเครองการกลนแบบงายจะไมมความซบซอนดงแสดงในรปท 2

รปท 1 การไหลและการแยกภายในคอลมนการกลนแบบลำาดบสวน

รปท 2 การกลนแบบงาย

การกลนแบบงายเพยงครงเดยวไมสามารถแยกสารออกมาใหบรสทธได จะตองทำาการกลนซำาหลายครงจงจะแยกสารทง 2 ชนดใหบรสทธได (เชน การกลนนำาผสมเอทานอล) ซงเปนการสนเปลองพลงงานโดยไมจำาเปนและตองใชเวลามาก จงไดมการกลนในคอลมนกลนลำาดบสวนหรอหอกลน ซงในขนตอนของกระบวนการกลนลำาดบสวน จะเปนการนำาไอของแตละสวนไปควบแนน แลวนำาไปกลนซำาและควบแนนไอเรอยๆ ซงเทยบไดกบเปนการการกลนแบบงาย (simple distillation) หลายๆ ครงนนเอง ความแตกตางของการกลนลำาดบสวนกบการกลนแบบงายจะอยทคอลมนกลน (distillation column) และรฟลกซ (reflux) โดยในคอลมนของการกลนลำาดบสวนจะบรรจดวยวสดทเพมประสทธภาพในการแลกเปลยนมวลสารและความรอน (mass and heat transfer) เพอใหเกดการกลนแยกสารทบรสทธ ซงอาจอยในรปแผน (plate) หรอเปนวสดบรรจ (packing media) ทมรปแบบตางๆ โดยสามารถคดไดเปนจำานวนเทรย (distillation trays) ของการแลกเปลยน

2.2 คอลมนกลน (Distillation column)คอลมนกลนเปนเครองมอหลกของระบบการกลน ใชในการแยกองค

ประกอบของสารผสมตามจดเดอดของสารนนๆ ตวอยางเชน คอลมนแบบเพลทจะมแผนเพลทตวชวยในการถายโอนมวลสาร เพลททใชกนโดยทวไปจะมอยหลายชนดดวยกน เชน เพลทเจาะร (perforated plate) บบเบลแคบเทรย (bubble cap tray) เปนตน นอกจากนนยงมคอลมนบรรจ (packed column) ทภายในบรรจดวยวสดบรรจ (packing media) เพอเพมการสมผสระหวางเฟสของเหลวกบเฟสแกส ซงมรปรางแตกตางกนออกไปตามลกษณะการออกแบบใหมผวสมผสมากทสด

2.3 รฟลกซ (Reflux)รฟลกซ เปนของเหลวทไดจากการควบแนนของกระแสไอทไดมาจาก

สวนบนของคอลมนโดยใชเครองแลกเปลยนความรอนภายนอก (external condenser) การควบแนนนอาจเปนการควบแนนแบบบางสวนหรอแบบทงหมด ดงนนรฟลกซจงอาจเปนของเหลวทจดฟอง

(bubble point) อนเกดจากการควบแนนบางสวนโดยของเหลวสวนนจะสมดลกบไอทไมถกควบแนน หรอรฟลกซอาจจะเปนของเหลวทผานการควบแนนของไอและดงความรอนออกไปจนถงอณหภมตำากวาจดฟอง รฟลกซทำาหนาทเปนตวดดซบสวนประกอบหนกทอยในสวนไอและทำาใหมความเขมขนของสวนประกอบเบาในไอและสวนประกอบหนกเพมขน เราสามารถนำารฟลกซไปใชประโยชนในการออกแบบคอลมนซงการเลอกชวงรฟลกซทเหมาะสมจะมประโยชนในทางเศรษฐศาสตรของกระบวนการเปนอยางมาก

2.4 กระบวนการกลนลำาดบสวน (distillation process) กระบวนการกลนลำาดบสวน ประกอบดวย 2 แบบ คอ 1. การกลนแบบตอเนอง (continuous process) จะใชเมอสารท

ตองการกลนมปรมาณมากๆ และมกำาลงการผลตสง คอลมนการกลนแบบตอเนองมกจะมการปอนสารทกลางของคอลมน ผลผลตสวนเบา (light product) จะออกมาจากสวนบนสด (top) หรอทระดบตำาแหนงตางๆ ของคอลมนตามชวงจดเดอด มระบบการใหความรอนแกของเหลวในระบบหอกลนโดย Reboiler ทสวนลางสดของคอลมน กระแสของไหลภายในระบบจะเปนแบบ Steady state (รปท 3)

รปท 3 กระบวนการกลนลำาดบสวนแบบตอเนอง

2. การกลนแบบแบทช (batch distillation) ทำาไดโดยปอนสารทตองการแยกดวยปรมาณสารทแนนอนเขาหมอกลน (distillation pot) ในตอนเรมตน แลวใหความรอนแกหมอกลนจนเกดเปนไอไหลขนไปยงสวนบนของคอลมนและออกเปนผลผลตตามชวงอณหภมจดเดอด การดำาเนนการเชนนจะเกดไปจนไดผลผลตจากการกลนตามทตองการ เมอเสรจจากการกลนจะตองนำาเอาผลผลตสวนลางทเหลอคางในหมอกลนออก แลวทำาการปอนสารเขาไปในหมอกลนและเรมทำาการกลนใหม การกลนในลกษณะนองคประกอบของผลผลตยอดหอและสารทเหลอในหมอกลนจะเปลยนแปลงลอดเวลา (รป 3 ข)

รปท 4 กระบวนการกลนลำาดบสวนแบบแบทช

3. อปกรณการทดลอง 3.1 เครองกลนลำาดบสวนแบบแบทช (batch distillation) ทมคอลมนกลนเปนแบบคอลมนบรรจ ดงแสดงไดอะแกรมในรปท 4 3.2 เครองทำาความเยน (condenser) 3.3 นำามนสน (turpentine) 500 ml คณสมบตของนำามนสนแสดงไดดงตารางท 1 3.4 บกเกอร 500 ml 1 ใบ และบกเกอร 50 ml 2 ใบตารางท 1 คณลกษณะทางฟสกสและเคมของนำามนสน

รปท 5 Flow diagram ของชดทดลอง Batch distillation

4. วธการทดลอง1. ท ำา ค ว า ม เ ข า ใ จ Flow diagram ข อ ง ช ด ท ด ล อ ง Batch

distillation และเตรยมอปกรณการทดลอง2. ปอนนำามนสนปรมาณ 500 ml ใสในหมอตม (distillation pot)

ของเครองกลนลำาดบสวน

3. เปดเครองทำาความเยนของนำาหลอเยน (cooling water) โดยกำาหนดอณหภมของเครองไวท 15°C ทำาการปอนนำาหลอเยนเขาเครองควบแนน (condenser)

4. เปด Heater ของเครองกลนลำาดบสวนโดยกำาหนดอณหภมเรมตนไวท 80°C แลวคอยๆ ปรบอณหภมเพมขนครงละ 10°C จนกวาจะถงจดเรมตนกลน (initial boiling point)

5. เกบตวอยางสวนกลน (distillate) และบนทกอณหภมการกลน (distillation temperature) ทกๆ 10% ของสวนกล น (50 ml) เพอนำามาสรางสรางกราฟการกลน (distillation curve) ซงเปนการพลอตระหวาง % ของสวนกลน (fraction) กบอณหภมการกลน

6. นำานำามนสนแตละสวนกลนทไดไปวเคราะหหาความหนาแนน (density) และทำาการพลอตกราฟระหวางความหนาแนนและอณหภมการกลน

7. จากกราฟทพลอตไดจงหาวาสวนกลนทมชวงจดเดอดเปน 140-160oC มปรมาณเทาไรและมความหนาแนนเปนเทาใด5. เอกสารอางอง

จนทมา ชงสรพร. 2543. “การผลตตวทำาละลายจากแนฟทาโดยการกลนแบบจดเดอดจรง”, วทยานพนธ วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร. www.huaimong.com/standard/fulltext/TIS466-2550.pdf (07/05/2552) www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem11/sub07.html (07/05/2552) www.thaigoodview.com/library/contest2551/science03/07/setarate03.html (07/05/2552)6. ขอควรระวงในระหวางการทดลองการกลน

การดำาเนนการกลนแบบลำาดบสวนจะตองควบคมใหมการเพมของอณหภมการกลนอยางชาๆ โดยการควบคมอตราการใหความรอนของ

Heater เพอใหเกดการกลนแยกไดสารบรสทธโดยไมเกดการเดอดอยางรวดเรวทำาใหสวนหนกผสมออกมา (entrainment)

การทดลองท 10การทำานำาออน (Water softening)

อาจารยผควบคมการทดลอง ผชวยศาสตราจารย ดร.ลอพงศ แกวศรจนทร

วตถประสงค เพอหาคาความจการแลกเปลยนไอออนของ Cationic resin ในนำา

ออนบทนำา

ความกระดางทมอยตามแหลงนำาตางๆ จะมอยในรปของสารประกอบของแคลเซยมและแมกนเซยมเปนสวนใหญ ไอออนลบจบกบแคลเซยมและแมกนเซยมไดแก ไบคารบอเนตและซลเฟต วธการกำาจดความกระดางตางๆ ม 2 วธคอ

1.ใช ส าร เคมท ท ำาปฏ ก ร ย าก บความกระด างตกเป น ไอออน (precipitate) วธนสามารถลดความกระดาง ความเปนดาง TDS และซลกา

2.ใชหลกการแลกเปลยนไอออนโดยใชเรซน (Ion Exchange Resin) วธการแรกใชสารเคมเปนตวจบไอออนททำาใหนำามความกระดางโดยอาศยคาสมดลการละลาย

(Solubility product) เปนตวชวด สำาหรบการทดลองนจะใชวธ การท 2 ซงสบเนองจากการคนพบปรากฏการณแลกเปลยนไอออนโดยบงเอญ ในขณะทมการเทสารละลายแอมโมเนยมซลเฟต (NH4)2SO4 ผานดน ดนจะจบเอาแอมโมเนยมไอออนเอาไวและไดแคลเซยมซลเฟตแทนทดงสมการ

Ca – Soil + NH4SO4 NH4 -Soil - (NH4)2SO4 + CaSO4(1)

ดนทคนพบครงแรกเปนตวแทนของซโอไลต ซงปจจบนไมไดนำามาใชเปนตวแลกเปลยนไอออนอกตอไป ตอมาในป 2487 ไดมการคนพบปฏกรยาพอลเมอไรเซซนระหวางมอโนเมอรสไตรน โดยใชไดวนลเบนซน (DVB) เปนตวจบระหวางโมเลกลของโพลสไตรน ซงเรยกกระบวนการนวา

Crosslink age เกดเปนเรซน (Resin) ซงเปนเมดคอนขางกลม เรซนนจะมประสทธภาพและความจ (Capacity) หรอความสามารถในการจบไอออนตางๆ สงกวาซโอไลตมาก

ทฤษฎนำาออน นำากระดาง–

นำาออนหมายถง นำาทละลายสบไดดและเกดฟองสบไดงาย ไมมไคลสบเกดขน เชน นำากลน นำาฝน เปนตน นำากระดางหมายถง นำาทไมเกดฟองกบสบหรอเกดฟองสบนอย และมไคลสบเกดขน เชน นำาคลอง นำาบอ นำาประปา นำาบาดาล นำาทะเล เปนตน

สาเหตของการเกดนำากระดางนำากระดางเกดจากในนำานนมเกลอคารบอเนต เกลอคลอไรดและเกลอ

ซลเฟตของโลหะบางชนดละลายอยเชนแคลเซยมไฮโดรเจนคารบอเนต แคลเซยมคลอไรด แคลเซยมซลเฟต แมกนเซยมไฮโดรเจนคารบอเนต แมกนเซยมคลอไรด และแมกนเซยมซลเฟต

ขอดและขอเสยของนำาออนและนำากระดาง

ชนดของนำา

ขอด ขอเสย

นำาออน

1. มสวนชวยทำาใหเกดถำาหนปน หนงอก และหนยอย จงเปนสถานทสวยงามตามธรรมชาต

1. ไมเหมาะในการทำานำาประปา เพราะอาจจะละลายสารตะกวทผสมอยในทอนำาประปา

2. เหมาะท จะ ใชก บสบ และผงซกฟอกเพอทำาความสะอาด

2. ไมเหมาะสำาหรบชำาระลางสงตางๆ ทลางด ว ย ส บ ห ร อ ผ ง ซ ก ฟ อ ก

เนองจากลางฟองออกไดยากทำาใหสนเปลองนำามาก

นำากระดาง

1. มรสดและชวนดม นยมใชในอตสาหกรรมท ำา เบยร และน ำาอดลม

1. ทำาใหส นเปล องสบและผงซกฟอกมาก เพราะไม เก ดฟองสบ และผงซกฟอก

2. เหมาะส ำาหรบใชท ำานำาประปาเพราะนำากระดางไมละลายสารตะกวทอยในทอนำาประปา

2. ทำาใหเก ดตะกรนตดอยก บภาชนะ เปนเหตใหสนเปลองพลงงานในการหงตม

3. รางกายไดรบประโยชนจากเกลอแคลเซยมทละลายอยในนำา

3. ตะกรนทำาใหทอนำาภาชนะหรออปกรณทใชตมนำาอดตนเปนอนตรายได

4. เหมาะสำาหรบใชช ำาระส งของตางๆ ทลางดวยสบ หรอผงซกฟอก

4. ดมนำากระดางเปนเวลานานๆ จะทำาใหเปนโรคนวได

วธการคำานวณความกระดางของนำาปรมาณความกระดางของนำาทงหมดสามารถไดจากการคำานวณคา

ของแคลเซยมและแมกนเซยมทอยในนำา แตถานำานนมไอออนบวกตวอนททำาใหเกดความกระดางในปรมาณสงจะตองนำาเอาคาไอออนนนๆ มาคำานวณดวยสตรการคำานวณสตรท 1

ความกระดาง (มก./ล. ในรป CaCO3) = 2.497[Ca มก./ล.] + 4.118[Mg มก./ล.] (2)

สตรท 2

ถาเปนไอออนบวกตวอนใหใชสตรขางลางนแลวนำามาบวกกบคาความกระดางจากแคลเซยมและแมกนเซยม

M2+ (มก./ล. ในรป CaCO3) = M2+ (มก./ล.) * (50/eq.wt of M2+)เมอ

M2+ = ไอออนบวกททำาใหเกดความกระดางEq,wt = นำาหนกกรมสมมล

ตวอยางการคำานวณน ำาต วอยางท ม ส วนประกอบของแคลเซยม 50 มก ./ล . และ

แมกนเซยม 25 มก./ล. จะไดคาความกระดางในรปของ CaCO3 เทากบเทาไร ?วธทำา

ค ว า ม ก ร ะ ด า ง (ม ก ./ล . ใ น ร ป CaCO3) = 2.497(50 + 4.118(25)

= 227.8ถาสมมตวาใหนำาตวอยางมสตรอนเนยม (Sr2+) 2 มก./ล. (eq.wt

ของ Sr2+ = 43.8)Sr2+ (มก./ล. ในรป CaCO3) = 2*50/43.8 =

2.28ดงนนนำานจะมคาความกระดางในรป มก./ล. CaCO3 = 227.8 + 2.28

= 230.08การวเคราะหหาคาความกระดางของนำา :วธการไตเตรตดวย EDTA

EDTA เปน Chelating Agent สามารถสรางไอออนเชงซอนทเสถยรกบ Ca2+, Mg2+ และ Divalent ion อนๆ ทเปนสาเหตของความกระดางของนำา เมอเตมอออโรโครมแบลกท (Ferrochrome Black T, EBT) อนดเคเตอรทบฟเฟอรนำาใหมพเอช 10.0 0.1 อบทจะรวมกบ Ca2+ และ Mg2+ เกดเปนสารเชงซอน (M-EBT) complex) สมวงแดง (ถาไมมไอออนของโลหะละลายอยจะไดสารละลายสนำาเงน) ดงสมการท 3 และเมอไตเตรตดวย EDTA พบวา Ca2+, Mg2+ และ Divalent ion อนๆ (ทเปนสาเหตของความกระดางของนำา) จะรวมตวกบ EDTA เปนสาร

เชงซอน ([M-EBT]complex) ซ งไมมสและคงตวกวาเชงซอน (M-EBT) complex) โดยจะรวมตวกบ Ca2+ กอนแลวจงรวมกบ Mg2+

เมอ EDTA รวมตวกบ Free Hardness lons หมดแลวจะไปดงไอออนโลหะ มาจาก [M-EBT] complex จะหมดแลวปลอย EBT เปนอสระสของสารละลายจะเปลยนเปนสนำาเงนของ EBT แสดงถงจดยตดงสมการ (4) และ (5)

(4)

(5)

อปกรณและการใชงานเรซนเมอนำาเรซนไปใชงานกตองนำาไปบรรจในภาชนะรปทรงกระบอกสง

และอปกรณเกยวเนองอนๆ (Data sheet 1) ขนตอนการใชงานของเรซนเปนดงน

1. ลางกลบเพ อชะล างสารแขวนลอยทเกาะเมดเรซนโดยการ overflow ออกจาก Fluidized-bed (เรซนขยายตว 50-80%)

2. ลางนำายาเพอฟ นฟประสทธภาพของเรซนโดยการแทนท Cat-ions อนๆ ดวย Na+ นำาเกลอจะไหลแบบ downward อยางชาๆเพอใหนำาเกลอสมผสกบเรซนนานทสด โดยกระจายสเมดเรซนอยางทวถง

3. ลางชา ใชนำาสะอาดไลเกลอสวนเกนทเกาะเมดเรซนโดยไหลแบบ downward อยางชา โดยใหปรมาณของนำาทใชเทากบ 2 เทาของปรมาตร

ลางกลบBlack wash

ลางนำายาRegeneration

ลางชาPush off

ลางเรวRinse

เรซนทบรรจอย การลางชาๆ นเปนสวนตอเนองของการลางนำายา เพราะในขณะทไลนำายาตกคางในเรซนออกมานน กเทากบใหโอกาสเมดเรซนทสมผสกบนำายานอยไดสมผสกบนำายามากขน

4. ลางเรว ใชนำาสะอาดไลเกลอสวนเกนโดยไหลแบบ downward ในอตราเรวเทากบอตราการไหลทใชงานจนไดวา conductivity หรอคาความเคมสงกวานำากลนประมาณ 10%

5. ใช งานน ำากระด าง ไหลผ านเรซนแบบ downward วดค า conductivity และคาความกระดางวธการทดลองและบนทกผล

1. ทำาการรเจนเนอเรชนเรซน2. เตรยมนำา 10 ลตร ใหมความกระดางระหวาง 600 – 700 mg/l

โดยใช CaCl2 ละลายในนำาประปา3. หาคาความกระดางของสารละลายทเตรยมไวโดยใชวธ EDTA4. ไทเทรตสารทก 10 นาทจนไดปรมาตรท EDTA เปลยนส5. บนทกปรมาตรททำาให EDTA เปลยนส6. คำานวณหาคา Break through curve และคาความจในการ

แลกเปลยนไอออนของเรซน (Resin ion exchange capacity)* รายละเอยดขนตอนการเตรยมนำากระดางและขนตอนการทดลอง

Make up 10 liters of water with a hardness of between 600 and 700 mg/L as CaCO3, by dissolving an appropriate amount of calcium chloride in tap water, after allowing for the hardness already in the tap water. Determine the hardness of this solution using EDTA method, and place it in the test water reservoir.

Make up 200 mL of 10% w/v NaCl solution by dissolving 20g NaCl in distilled water. Place this solution in regeneration tank B.

Backwashing (see Data Sheet I; Fig 1a) : Fill action exchanger column with action resin (golden color granules) to a depth of 300 mm. Select tank D, open valves 3 and 6, and backwash for five minutes. Gradually turn off and measure the final depth. (D= distilled water)

Regenerate (see Data Sheet I,; Fig 2a): Select tank B, open valves 2, 12 ( and 10 for sampling). Set flow meter to 10 mL/min, continue flow until effluent no longer tastes salty. (B = salt solution)

Softening (see Data Sheet I Fig 3a): Select tank C, open valves 2, 10. Set flow meter to between 50 and 70 mL/min. (C = hardness water)

Collect samples of 500 mL at 5 minute intervals. Determine hardness of each sample, continue until hardness rises above 100 mg/L as CaCO3. RESULTS AND CALCULATIONS:

Wet volume of resin bed = Exchange capacity =

Plot the hardness readings against the volume of water treated and note the breakthrough point at which the increase in hardness starts. Calculate the milligrams of hardness as CaCO3 removed from the water up to the breakthrough point. Graphically, this is given by the area between the curve plotted and the horizontal line, representing the original hardness of the water.

Knowing the wet volume of the resin bed, calculate the exchange capacity of the resin as meq/mL of wet volume. Compare this result with information given by the markers, and comment on the reasons for any difference.

Sample 1 2 3 4 5 6TimeFinal Depth(mm)Exchange Capacity (meq)Vol. water treated (mL)Wet Vol (mL)Hardness (mg/L)

(ขอมลเพมเตมทตองคนควา)ค ว า ม ห ม า ย ข อ ง Breakthrough Curve แ ล ะ Resin Ion

Exchange Capacity

เอกสารอางองณรงค วทธเสถยรใ 2540. การปรบสภาพนำาสำาหรบอตสาหกรรม.

สมาคมเทคโนโลย (ไทย-ญปน) พมพคร งท 1 บรษท ส.เอเชย จำากด. กรงเทพฯhttp://www.waterindex.com/things%20to%20know1-1.htm. Accessed 6/2/2005

http://industrial.se-ed.com/itr110_135.asp. Accessed 6/2/2005.

คำาถามหลงการทดลอง

1. จงอธบายข นตอนการใชงานเรซนในการท ำาน ำาอ อน พรอมท งวตถประสงคในแตละขนตอน..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................2. จด breakthrough ในขณะทำานำาออนเกดขนไดอยางไร..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................3. คา conductivity ของนำาสมพนธกบคา hardness ของนำาอยางไร............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4. ขนตอนใดของปฏบตการทมความยงยากเพอใหระบบเขาสสภาวะคงตว อธบาย (บอกไดหลายขนตอน).................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................5. การบรโภคนำาออนมผลเสยตอสขภาพหรอไม? อยางไร?............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................