VLE 결과보고서 (Binary Vapor Liquid Equilibrium

소개글

에탄올과 아세톤의 두 성분으로 이루어진 계에 대하여 대기압 상태에서 순환체액분리장치를 이용해 증류를 하여 기체, 액체로 분리한다. 이를 Gas Chromatography를 이용하여 분석하는데 몰조성을 알고 있는 6개의 sample을 통해 GC peak의 넓이와 각 물질의 조성을 관계식으로 표현하는 보정(Calibration) 과정을 거친 후 이를 이용해 기액 상평형 실험에서 얻은 샘플을 분석한다. 온도-조성 상평형 그림을 이용해 오차를 분석하고 이를 통해 액체-기체의 상평형도를 이해하며 온도에 따른 혼합물의 상거동을 알아본다.

목차

1. 서 론

2.이 론
1) 상평형
(1) 상률 (Gibbs Phase Rule)
(2) 기액 상평형 (Vapor-Liquid Equilibrium - 3차원 선도)
(3) 기액상평형 온도-조성 (VLE T-x)
(4) 분별증류 (Fractional Distillation)
2) Gas Chromatography
(1) 기체 크로마토그래피의 원리
(2) 기체 크로마토그래피의 기본적 구성
(3) Calibration
(4) Gas Chromatogram의 해석

3. 실험방법
1) 상평형
2) Gas Chromatography

4. 결 과
1) GC 분석
2) Calibration
3) reference의 Calibration
4) Temperature
5) 데이터 분석

5. 결 론 24

Nomenclatures
References

본문내용

1. 서 론

에탄올과 아세톤의 두 성분으로 이루어진 계에 대하여 대기압 상태에서 순환체액분리장치를 이용해 증류를 하여 기체, 액체로 분리한다. 이를 Gas Chromatography를 이용하여 분석하는데 몰조성을 알고 있는 6개의 sample을 통해 GC peak의 넓이와 각 물질의 조성을 관계식으로 표현하는 보정(Calibration) 과정을 거친 후 이를 이용해 기액 상평형 실험에서 얻은 샘플을 분석한다. 온도-조성 상평형 그림을 이용해 오차를 분석하고 이를 통해 액체-기체의 상평형도를 이해하며 온도에 따른 혼합물의 상거동을 알아본다.

< 중략 >


대기압에서 Ethanol과 Acetone의 혼합물을 순환 체액 분리장치를 이용해, 기상과 액상을 분리 한 후 Calibration 과정을 거쳐 GC 분석을 한다. 6개의 몰 조성을 알고 있는 sample을 준비해 Sigmaplot을 이용해 그래프를 그리고 이를 통해 관계식을 만든 후 기액 상평형 실험에서 얻는 샘플을 분석하는 것이다. 앞서 calibration을 통해 구한 2차식과 샘플의 peak Area를 이용하여 구하고자 하는 샘플의 조성을 분석해보았을 때 sample ethanol vapor의 조성은 0.20837이 나왔고, sample ethanol liquid의 조성은 0.31415가 나왔다.
이를 reference를 통해 얻은 그래프와 비교해보면, 그래프 상에서 Figure 4.4 만큼의 오차가 생기고, 이를 정확히 분석해보자. 실험 평균온도인 332.5658K에서의 이론값을 3차식으로 Fitting 한 식에 대입해보자.( Polynomial, Cubic equation )
이제 오차의 원인을 생각해보자.
첫째, 평균온도를 구하는 과정에서 오차가 발생했을 수 있다.
뒤에서 약 600초까지를 잘라서 이를 평균온도 내어서 vapor와 liquid의 그 온도에서의 이론값을 구하는 3차식에 대입하여 mole fraction을 구하였다. 그런데 이 식은 온도를 얼마나 정확이 맞추었느냐에 따라서 결과 값이 많이 달라지게 되므로, 이 과정에서 오차가 발생할 수 있다.

참고 자료

1. Atkins, ATKINS' PHYSICAL CHEMISTRY, 8th, Oxford
1부 평형 - Chapter 4. 순수한 물질의 물리적 변환 Chapter 6. 상평형 그림
2. 화공생명기초실험, 고려대학교 화공생명공학과, (2009)
3. Gas Chromatography - 식품분석, 김창한등, 고문사
4. Gas Chromatography - 식품분석-이론및실습, 조덕제등, 지구문화사
5. Molar mass of Ethanol. http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol
6. Molar mass of Acetone. http://en.wikipedia.org/wiki/Acetone
7 calibration curve (Chromatographic techniques)
http://www.laboratoryequipment.com/article-taking-alcohol-abuse-off-road-ct92.aspx
8. reference data( ethanol acetone) -화학공학연구정보센터(www.cheric.org)