Analýza procesu – časy zadržení a kinetika prvního řádu

Popis experimentu:

Sledujeme změnu koncentrace v míchaném rezervoáru s přítokem a odtokem. Jedná se tedy o kinetický
systém prvního řádu – vývoj je nelineární. Změna koncentrace odpovídá toku do/ze systému, v našem
zjednodušeném případě je přítok i odtok stejný (= ustálený stav). Jsou definovány parametry
experimentu, při kterém nahrazujeme roztok soli v zásobníku čistou vodou. Jako zástupnou veličinu
koncentrace využijeme vodivost roztoku – změřte vodivost výchozího roztoku. Změřte tok ze systému a
dopočtěte časy zadržení. V průběhu experimentu sledujte časový vývoj vodivosti tak, jak se bude
původní voda ředit čistou vodou.

                                       Objem systému V [mL]

                                        Nastavení rychlosti

                                 Výchozí vodivost roztoku [µS/cm]

                                     Tok ze systému F [mL/min]

                                        Čas zadržení τ [s]

                                                V/F
















Průběh experimentu


t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]




























































































t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]

t [        ]

C [µS/cm]






























































































Postup měření:

1.       Změřte vodivost výchozího roztoku (v kádince bokem)

2.       Odměřte objem roztoku pro experiment a vlijte do reaktoru

3.       Nastavte na pumpě rychlost čerpání

4.       Spusťte pumpu

5.       Čerpanou vodu zachytávejte do zkumavek/kádinek a průběžně měřte vodivost v odpovídajících
časech; mezi měřeními zkumavky/kádinky proplachujte čistou vodou a oplachujte a sušte papírem také
elektrody konduktometru

6.       Jakmile dosáhne koncentrace finální hodnoty, vypněte čerpadlo

7.       Vylijte roztok z reaktoru, vypláchněte baňku a nalijte do ní čistou vodu

8.       Zapněte čerpadlo a nechte kolonu propláchnout (sledováním vodivosti poznáte, kdy bude opět
vycházet čistá voda)

9.       Při proplachování zachycujte jednu minutu objem vyteklé vody – jeho změřením zjistíte tok
ze systému (v mL/min)

10.   Reaktor opět vylijte a vypláchněte

11.   Opakujte experiment s novým nastavením od bodu 1.

Pomůcky:

·         Míchaný průtokový reaktor s čerpadlem

·         Konduktometr

·         2 vzorkovací kádinky/zkumavky

·         Stříčka na oplachování

·         Slitková kádinka

·         Kádinka s reakčním roztokem

·         Kádinka s destilovanou vodou

·         Výtoková kádinka/nádoba

·         Odměrné baňky na 100 a 50 mL

·         Filtrační papír na sušení elektrody konduktometru

Otázky před začátkem:

1.       V kterých částech experimentu můžeme čekat největší citlivost na přesnost?

2.       Kolik bodů je potřeba k definování přímky?

3.       Kolik bodů je potřeba k definování procesu?

4.       Bude lépe mít měření příliš mnoho nebo příliš málo?

5.       Kdy můžeme přestat s měření?

6.       Mělo by být rozložení měření v čase lineární nebo logaritmické?

Vyhodnocení dat:

1.       Vyneste naměřená data do grafu (bodový x, y)

2.       Určete čas potřebný pro pokles koncentrace v rezervoáru na 50 % výchozí koncentrace

3.       Určete čas potřebný pro pokles koncentrace v rezervoáru na 5 % výchozí koncentrace