[화공생물공학단위조작실험2] 단증류 실험 결과레포트

소개

동국대학교 화공생물공학단위조작실험2 2024-1 A+ 단증류 결과레포트입니다.

목차

1. 결과
1) 실험 결과
(1) 실험값 계산
(2) 수용액의 양과 조성, 잔류액의 양으로부터 잔류액 조성의 이론값 계산
(3) 잔류액의 양과 조성의 이론값으로 유출액의 조성(Xdav)을 구하고 실험값의 오차율 계산

2. 고찰
1) 에탄올 30% (w/w) 수용액 제조
2) 잔류액의 조성과 에탄올의 양
3) 증류 효율
4) 공비혼합물의 증류

3. 참고 문헌

본문내용

10㎖ 비중병을 사용했으므로 비중병 제외 용액 무게를 10으로 나눈 값이 각 용액의 밀도이며, 각 용액은 실험실의 온도인 20℃와 동일한 온도임을 가정하고, 1기압에서 에탄올 수용액의 상대밀도 대 조성 표를 사용하여 내삽법으로 조성과 에탄올의 양을 계산할 수 있다.

<중 략>

이론적으로 보았을 때 에탄올의 끓는점보다 높게, 물의 끓는점보다 낮게 유지했을 때 유출액의 조성은 순수한 에탄올로만 구성되어야 한다. 단증류는 증류가 1단계로 끝나며 증류 가능한 양이 적고 분리 효율이 낮아 소규모 공업에서 낮은 정밀도가 요구될 때 사용한다.
이와 같은 결과가 나타난 이유는 먼저 증류에 충분한 시간과 단계가 주어지지 않았기 때문이다. 높은 효율로 분리하기 위해서 충분한 시간을 거쳐 증류를 진행한 뒤, 증류를 여러 차례 시행해야 한다. 또한 증류관의 길이가 길어지면 순도가 높아지므로 높은 수득률과 효율로 증류를 진행할 수 있다.
에탄올과 물은 95.6% 에탄올과 4.4% 물의 비율일 때에 공비 혼합물을 형성하며, 단증류 시에는 공비혼합물 이상 비율로 분리할 수 없다. 이는 공비혼합물의 끓는점이 물 또는 에탄올의 끓는점보다 낮기 때문에 나타나는 현상이다. 추후 실험 진행 시 단증류를 통해 최종 유출액이 공비혼합물을 형성하는지를 분석해볼 수 있을 것이다. 공비혼합물을 분리하기 위해서는 산화제, 건조제 등을 사용해 추가적으로 물을 제거하거나, 압력을 변화시켜 특정 압력에서의 공비혼합물 조성을 바꾸는 화학적, 물리적 처리를 필요로 한다.

참고자료

· Atkins, P., & De Paula, J. (2010). Physical Chemistry 9th edition, WH Freeman and company, EE.
· 사은진. (2020) 공융용매를 이용한 알코올계 공비 혼합물에서 에탄올 추출. 한국교통대학교 일반대학원 석사학위논문. 1-91.
· 정헌, 최용석, 양대륙, 주오심, & 정광덕. (2008). 바이오 에탄올 생산을 위한 Membrane-Aided Distillation에 의한 물-에탄올 분리공정에 관한 연구. 청정기술, 14(2), 129-135.
· 화공생물공학과 교수진. (2024). 화공생물공학단위조작실험2. 동국대학교 화공생물공학과. 15-21.