진공여과 실험

소개글

진공여과 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론
2. 이 론
3. 실 험
4. 결 과
5. 고 찰
6. 결 론
7. 느낀점
8. 참고문헌

본문내용

단지 여과케이크에 대한 흐름 식을 제공하는데 실제로 여과 시작될 때 여과매체의 저항은 뚜렷해지고 여과케이크가 쌓일수록 여과매체저항은 상대적으로 감소한다. Fig 4는 V대 t의 log-log좌표에서 여과매체 저항의 효과를 보여준다. 만일 여과 데이터 점들의 점근선의 위치를 도표로 추산하기 위해 충분히 오랫동안 여과를 한다면 케이크의 비저항(specific resistance)을 결정할 수 있다.
2.4.5 압축성 여과 케이크
대부분의 여과케이크들은 확장된 의미로 압축성이지만, 압축성의 정도가 매우 작기 때문에 실제 목적에 대해서 케이크는 비압축성으로 간주될 수 있다. 압축성에 대한 증거는 비저항이 케이크를 통한 압력강하의 함수라는 것이다. 대부분의 압축성 케이크는 탄력성이 없으므로 압축하는 것이 비가역공정이다. 흐름에 대한 높은 저항은 케이크를 형성하는 입자들이 더욱 조밀하게 메워짐으로 일어난다. 많은 여과공정들은 케이크의 구조에서 입자들의 형태, 크기와 성질의 영향 외에도 케이크가 최초로 형성되는 방법과 축적이 케이크의 실제 저항에 매우 중요함을 보여준다.
압축성 여과 케이크를 다루는 한가지 기술은 압축투과세포를 사용하여 다양한 압력하에서 케이크의 투과성을 측정하는 것이다. 얻어진 데이터에서 흐름식은 필요한 흐름조건에 대해 P 대 t 의 그래프를 얻기 위한 방법으로 작도법 또는 컴퓨터에 의해 적분될 수 있다. 또 다른 방법은 압축성이면서 굉장히 미세한 혼탁고체에 대해 여과 보조제를 사용하는 것이다.
2.4.6 여과 보조제
여과 보조제는 여과 케이크에 작은 구멍들을 주기 위해 여과시키려는 액체에 가해질 수 있는 규조토, 진주암, 목재펄프 등의 다공성, 불활성 입자들이다. 주어진 계(system)에 사용하기 위한 적절한 여과보조제의 등급은 일반적으로 제거되는 혼탁도의 중간입자 크기와 거의 비슷한 중간 크기의 구멍을 갖는다. 계에 가해지기 위한 여과 보조제의 적절한 양은 여과실험으로 결정되어야 한다. 대부분의 경우 여과보조제의 투여량은 제거되는 고체의 약 2배이다. 여과 보조제는 케이크에 굳은 상태로 가해지므로 P의 제한된 범위에 걸쳐 비압축성 여과 케이크이라고 가정할 수 있으며 여과데이터의 해석에서 (22)식과 (24)식을 쓸 수 있다.
2.4.7 여과식의 일반적인 형태
여과 이론은 단지 여과기 설계에 대한 기초 지식으로 쓰이는 것이 아니라, 실험결과를 해석 할 때, 여과에 대한 적절한 조건을 찾을 때, 작동 조건의 변화에 대한 효과를 예견할 때에 가치가 있다. 많은 경우에 실험적으로 정의된 P와 V의 지수들이 이론에 의해 주어진 지수들과 맞지 않는다. 그러므로 일반적인 형태의 여과식을 사용하는 것이 종종 더 편리하다. 즉,
= (25)
여기에서 m과 n은 변수의 지수들이고 k는 시스템의 모든 특성을 포함하고 있는 상수이다. m,n,k 는 실험에 의해 쉽게 정의될 수 있으므로 (25)식의 적용은 쉽다. 균일하고 비압축성인 여과케이크는 m=2, n=1로 주어진다. 반면에 불균일하고 압축성인 케이크는 m<2이고, n≠1로 주어진다.
3. 실 험
3.1 진공판 실험
진공판 실험은 적당한 여과기의 선택을 위해 정확하고 빈번하게 이용되는 데이터를 얻고자 할 때 또는 여과기의 크기를 결정할 때 매우 일반적이다.
모든 실험들은 모델링된 큰 규모의 조작에 대해 예측한 것과 가능한 가깝도록 하는 조작 조건하에서 이루어져야 한다. 즉 연속적인 순환은 실험판으로 각각 검사될 수 있는 주기들(케이크 형성, 건조, 배출)로 나뉜다.
- 여과, 세척, 그리고 건조의 적당한 시간
- 필요한 여과 면적,
- 최종 케이크의 함수율
- 세척에 필요한 액체의 부피
- 여과매체의 선택
- 필요하다면 여과보조제의 선택, 등등
3.2 지수 m과 n, 그리고 상수 k의 결정
5000ml의 몰에 300g의 활석이 들어 있는 미세한 활석현탁액은 진공판 여과 실험 기구에 의해서 여과된다. (그림7)
다섯 번의 실험이 다음의 압력차에서 행해진다.
= 160mbar = 310mbar = 460mbar
= 610mbar = 760mbar
각 실험을 하는 동안 뚜렷한 여과액의 부피(50, 100, 150, 200, )에 대응하는 여과 시간이 순차적으로 측정된다. 지수 m과 n은 그림 6에서 보여진 것처럼 계산된다. 상수 k는 식 (25)에 의해 계산된다.
Fig. 6. 지수 m과 n의 도식적인 평가.
3.3 회전원통여과의 기초설계를 위한 자료의 결정
진공판여과 실험이 수행됨에 따라, 회전여과기의 여과표면의 최소면적이 정의되어진다. 주조작 영역(Ⅰ에서 Ⅱ)을 보여주는 회전원통 여과기의 조작상의 개략도가 그림 7에 주어졌다.
여과기의 조작성의 자료 :
- 공급액 : 10%의 고체 질량비를 갖는 활석 현탁액
- 용 량 : 시간당 250kg의 고체를 여과
- 여과압력 : P = 460mbar
- 케이크 건조압력 : P = 760mbar
- 케이크 제거 시간 : 1회전(순환)의 25%
- 케이크 세척 시간 : 무시한다.
- 케이크의 최대한의 습도 : 무게의 45%
- 여과매체 : 판 여과기에 사용한 것과 같다.
Fig. 7. 회전원통 진공여과기의 구조.
3.4 실험장치
진공판 여과실험장치의 개략도는 그림8과 같다. 이것은, 눈금 매긴 두 개의 실린더와 같은 여과플라스크에 세방향 코크를 경유하는 진공호스에 의해 판여과기와 연결되어 있다.
플라스크와 판형여과기는 격막펌프에 의해 진공상태로 유지되며, 진공은 마그네틱밸브와 연결된 전기진공조절기에 의해 조정된다. 진공조정기와 전자기밸브 사이에 액체가 흘러 들어가는 것을 막기 휘해 차단코크가 있는 액체집기병이 설치됐다.
실험 여과판은 여과를 위해 슬러리안으로 넣고 슬러리안의 고체가 여과소요시간에 침전되는 것을 마기 위해서 천천히 교반된다.
A : 눈금이 있는 여과 플라스크
B : 3 방향 코크
C : 막여과기
D : 차단코크를 가진 액체집기병
E : 교반기
F : 전기 진공 제어장치
G : 전기장밸브
H : 진공펌프
I : 슬러리 용기
Fig. 8. 작은 규모의 진공막 여과 실험장치.
무엇보다 먼저 주어진 진공수준(P = 460mbar)에서 두께가 다른 다섯 개의 케이크들이 형성

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