پژوهش و تحقیق

آزمایش : جذب گاز

هدف آزمایش:

- اندازه گیری جذب دی اکسید کربن در جریان آب که از بالا به سمت پائین در برج جریان دارد با استفاده از دستگاه آنالیزور گاز

تئوری آزمایش:

برج جذب به قطر 7cm و طول 140cm شامل دو قسمت 70cm می باشد. در سه قسمت بالا، وسط و پتئین شیرهایی برای اندازه گیری افت فشار و غلطت فاز گاز تهیه شده است، مانومتر هایی مناسب برای این اندازه گیری منظور شده است. از مایع ورودی و خروجی از برج نیز نمونه گیری می شود.

روتامتر برای اندازه گیری دبی مایع در مسیر عبور سیال از تانک برج جذب قرار داده شده است. گاز CO₂ توسط سیلندر تأمین می شود. دبی گاز توسط روتامتر تنظیم می شود و با هوای فشرده که توسط کمپرسور تأمین می شود، مخلوط می گردد. روتامتر در مسیر هوا برای تنظیم دبی لحاظ شده است. این مخلوط گاز از پائین وارد برج می شود، و از بالا ی برج خارج می گردد. این دستگاه برای جذب دی اکسید کربن از مخلوط آن با هوا توسط محلول مایع که به سمت پائین جریان دارد طراحی شده است. آنالیزور گاز برای اندازه گیری غلظت در طول برج در نظر گرفته شده است.

روش انجام آزمایش:

حدود 300ml از محلول سود 1 مولار با استفاده از دستکش، عینک و قیف در حباب حباب دستگاه آنالیزور بریزید. به طوری که سطح سود در نقطه صفر لوله شیشه ای سمت راست قرار گیرد. برای تنظیم سطح سود از شیر V12 استفاده کنید.

در ابتدا یه چهارم از تانک را از آب مقطر پر کنید. در حالی که شیر های V3,V4 بسته است پمپ را روشن نوده و دبی آب را در مقدار 6000 lit/min در روتامتر F1 تنظیم کنید.کمپرسور را روشن نموده صبر کنید تا به صورت اتوماتیک خاموش شود. سپس توسط شیر V5 دبی هوا را در مقدار 30 lit/min  در روتامتر F3 تنظیم کنید. با دقت رگولاتور کپسول CO₂ را باز نموده و توسط شیر V4 دبی CO₂ در روتامتر F2 را نصف مقدار دبی هوا در روتامتر F3 تنظیم نمائید.5-15 دقیقه برج در این شرایط به کار خود ادامه می دهد تا به حالت یکنواخت برسد. سپس توسط سیستم آنالیزور گاز به شکل زیر غلظت CO₂ در نمونه گاز اندازه گیری می شود.

شیر های سه طرفه V9,V10,V11 به این شکل عمل می کنند. گوی داخلی این شیرها یک سه راهی می باشد، راه سوم روی دسته شیر با یک زبانه کوچک نشان داده شده است. با حرکت مناسب دسته شیر امکان ارتباط دو به دو مسیر های مورد نظر وجود دارد.

با باز نمودن یکی از شیر های V7 و یا V8 نقطه نمونه گیری مشخص می شود. در صورتی که هدف اندازه گیری از شیر V7 باشد، زبانه شیر V9  به سمت پائین می باشد و در غیر این صورت زبانه شیر به سمت راست می باشد.

در آغاز باید گاز موجود در شیلنگ تخلیه شود. بدین منظور شیر های V10,V11  طوری تنظیم می شود که امکان مکش گاز موجود در شیلنگ توسط سرنگ وجود داشته باشد. توسط سرنگ 3بار و هر بار 20cc گاز را به اتمسفر تخلیه می کنند. سپس 20cc نمونه معادل با ν1 گرفته و با تغییر وضعیت شیر این نمونه گاز را به آرامی بر روی محلول سود 1 مولار در حباب می دمند. سطح سود پائین آمده و CO₂ موجود در نمونه گاز را جذب می کند. با مکش مجدد سرنگ تا حجم قبلی، سطح محلول سود در لوله مدرج بالا می آید. این حجم اضافه شده از 0 لوله مدرج مقدار Co₂ موجود در حجم ν1 را نشان داده که با ν2 مشخص می شود. درصد مولی در این نمونه گاز برابر است با:

محاسبات:

ν1 = 20 cc =  1.99910^-5 m³                                         ν2 =   

D = 0.45cm = 4.5 10^-3 m

L_i = 3.7 cm = 0.037 m a ν2 = 5.881610^-7

L_o = 3 cm = 0.03 m a ν2 = 4.768810^-7

y₁ = 0.02942                                y₂ = 0.02385

Air = 30 cc/min = 510^-4 lit/sec            CO₂ = 15 cc/min = 2.510^-4 lit/sec

اگر f_a مقدار CO₂ اندازه گیری شده بین نقاط اندازه گیری باشد داریم:

[f2+f3]y₁ – [f2+(f3-f_a)]y_a = f_a a f_a =

جدول: