Difusivitat

Experimentaci En Enginyeria Qumica III Difusivitats Eferctives Grup 12

1

NDEX

1.- OBJECTIUS.................................................................................................2

2.- RESULTATS I DISCUSIONS...........................................................................3

2.1.- Determinaci dels valors de difusivitat efectiva......................................3

2.2.- Determinaci dels valors de C0s...............................................................4

2.3.- Comparaci grfica dels processos de difusi..........................................5

2.4.- Comparaci grfica dels processos de contadifusi.................................7

2.5.- Afecta de lagitaci................................................................................10

2.6.- Utilitat del coeficient de difusivitat........................................................11

3.- CONCLUSIONS..........................................................................................12

4.- APNDIXS.................................................................................................13

4.1.- Dades experimentals.............................................................................13

4.2.- Recta de calibratge del blau de Hoechst.................................................15

4.3- Clcul de les C0s teriques i lerror entre el teric i lexperimental...........16

5.- BIBLIOGRAFIA...........................................................................................17


2

1.- OBJECTIUS

Lobjectiu principal daquesta prctica s determinar el valor de la difusivitat efectiva

dun colorant (blau de la Hoechst) en un gel polimric darginat clcic.

Per poder realitzar aquesta practica shan agut de fabricar partcules darginat clcic

aparti de clorur de calci i arginat sdic amb el mtode de lagulla aix doncs un segon

objectiu ha estat fabricar correctament aquestes partcules amb el mtode esmentat.


3

2.- RESULTATS I DISCUSSIONS

2.1.- Determinaci dels valors de difusivitat efectiva

Amb lajuda del programa Matlab hem pogut trobar els valors de la difusivitat efectiva

i la concentraci inicial de solut per cada experiment. A la taula 2.1.1. es mostren els

valors de difusivitat efectiva per a cada experiment.

Taula 2.1.1.-difusivitat efectiva experimental per cada temperatura

Temperatura (C) DeEXP (cm2/min)

45 4,5750e-004

30 3,9350e-004

Com es veu en la taula anterior la difusivitat efectiva s major quan major s la

temperatura aix segueix la relaci terica per que a major temperatura millor

intercanvi de matria.


4

2.2.- Determinaci dels valors de C0s

A la taula 2.2.1. podem observar els valors de concentracions inicials de solut

experimentals i els terics calculats a partir del balan de matria per les diferents

temperatures i el percentatge derror que hi ha entre ells. Tamb es veu que per

lexperiment a 30C shan calculat dos valors un amb totes les mostres analitzades i

laltre eliminant la cinqu mostra aix sha fet per que es desviava molt de la tendncia

de la resta de mostres. Per aquesta ra el valor definitiu s el de 30C amb el cinqu

punt eliminat. Aquest canvi tamb no a afectat a la difusivitat efectiva no fa servir els

valors de la contradifusi.

Taula 2.2.1- Comparaci dels valors de la concentraci inicial de solut

experimental amb la terica

Temperatura (C) C0sEXP (Abs) C0

sTEO (Abs) Error

45 0,4541 0,477 4,80%

30 (Amb tots els valors) 0,4481 0,462 3,32%

30 (Eliminat el cinqu punt) 0,4364 0,462 5,54%

Pel que fa al error podem veure com tots els percentatges sn relativament petits i

que el de 30C s major al eliminar el cinqu punt aix passa per que aquest punt

compensava la desviaci dels altres, malgrat aix el valor correcte s el que sha

eliminat el cinqu punt perqu la resta de punts segueixen una mateixa tendncia.

Al comparar els dos experiments podem comprovar com a major temperatura major

s la concentraci inicial. La concentraci inicial igual que la difusivitat efectiva esta

relacionada amb la temperatura a major temperatura major concentraci.


5

2.3.- Comparaci grfica dels processos de difusi

A la figura 2.3.1. es veu levoluci del proses de difusivitat per la temperatura de 30C i

a la figura 2.3.2. la de la temperatura de 45C.

Figura 2.3.1.- Proses de difusivitat per la temperatura de 30C

Figura 2.3.2.- Proses de difusivitat per la temperatura de 45C


6

Comparant les dues grfiques anteriors es veu com la concentraci decau ms

rpidament a lexperiment a 45C que en el de 30C aix passa per que a major

temperatura major s la difusivitat efectiva i ms rapis sassoleix lestat estacionari.


7

2.4.- Comparaci grfica dels processos de contradifusi

A la figura 2.4.1. es veu levoluci del proses de contradifusivitat per la temperatura de

30C.

Figura 2.4.1.- Proses de contradifusivitat per la temperatura de 30C

A la figura 2.3.2. sobserva que el cinqu punt s desvia molt de la tendncia de la

resta per aix sha optat per eliminar aquest punt i fer la figura 2.4.2.. El punt eliminat

es pot haver desviat per que la mostra pot haver agafat un punt del reactor on hi

hagus una acumulaci puntual de la concentraci.


8


A continuaci hi ha la figura 2.4.3. que mostra levoluci de la contradifusivitat per

lexperiment a 45C



9

Comparant les dues grfiques anteriors (figures 2.4.2 i 2.4.3) podem veure com la

concentraci augmenta ms rpidament a major temperatura per que a major

temperatura millor s la transferncia de matria.


10

2.5.- Afecte de lagitaci

Lagitaci s molt important en el sistema per millora lintercanvi de matria entre les

partcules i la dissoluci ja que fa que la difusi sigui homognia en tot el reactor.

Lnic inconvenient de lagitaci s que pot malmetre les partcules arribant-les a

trencar.

Si volgus esbrinar quina s una bona velocitat dagitaci pel sistema shauria dafegir

un volum conegut de partcules darginat clcic al reactor i anar augmentant la

velocitat dagitaci fins que es veis que les partcules es trenquessin. Un cop trobada

la velocitat a la que comencen a trencar-se les partcules saplica un marge a aquesta

velocitat per reduir-la i aix obtenir una velocitat dagitaci que no trenques les

partcules i fos bo per treballar.


11

2.6.- Utilitat del coeficient de difusivitat

El coeficient de difusivitat representa la facilitat amb que el solut es desplaa entre les

fases del sistema.

Alguna de les seves aplicacions pot ser calcular leficincia al llarg dun absorbidor de

cabo actiu que neteges un corrent com un colorant.


12

3.-CONCLUSIONS

Una vagada acabats els experiments i realitzats els clculs pertinents sha trobat que

la difusivitat efectiva per la temperatura de 30C s 3.935010-4

i per 45C s

4.575010-4

. La diferencia que sobserva s per que a major temperatura major s la

difusi. Aquest fenomen tamb es pot veure comparant les figures 2.3.1. i 2.3.2. i les

figures 2.4.2. i 2.4.3. on sobserva com a major temperatura ms rpid sarriba al estat

estacionari.

Pel que fa a la concentraci inicial de solut sha calculat que a 30C s 6,03mg/L

(0,4364 Abs) i a 45C s 6,28mg/L (0,4541 Abs). Al calcular la concentracions sha

treballat amb absorbncies per que en el rang de lexperiment la relaci entre la

concentraci i labsorbncia s lineal. Aquests valors calculats de la concentraci shan

comparat amb els del balan de matria i sha vist que lerror entre ells s petit el que

fa suposar que els valors experimentals sn correctes.


13

4.- APNDIX

4.1- Dades experimentals

A les segents taules hi ha les dades dels diferents experiments a 45C (taula 4.1.1.) i a

30C (taula 4.1.2) el numero de mostres varia en cada proses per que es determinava

el numero de mostres depenent de quan sarribava al estat estacionari.

Taula 4.1.1- Dades del sistema a 45C

Temps (min) Abs. difusi Abs. contradifusi

0 0,8 0,4

0,25 0,68 0,044

0,5 0,663 0,054

0,75 0,643 0,069

1 0,647 0,072

1,25 0,627 0,102

1,5 0,633 0,082

1,75 0,646 0,084

2 0,63 0,125

4,25 0,597 0,136

6,5 0,591 0,154

10,5 0,557 0,148

12 0,563 0,155

13,25 0,558 0,146

15,5 0,537 0,157

17,75 0,552 0,159

20 0,543

23 0,536


14

Taula 4.1.2- Dades del sistema a 30C

Temps (min) Abs. difusi Abs. contradifusi

0 0,8 0,04

0,25 0,685 0,039

0,5 0,74 0,049

0,75 0,687 0,06

1 0,655 0,142

1,25 0,644 0,069

1,5 0,646 0,073

1,75 0,639 0,093

2 0,632 0,11

4,25 0,596 0,122

6,5 0,606 0,139

8,75 0,552 0,149

11 0,554 0,148

13,5 0,539 0,147

15,5 0,522 0,147

17,75 0,53 0,154

20 0,536

23 0,517


15

4.2- Recta de calibratge pel Blau de Hoechst

La figura 4.2.1. ens mostra la recta de calibratge del blau de Hoechst i podem veure

com en el nostra rang de treball una linealitat.

y = 13,826x

R2 = 0,999

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800Absorbncia

Co

nce

ntr

aci

Figura 4.2.1.- Recta de calibratge del blau de Hoechst


16

4.3- Clcul de les C0s teriques i lerror entre el teric i lexperimental

Balan de matria:

On:

= Volum de les partcules

= Volum total

= Concentraci final a la contra difusi

C0s(30C)=(0,154(70+140))/70 = 0,462

C0s(45C)= ( 0,159(70+140))/70 = 0,477

Error (30_amb tots els valors) = ((0,462-0.4466)/0,462)100= 3,32%

Error (30_eliminat el cinqu valor) = ((0,462-0.4364)/0,462)100= 5,54%

Error (45) = ((0,477-0,4541)/0,477)100 =4,8%


17

5 BIBLIOGRAFIA

Scoot, C.D., Woodward, Ch.A. and Thompson, J.E, Emzyme Microb. Technol.

1989,11,258263

Documents

Difusivitat