Opinpolku 6

Jäteveden puhdistus

) Selvitä oppikirjojen ja internetin avulla opinpolkuun liittyvien yksikköprosessien toimintaa, käyttöä teollisuudessa sekä kyseisiin yksikköprosesseihin liittyviä laitteita. Tässä opinpolussa sovellettavat yksikköprosessit ovat flokkulointi, selkeytys, ioninvaihto.


Flokkaus on erotusprosessin toinen vaihe, jossa veden sisältämät epäpuhtaudet kootaan suuremmiksi hiutaleiksi flokkausaineen avulla. Vedenkäsittelyssä käytettävät flokkausaineet ovat yleensä sähköisesti varattuja polymeerejä, joilla on erittäin suuri molekyylipaino. Flokkauksessa käytettävä polymeeri sitoo saostetut hiukkaset toisiinsa, jolloin muodostuu vieläkin suurempia hiutaleita.

Selkeytyksessä hajonneista orgaanisista aineista muodostuneet yhdisteet, kuollut bakteerimassa sekä jätevedestä saostetut fosfaatit muodostavat lietettä, joka erottuu puhdistetusta vedestä selkeytysaltaissa. Liete laskeutuu altaiden pohjalle ja puhdistettu vesi johdetaan typpeä poistavaan jälkikäsittelyyn, hiekkasuodatukseen.

Ioninvaihto on prosessi, jossa liuoksessa olevat ionit, kationit tai anionit vaihdetaan kiinteän matriisin sisältämiin anioneihin tai kationeihin. Ioninvaihdolla on sovellutuksia veden käsittelyssä, analyyttisessä kemiassa ja biotekniikassa.

Työssä tarvittavat reagenssit:
a) Al2(SO4)3 2 m-%-liuos b) AlCl3 2 m-%-liuos
 1. 1M KNO3 liuos valmistetaan punnitsemalla ja liuottamalla kaliumnitraattia tislattuun veteen 50 ml:n mittapulloon. (ISAB-liuos)
 2. Kloridistandardiliuos 1000 ppm (mg/l) voidaan valmistaa esimerkiksi NaCl tai KCl suoloista.

Raportti

Opinpolku 4

Absorptio ja etikkahapon tarkistaminen

a) Haeblogiisi tietoa (oppikirja, internet) adsorptiosta, ja sekoituksesta

Mitä edellä mainitut yksikköprosessit tarkoittavat, mitkä tekijät vaikuttavat adsorptioon ja suodatukseen. Anna vielä esimerkkejä adsorptio ja sekoitusprosesseista teollisuudessa.

Adsorptio

1. a)Adsorptio on aineensiirtoprosessi, jossa kaasu- tai nestekomponentit erotetaan toisistaan saattamalla ne kosketuksiin jonkin kiinteän aineen pinnan kanssa.

b)Sekoituksen tarkoituksena on saada aikaan sekoitettavien aineiden välinen homogenointi eliminoimalla sekoituslaitteistossa joko väkevyys tai konsentraatioeroja molempia samanaikaisesti.

2.a)Adsorptioon vaikuttavat konsentraatio, paine, lämpötila adsorboituvien molekyylien koko sekä adsorboitavan aineen kuohkeus

b)sekoitettava aine, sekä sekoituslaite.

3a)Jäteveden puhdistus ja hapen valmistuksessa.

b)sekoitusta käytetään kemianteollisuudessa erilaisissa reaktoreissa saattamaan reagoivat aineet tehokkaasti kosketukseen toistensa kanssa.

2. Välineet

Hioksella varustettuja erlenmeyrkolveja,

100 m lByretti

Pipettejä

Ravistelija

 

3. Reagenssit

Hiilijauhe 

Etikkahappo

Natriumhydroksidiliuos, 0,1M ja 0,02 M

Fenoliftaleiini

Raporttiin pääset tästä

Opinpolku 5

Aspiriinin valmistaminen ja analysointi

Esteröinti

Esteröinti on kemiallinen reaktio, jossa alkoholin ja karboksyylihapon reagoidessa syntyy esteriä ja vettä. Esterit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat muodostuneet epäorgaanisesta tai orgaanisesta haposta, jonka OH-ryhmä on korvautunut -O- alkyyli ryhmällä.

Liuotus
Liuotus on prosessi missä yksi tai useampi aine on jakautunut homogeenisesti johonkin toiseen aineeseen. Liuotuksessa on huomioitava lliuottimen lämpötila ja liukenevan aineen liukoisuus eri liuottimiin.

Kiteytys
Kiteytys on taloudellisuutensa ja tehokkuutensa vuoksi yleisesti käytetty erotus- ja puhdistusmenetelmä kemian-, lääke- ja elintarviketeollisuudessa. Kiteytyksessä tapahtuu lämmönsiirtoa haihduttamalla sekä aineensiirtoa kiteenmuodostuksen avulla

Suodatus

Suodattamiseksi nimitetään menetelmää, jonka avulla nesteistä tai kaasuista erotetaan niihin sekoittuneet kiinteät osaset. Erilaisia suodattimia on rumpusuodatin, kiekkosuodatin ja hiekkasuodatin.

Tarvittavat välineet:

Erlenmeyerkolvi, 100 ml

Mittalasi, 100 ml

Dekantterilasi, 100 tai 250 ml

Lämpömittari

Vesihaude

Bühnersuppilo

Suodatinpaperia

Lasisauva

Sulamispisteen mittalaite

Koeputkia

pipettejä

                           

Tarvittavat reagenssit:        

Salisyylihappoa, C7H6O3 ; n. 5 g

Etikkahapon anhydridiä eli asetanhydridi, C4H6O3 ; 7 ml

Väkevä rikkihappo, H2SO4 (VARO!! SYÖVYTTÄVÄÄ!!)

Etanolia

NaOH-liuos 0,1 mol/L
Raporttiin pääset tästä

OPINPOLKU 3.

Malmikiven murskaus, seulonta ja jauhatus ja malmin kuparipitoisuuden määritys

Murskaus

Murskauksella tarkoitetaan materiaalin hienontamista 1 m:n alkukoosta alle 1 mm:iin. Erilaisia murskaimia on leukamurskain, kartiomurskain, valssimurskain ja iskumurskain. Eri murskain tekniikoita käytetään eri materiaalilaatuihin. Erilaisia huomioitavia tekiöitä murskatessa on materiaalin kovuus ja murskattavien materiaalien määrä.

Jauhatus
jauhatuksella tarkoitetaan murskatun materiaalin hienontamista 1 mm:n alkukoosta alle
10 um:iin. Jauhaus laitteet koostuvat pääasiassa jauhinmyllyistä ja telapuristimista. Erilaisia huomioitavia asioita jauhatessa on myllyn täyttöaste n.30%-50%.

seulonta
Seulonnalla tarkoitetaan materiaalin erottelemista raekoon mukaan. Seulonta laitteita ovat esim. pyöreä täryseula ja epäkeskotäryseula. Seulontaa käytettäessä on huomioitava että seulapinnat menevät isoimmasta pienimpään.

Liuotus
Liuotus on prosessi missä yksi tai useampi aine on jakautunut homogeenisesti johonkin toiseen aineeseen. Liuotuksessa on huomioitava lliuottimen lämpötila ja liukenevan aineen liukoisuus eri liuottimiin.

Saostus
Saostaminen, eli reaktiivinen kiteyttäminen, on prosessi, jossa kaksi liuosta tai kaasumainen reagenssi ja liuos sekoitetaan keskenään, mikä johtaa kiinteän faasin eli saostuman syntymiseen. Saostamista käytetään esimerkiksi, kun halutaan poistaa kovan talousveden sisältämiä metallikationeja.

Suodatus
Suodattamiseksi nimitetään menetelmää, jonka avulla nesteistä tai kaasuista erotetaan niihin sekoittuneet kiinteät osaset. Erilaisia suodattimia on rumpusuodatin, kiekkosuodatin ja hiekkasuodatin.

Tarvittavat välineet ja reagenssit:

Välineet

Leukamurskain

Seulontalaitteisto (täryseula + virallinen seulasarja 0,45um -4mm)

Kuulamylly + kuulat

työntömitta

Dekantterilasi 400 ml

Mittapulloja, 50, 100 ja 250 ml + korkit

Mittapipetti, 1 ml

Suodatinpaperia, ashless  (sini- tai mustanauha)

Lasisuppilo

Analyysivaaka

Keittolevy

Kellonlasi

Lasisauva

Täyspipetti 50 ml + pumpetti

Spektrofotometri, johon lasikyvetti tai läpivirtauskyvetti

Mäntäpipetit 10ml, 5 ml ja 1 ml sekä niihin kärkiä

Reagenssit:    

EDTA:n natriumsuolaliuosta, Na2EDTA; 0,1M

Ammoniumasetaattiliuos, CH3COONH4 ; 10 p-%

Kuparin perusvakioliuos, 1000 mg/l Cu. Tämä valmistetaan CuSO4.5H2O:sta

Väkevä typpihappo, HNO3

Raporttiin pääset tästä

OPINPOLKU 2.

Vichyveden Ca-pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislausta

1.Mitä tislauksella tarkoitetaan, 2.mihin se perustuu, 3.mitkä tekijät vaikuttavat tislaustulokseen? 4.millaisia tislaimia sovelletaan teollisuudessa? 5.Mitä pH-arvo kertoo? 6.Mitä sähkönjohtokyky kertoo 7.mikä johtavuuteen vaikuttaa?

1.Tislaus on toisiinsa liuenneiden aineiden erottamiseen käytetty menetelmä.

2.Tislaus perustuu seoksessa olevien aineiden eri höyrystymis lämpötiloihin.

3.Tislattavan aineen eri komponenttien haihdutuspisteiden eroavaisuus ja tislauslaite

4. Pohja- ja täytekappalekolonneja

5. Liuoksen väkevyyden (emäs 7-14, happo 0-7)

6.Sähkönjohtokyky tai sähkönjohtavuus osoittaa veteen liuenneiden suolojen määrää. Mitä enemmän liuoksessa on suoloja, sitä paremmin liuos on sähköäjohtava.

7.Liuokseen liuenneiden suolojen määrä.

Tarvittavat välineet ja reagenssit

Byretti (lukematarkkuus 0,01 ml) eli 10 ml byretti tai 25 ml byretti

Statiiveja, kouria ja muhveja

50 ml täyspipetti

Magneettisekoittaja ja namu

250 ml:n erlenmeyerkolvi

tislauslaitteisto jäähdytysvesiletkuineen

linnunpesähaude

laboratorionostimet

hioksellinen lämpömittari ja hiosrasvaa

pH-mittari ja pH-standardit pH4, pH7 ja pH10

Johtokykymittari sekä siihen standardiksi 0,01 M KCl -liuos

Indikaattoriseos:kalkonkarboksyylihappoa

NaOH-liuos; (2 mol/l)

EDTA-liuos; 0,005 mol/l

Raporttiin pääset tästä

OPINPOLKU 1

NaOH tarkistus, HCl-valmistus ja yhdisteen moolimassan tarkistus

1. Mitä neutraloinnilla tarkoitetaan? 2. Mitä aineita tarvitaan neutralointiin. 3. Missä neutralointia sovelletaan teollisuudessa?4. Mitä liuotus tarkoittaa? 5. Mitkä tekijät ja aineiden ominaisuudet vaikuttavat liuotukseen ja liukenemiseen?

1. neutralointi tarkoittaa aineen, kuten emäksen tai happaman aineen muuttamista neutraaliksi, eli ph:n muuttamista lähelle seitsemää.

2. hapan ja emäksinen liuos.

3. neutralointia tarvitaan esim. juomaveden valmistamisessa.

4.Liukeneminen on tapahtuma, jossa liukeneva aine sekoittuu liuottimeen siten, että syntyy liuos.

5.liukeneva aine, liuotin, lämpötila, paine, liuoksen kylläisyys aste ja aineiden määrät.

Tarvittavat välineet:

Analyysivaaka, (tarkuus 0,0001 g) sekä punnitusalustoja tai foliota

20 ml tai 50 ml byretti sekä statiivi, kourat ja muhvit

100 ml ja 250 ml tai 500 ml mittapulloja korkkeineen

suppilo

100 ml mittalasi

10 ml ja 25 ml täyspipetit

1ml mittapipetti

pumpetti

3 kpl erlenmeyer-kolvit

dekantterilasi

lämpölevy

lämpökaappi

eksikaattori

lasinen petrimalja

Tarvittavat reagenssit:

Natriumhydroksidi NaOH, pro analysis -laatua

Väkevä HCl (37%) pa-laatu

Kaliumvetyftalaatti KHC8H4O4

Fenoliftaleiini-liuos 0,1% (etanolissa)

Ionivaihdettu vesi

Oksaalihappo (COOH)2 .2H2O

Raporttiin pääset tästä