1. SEDYMENTACJA OKRESOWA

Podobne dokumenty
SEDYMENTACJA OKRESOWA

Filtracja prowadzona pod stałą różnicą ciśnień

Filtracja prowadzona pod stałą różnicą ciśnień

Odwadnianie osadu na filtrze próżniowym

Ćwiczenie 8: 1. CEL ĆWICZENIA

ODWADNIANIE OSADU NA FILTRZE PRÓŻNIOWYM

Filtracja ciśnieniowa osadu

Utylizacja osadów ściekowych

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

WIROWANIE. 1. Wprowadzenie

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Utylizacja osadów ściekowych

Ćwiczenie nr 5 WŁAŚCIWOŚCI FILTRACYJNE OSADÓW ŚCIEKOWYCH - DOBÓR DAWKI POLIELEKTROLITU

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Grawitacyjne zagęszczanie osadu

ODWADNIANIE OSADÓW PRZY POMOCY FILTRA CIŚNIENIOWEGO

ĆWICZENIE NR 2 FILTRACJA PRASA FILTRACYJNA

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

C 6 H 12 O 6 2 C 2 O 5 OH + 2 CO 2 H = -84 kj/mol

WIROWANIE. 1. Wprowadzenie

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie lepkości wodnych roztworów sacharozy. opracowała dr A. Kacperska

PRASA FILTRACYJNA. płyta. Rys. 1 Schemat instalacji prasy filtracyjnej

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 13: Współczynnik lepkości

A4.06 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych Zakład Aparatury Procesowej

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE PROCESU PROJEKTOWANIA ODSTOJNIKA

K02 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Materiały pomocnicze z Aparatury Przemysłu Chemicznego

prędkości przy przepływie przez kanał

III r. EiP (Technologia Chemiczna)

W zaleŝności od charakteru i ilości cząstek wyróŝniamy: a. opadanie cząstek ziarnistych, b. opadanie cząstek kłaczkowatych.

Aparatura Chemiczna i Biotechnologiczna Projekt: Filtr bębnowy próżniowy

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Rys.1. Zwężki znormalizowane: a) kryza, b) dysza, c) dysza Venturiego [2].

FILTRACJA CIŚNIENIOWA

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

[1] CEL ĆWICZENIA: Identyfikacja rzeczywistej przemiany termodynamicznej poprzez wyznaczenie wykładnika politropy.

ODWADNIANIE OSADÓW PRZY POMOCY WIRÓWKI SEDYMENTACYJNEJ

ĆWICZENIE NR 5 FILTRACJA BĘBNOWY FILTR OBROTOWY

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Lepkościowo średnia masa cząsteczkowa polimeru. opiekun ćwiczenia: dr A.

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Laboratorium Inżynierii Bioreaktorów

Henryk Bieszk. Odstojnik. Dane wyjściowe i materiały pomocnicze do wykonania zadania projektowego. Gdańsk H. Bieszk, Odstojnik; projekt 1

Wybrane aparaty do rozdzielania zawiesin. Odstojniki

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

OPADANIE CZĄSTEK CIAŁ STAŁYCH W PŁYNACH

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Zadanie 1. Zadanie 2.

Adsorpcja błękitu metylenowego na węglu aktywnym w obecności acetonu

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

CZUJNIKI POJEMNOŚCIOWE

ODWADNIANIE OSADÓW PRZY POMOCY WIRÓWKI SEDYMENTACYJNEJ

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów nieniutonowskich

Instrukcja stanowiskowa

Hydrodynamika warstwy fluidalnej trójczynnikowej

CZUJNIKI I PRZETWORNIKI POJEMNOŚCIOWE

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Ćwiczenie 5: Wyznaczanie lepkości właściwej koloidalnych roztworów biopolimerów.

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

Wyznaczanie gęstości i lepkości cieczy

KATALITYCZNE OZNACZANIE ŚLADÓW MIEDZI

Zajęcia laboratoryjne

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Załącznik Nr 5 do Zarz. Nr 33/11/12

KOROZJA. Korozja kontaktowa z depolaryzacja tlenową 1

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

II. ODŻELAZIANIE LITERATURA. Zakres wiadomości obowiązujących do zaliczenia przed przystąpieniem do wykonania. ćwiczenia:

Sprawozdanie. z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Współczesne Materiały Inżynierskie. Temat ćwiczenia

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej kilku związków organicznych

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów. Rodzaje przepływów.

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Analiza korelacyjna i regresyjna

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Modele matematyczne procesów, podobieństwo i zmiana skali

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

W Y K O N Y W A N I E T E S T Ó W F I L T R A C J I Z A W I E S I N I L A S T Y C H

Laboratorium Podstaw Biofizyki

Doświadczenie B O Y L E

Ćw. M 12 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa i za pomocą wiskozymetru Ostwalda.

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

Transkrypt:

SEPARACJE i OCZYSZCZANIE BIOPRODUKTÓW SEDYMENTACJA i FILTRACJA 1. SEDYMENTACJA OKRESOWA CEL ĆWICZENIA Wyznaczenie krzywej sedymentacji oraz krzywej narastania osadu dla procesu sedymentacji okresowej. Obliczenie na podstawie danych eksperymentalnych, początkowej szybkości sedymentacji (r 0 ) cząstek stałych i porównanie tej wartości z teoretycznymi przewidywaniami. Porównanie wpływu lepkości medium na szybkość sedymentacji. Określenie początkowej porowatości zawiesiny oraz porowatości powstałego osadu. Badanie procesu sedymentacji polega na obserwacji zachowania się zawiesiny umieszczonej w leju Imhoffa. Początkowa wysokość słupa zawiesiny wynosi h 0, a jej początkowe stężenie (jednakowe w każdym miejscu), równe jest C 0. Ten stan początkowy dotyczy czasu t = 0. Po zamieszaniu i odstawieniu zawiesiny rozpoczyna się jej sedymentacja. Przebieg tego procesu przedstawiono na poniższym rysunku 1

Krzywa h(t) nosi nazwę krzywej sedymentacji zawiesiny, natomiast krzywa l(t) nazywa się krzywą narastania osadu. Na krzywej sedymentacji można wyróżnić trzy charakterystyczne odcinki: prostoliniowy (I) i dwa krzywoliniowe (II, III), rozdzielone punktem przecięcia krzywej sedymentacji z krzywą narastania osadu. Punkt ten nosi nazwę punktu krytycznego krzywej sedymentacji, K. Prostoliniowy obszar krzywej sedymentacji odzwierciedla fakt występowania w leju strefy zawiesiny o stałym stężeniu C 0. Pierwsza część krzywoliniowa wskazuje na występowanie strefy zawiesiny o zmiennym stężeniu, a druga część krzywoliniowa przedstawia zagęszczenie osadu do stężenia C max (minimalna porowatość osadu), któremu odpowiada wysokość h min. Badanie przebiegu sedymentacji okresowej polega na określaniu w czasie wysokości warstwy klarownej cieczy oraz wysokości warstwy osadu. PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA 1. Pomiary wysokości warstwy zawiesiny w czasie wykonać w leju Imhoffa o pojemności 1 dm 3. 2. Zadane naważki substancji stałej (skrobia ziemniaczana) odważyć na wadze, wprowadzić do zlewki i uzupełnić wodą lub wodnym roztworem glicerolu (stężenie% podane przez prowadzącego) do 1 dm 3. 3. Po dokładnym wymieszaniu układu ciecz-ciało stałe uzyskaną zawiesinę przelać do leja Imhoffa i włączyć stoper. 4. Od tego momentu w ustalonych odstępach czasu odczytywać wysokość warstwy narastania osadu oraz wysokość warstwy klarowania (pomiary co 1-2 minuty przez pierwsze 10 minut od rozpoczęcia procesu, a następnie co 5-10 minut). 5. Proces zakończyć w momencie osiągnięcia punktu krytycznego lub później. 6. Wyznaczyć objętość warstwy powstałego osadu. 7. Analogiczne eksperymenty przeprowadzić w cylindrze miarowym o pojemności 0,5 dm 3 z tą różnicą, że w tym przypadku mierzyć wyłącznie wysokość warstwy klarowania. OPRACOWANIE WYNIKÓW 1. Wyniki badań uzyskane dla jednostkowego przebiegu sedymentacji przedstawić na jednym wykresie w postaci zależności h=f(t) oraz l=f(t). Z początkowych punktów pomiarowych tworzących krzywą h=f(t) wyznaczyć szybkość procesu sedymentacji (r 0 ). 2. Początkową szybkość sedymentacji wyznaczoną doświadczalnie dla dwóch różnych mediów (woda, glicerol) porównać z wartościami teoretycznymi obliczonymi ze wzoru: 2

r 0 d 2 g ( ) s 18 d średnica cząstek [mm], g stała przyciągania ziemskiego [m/s 2 ], ρ gęstość (s) ciała stałego (1,532 g/cm 3 dla skrobii ziemniaczanej) i (c) cieczy [g/cm 3 ], η - lepkość dynamiczna medium [Pa s]. (wyznaczyć stosunek [r 0,woda /r 0,glicerol ] dośw = [r 0,woda /r 0,glicerol ] teoret ) 3. Obliczyć porowatość (ε) zdefiniowaną jako udział objętościowy cieczy w zawiesinie. 4. Dla uzyskanych wyników z całej grupy określić zależność między szybkością sedymentacji a stężeniem zawiesiny. 5. Określić wpływ lepkości medium na początkową szybkość sedymentacji oraz porowatość powstałego osadu. c ZAGADNIENIA DO KARTKÓWKI 1. Podstawowe pojęcia, definicje i wzory dotyczące zagadnienia sedymentacji, zawiesiny, szybkości sedymentacji zawiesin o różnej koncentracji, rodzaju cząsteczek ciała stałego. Wpływ parametrów medium na szybkość sedymentacji. 2. Sedymentacja okresowa. 3. Rodzaje odstojników w tym odstojniki o działaniu okresowym, półciągłym i ciągłym (odstojnik Dorra, dwukomorowy, klasyfikator hydrauliczny). 4. Zastosowanie procesu sedymentacji. LITERATURA A.L. Kowal, M.M. Sozański, Podstawy doświadczalne systemów oczyszczania wód: Sedymentacja, koagulacja i filtracja, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1977. J.R.L Allen, Fizyczne procesy sedymentacji, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1977. J. Bandrowski, H. Merta, J. Zioło, Sedymentacja zawiesin : zasady i projektowanie, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2001. Tablica zależności lepkości roztworu gliceryny w wodzie od stężenia i temperatury roztworu (lepkość wyrażona w cp). Zródło: Ch. D. Hodgman, Handbook of Chemistry and Physics, 40th edition, Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio 1959. 1 [cp] = 0,001 [Pa. s] 3

4

2. FILTRACJA CEL ĆWICZENIA monitorowanie procesu filtracji zawiesiny drożdży w filtracji próżniowej wyznaczenie czasu trwania jednego cyklu, stopnia oczyszczania zawiesiny, współczynnika ściśliwości osadu oraz oporu wytwarzanego przez placek filtracyjny. SPRZĘT STOSOWANY W ĆWICZENIU 1. Zestaw do filtracji próżniowej i przy stałym ciśnieniu hydrostatycznym 2. Bibuła filtracyjna, kalcyt 3. Spektrofotometr (pomiar stężenia zawiesiny względem wody przy długości fali 550nm) PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA 1. Ćwiczenie należy przeprowadzić dla dwóch różnych ciśnień podanych przez prowadzącego 2. Do odfiltrowania zawiesiny drożdży należy użyć filtra próżniowego podłączonego do pompki wodnej wytwarzającej próżnię. 3. Należy wyciąć odpowiedniej wielkości filtr z bibuły filtracyjnej (zmierzyć jego średnicę) i umieścić pod warstwą kalcytu (3g), stanowiącego dodatkową przegrodę filtracyjną. 4. Przed rozpoczęciem procesu filtracji należy określić stężenie zawiesiny przy pomocy spektrofotometru przy długości fali 550 [nm] względem wody. 5. W momencie wlania zawiesiny do zbiornika nad filtrem i podłączenia próżni, należy rozpocząć pomiar czasu i monitorować zmianę objętości filtratu w czasie. 6. Po zakończeniu filtracji zmierzyć stężenie ciała stałego w filtracie oraz jego objętość całkowitą. OPRACOWANIE WYNIKÓW 1. Wyznaczenie krotności oczyszczenia zawiesiny 2. Wyznaczenie współczynnika ściśliwości w tym: Sporządzenie tabeli dla każdego z zastosowanych ciśnień t [s] V FILTRATU [L] w czasie t [ ] 5

Graficzne przedstawienie stałej filtracji izobarycznej w którym równanie jest zlinearyzowanym równaniem opisującym przebieg filtracji z wydzieleniem osadu ściśliwego przy założeniu iż różnica ciśnień jest stała Wyznaczenie współczynnika ściśliwości osadu ze wzoru: ( ) ( ) K - stała filtracji (odczytana z równania prostej, odpowiednio K1 przy Δp 1...) 3. Wyznaczenie przepustowości jednostkowej filtra Objętościowe natężenie przepływu filtratu wyraża się za pomocą wzoru: w którym: A powierzchnia filtracji; Δp ciśnienie podczas filtracji R opór wytwarzany przez przegrodę filtracyjną w skład której wchodzi opór samego filtra i placka filtracyjnego (zmienny w czasie) Przepustowość filtra jest odwrotnością oporu, czyli: Strumień filtratu jest jednak zmienny w czasie, tak więc zmienna jest również przepustowość. Sporządzić wykres jak zmienia się ona podczas procesu filtracji oraz wyznaczyć przepustowość całkowitą po ustaleniu czasu trwania jednego cyklu. Porównać wartości uzyskane dla dwóch różnych Δp. 4. Wyznaczanie zależności oporu placka filtracyjnego od przyłożonego ciśnienia Do obliczeń niezbędna jest zależność średniego natężenia strumienia filtratu od wytwarzanego podciśnienia, ponieważ na opór przegrody filtracyjnej składa się opór wytwarzany przez przegrodę filtracyjną i opór placka filtracyjnego. 6

Opór przegrody należy obliczyć wykorzystując wykres zależności strumienia od wielkości siły napędowej Rys. Zależność natężenia przepływu filtratu od zastosowanego ciśnienia, bez dodatkowej warstwy filtracyjnej i z użyciem wody. Opór placka filtracyjnego zmienia się w czasie na skutek zmiany jego grubości. Sporządzić wykres takiej zmiany w czasie dla pomiarów wykonanych w trakcie ćwiczenia (dla dwóch różnych Δp). ZAGADNIENIA DO KARTKÓWKI 1. Definicja filtracji, podział z uwagi na siłę napędową 2. Opór w procesie filtracji. Rodzaje osadów, współczynnik ściśliwości. Szybkość filtracji. 3. Filtracja powierzchniowa i wgłębna. Porowatość filtra. 4. Rodzaje filtrów i zasada ich działania (prasa filtracyjna ramowo-płytowa, filtry ciśnieniowe ramowe i tarczowe, prasa płytowa, prasa filtracyjna cylindryczna, prasa taśmowa-wyżymająca, filtr próżniowy, bębnowy ciśnieniowy, tarczowy, taśmowy, talerzowy oraz filtry dynamiczne). LITERATURA 1. Aparatura chemiczna i procesowa J. Warych 2. Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej R. Koch, A. Noworyta 3. Inżyniera procesowa i aparatura przemysłu spożywczego praca zbiorowa pod red. Prof. dr hab. Piotra Lewickiego 7