Расчет концентрации. Массовый процент. Объемный процент. Концентрация газа при расчетах в химической технологии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский университет ресурсоэффективных технологий «ТПУ» (НИУ РЭТ ТПУ).

Химико-технологический факультет. Кафедра ТООС и ВМС.

Направление-24000 «Химия и биотехнология».

Лекционный курс-«Химия и технология органических веществ»

ЗАДАНИЕ

РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ 2

Массовый процент (с_м)- процентная доля массы вещества, содержащаяся в общей массе смеси веществ, т.е. указывает процент количества вещества в 100 г. смеси.

Объемный процент (с_об)-процентная доля объема вещества, содержащаяся в общем объеме смеси веществ, т.е. указывает процент количества миллилитров вещества в 100 мл объема смеси.

Массовые доли. Если масса всего материального потока равна g, а масса содержащихся в ней компонентов g_i(i=I, 2         n, где п— число компонентов в смеси), то массовые доли компонентов (массовые концентрации) определяются следующим образом;

Очевидно, что x_i £ 1и

Мольные доли. Мольные доли компонентов смеси n_iопределяются как отношение числа молей данного компонента N_i,- к общему числу молей смеси

Соответственно n_i£ 1и

Объемная доля. Объемная доля v_i; представляет собой отношение объема данного компонента Viпри заданном давлении к общему объему системы , т. е.

Если выполняется правило аддитивности объемов при смешении, т. е. если при смешении объемы отдельных компонентов не изменяются,  то

и в этом случае сумма объемных долей также равна единице.

Необходимо отметить, что в аналитической, физической химии и в других областях применяются такие концентрации как нормальные, молярные, моляльные, титры и др., а также концентрации в частях по объему 1:V, где V— объем смеси, в котором содержится 1 объем данного газа (например, концентрация углекислоты 1:2000), а также дается объем газа, содержащийся в 1000 или 1000000 объемов смеси (например, концентрация озона 7 : 1000000).

Концентрацию газа при расчетах в химической технологии чаще всего выражают следующими способами:

·  в весовых %(С_в, % вес. или ww);

·   массой газа в единице объема (С_в0) (размерность кг/м³, г/м³ и мг/дм³)- объемно-весовая концентрация;

·  в объемных % (объемная концентрация С₀, % об. или vol).

Понятие о весовых и объемных процентах даны на предыдущей странице. В аналитической химии, при расчетах массообменных процессов, в технике пыле- газоулавливания  пользуются объемно-весовой концентрацией с_{i в.о} представляющей собой отношение массы i-го компо-нента g; к объему смеси V = S V_i,-, т. е.

Если просуммировать объемно-весовая концентрации С_в0 всех компонентов, то получим массу смеси в единице ее объема, т. е. плотность смеси р_см

Формулы пересчета концентраций для газа даны в таблице.

Обозначения: М—молекулярная масса газа; р — давление газа  в миллибарах (мм рт. ст.); р₀ — нормальное давление газа, 101325 Па (760 мм рт. ст); V_t—объем газа при температуре t.

Для перерасчета концентраций можно пользоваться также различными формулами.

Массовые доли связаны с мольными и объемными долями следующими формулами:

Объемно-весовая концентрация связана с мольными и объемными долями следующими соотношениями

Формулы пересчета концентраций для растворов даны в таблице.

В процессах массообмена участвуют по крайней мере две фазы то относительное содержание компонента с номером (в одной фазе (например, в жидкой) обычно обозначается через x, в другой фазе (например, в паровой) -через у.

Пример.  Смесьвеществ содержит три вещества g₁=81 кг, g₂=135 кг, g₃=54 кг. Необходимо определить массовую долю этих компонентов.

Решение. Находим массу смеси

g= g₁+ g₂+ g₃=81+135+54=270 кг

x₁=81/270=0,3        x₂=135/270=0,5           x₃=54/270=0,2