Equilíbrio vapor-líquido

1. Priming o sistema

1. Desabafe o sistema VLE usando a válvula de ventilação/controle de 3 vias montada na estrutura do aparelho e (se necessário) drenando líquido do sistema em um frasco de resíduos.
2. Remova os tubos de amostra e substitua por tubos limpos (se necessário). O líquido não vai drenar completamente para fora do sistema.
3. Para a primeira execução de experimentos, refile através da válvula de entrada com uma mistura de aproximadamente (vol %) 50% de metanol, 30% isopropanol e 20% de água. Pela segunda semana, refil com cerca de 25% de metanol, 45% isopropanol e 30% de água. Para a terceira semana, refile com o líquido que você precisa repetir. A capacidade líquida total é de aproximadamente 130 cm³.
4. Encha com líquido logo abaixo do local onde a bomba de Cottrell se cruza com a jaqueta de vácuo. Muito pouco líquido fará com que o sistema exija taxas de ebulição muito altas para obter líquido suficiente para "cuspir" (quando o líquido estoura enquanto ferve intensamente).
5. Use um béquer e despeje o líquido na porta de adição na parte superior da câmara de equilíbrio. Feche o porto.
6. Verifique a pressão barométrica com o manômetro de mercúrio na parede. Ajuste o "zero" no medidor de pressão digital para combinar (se necessário).
7. Mude a válvula de ventilação de três vias para "controle" e inicie a bomba de vácuo e o controlador de pressão.
8. Abra a válvula do acelerador no controlador de pressão várias voltas e observe a pressão cair rapidamente. Observe a pressão no medidor de pressão digital.
9. Ajuste o ponto de ajuste de pressão de controle no controlador de pressão para obter ~ 700 mm Hg. Ouça para clicar na válvula de controle. Uma vez alcançado o ponto de controle, o ruído da bomba de vácuo será audivelmente diferente.
10. Neste ponto, com a válvula do acelerador aberta várias voltas, toda vez que a válvula de controle se abre, muito ar é despejado na bomba de vácuo e a pressão cai abaixo de 700 mm antes de se recuperar lentamente. Feche completamente a válvula do acelerador e abra-a por volta de 1/2.
11. Aguarde que a válvula de controle comece a clicar novamente, em seguida, feche a válvula do acelerador em pequenos incrementos até que a pressão flutua apenas ~0,5 mmHg ou menos quando a válvula estiver aberta. Faça pequenos ajustes no ponto de controle ou na válvula de escape, conforme necessário, para manter muito perto de 700 mmHg.
12. Uma vez que a mistura esteja dentro de ±10 mmHg de 700 mmHg, ligue a potência do aquecedor, aquecendo a potência do manto, a água do condensador e o agitador magnético. Tente 25-30 % de potência do aquecedor e 1,5-2 vira potência de manto para iniciar. O aparelho exigirá 20 minutos ou menos para se aproximar do equilíbrio. Continue ajustando a pressão durante este tempo.

2. Executando o experimento

1. Após ferver, a bomba de Cottrell começará a cuspir líquido e o líquido pode ser visto pingando de volta para a câmara de ebulição. Vapor condensado exigirá mais tempo para aparecer. Quando o equilíbrio é atingido, os experimentadores devem ver gotejamentos constantes de vapor condensado (2 - 3 gotas/s) e líquido devolvido (2 - 3 gotas/s). A temperatura deve ser estável a ± 0,03 ºC e a pressão deve ser estável a 700,0 ± 0,5 mmHg. Quando essas condições foram estabelecidas por pelo menos 2 minutos (ou mais), o equilíbrio é alcançado.
2. Abra as válvulas magnéticas (marcadas "1" e "2" no controlador) 4 ou 5 vezes cada uma por tempo suficiente para coletar cerca de^0,5 cm de líquido em cada tubo de amostra, e fechar os tubos. Se uma válvula não responder ao botão, tente ligar o interruptor de alimentação para o controlador. Esta primeira amostra será usada para lavar os tubos e o sistema de entrega e será descartada. A lavagem substitui qualquer produto químico restante nas laterais dos tubos pelo mesmo produto químico que está sendo amostrado, de modo que não afetará a composição do teste.
3. Desligue momentaneamente a energia do aquecedor, espere 30 s para que a ebulição diminua e, em seguida, desligue o sistema com a válvula de ventilação/controle de 3 vias. Remova os tubos de amostra, gire algumas vezes e despeje-os no pote de lixo.
4. Recoloque os tubos de amostra no sistema, gire a válvula de ventilação para trás para "controle", ligue a energia de volta ao aquecedor e aguarde que o equilíbrio seja restabelecido. Isso só vai demorar alguns minutos se o aparelho não esfriar. Uma pequena diferença de temperatura pode ser observada quando o equilíbrio é restabelecido. Isso pode ser devido a uma leve perturbação da composição geral devido à amostragem.
5. Uma vez que o equilíbrio seja restabelecido, pegue duas novas amostras. Tenha dois frascos rotulados com novo septa pronto.
6. Depois de colher ~0,5 cm³ amostras em cada tubo novamente, desligue o aquecedor, desligue o sistema, remova os tubos de amostra e despeje-os nos frascos. Tampe os frascos e substitua os tubos de amostra por tubos limpos, se necessário.
7. Ao analisar as amostras, prepare uma nova amostra. Escorra ~15 cm³ de líquido em um béquer ou frasco. Adicione ~20 cm³ de metanol puro ou 50/50 metanol/isopropanol através da porta de amostra. Isso dará uma nova composição geral.
8. Certifique-se de que os tubos de amostra estão completamente vazios, em seguida, feche o sistema, desligue a válvula de ventilação para "controlar" e ligue o aquecedor novamente. Se funcionar rapidamente, o equilíbrio será restabelecido rapidamente. Note que deve haver uma diferença de temperatura em da amostra anterior.
9. Repita o procedimento de equilíbrio e amostragem como antes, lembrando de colher uma amostra para lavar e, em seguida, pegue a amostra final. Continue os experimentos adicionando componentes(s). Doze pontos de dados são suficientes para determinar os coeficientes de atividade e (aproximadamente) os coeficientes de interação binária.

3. Desligar o sistema

1. Desligue os aquecedores. Quando o aparelho começar a esfriar, desligue o agitador e a água do condensador.
2. Devolver o sistema à pressão atmosférica; ajuste o controlador >1020 mbar, feche a válvula do acelerador, ajuste a válvula de três vias para ventilar e abra a válvula no tanque.
3. Uma vez que a pressão atmosférica tenha sido atingida, desligue a bomba. Escorra o líquido do reservatório até atingir o nível da válvula, mas deixe o resto do líquido no reservatório. Feche a válvula de 3 vias.

4. Análise

1. Utilizando regressão não linear e uma soma padrão de função objetiva de resíduos quadrados, utilize os coeficientes de atividade computados a partir dos dados brutos para regredir as 6 constantes para a equação ternary wilson (abaixo), para este sistema. Avalie a qualidade do ajuste por métodos gráficos e compute os desvios relativos por cento médios (APRD), que são erros de ajuste médios x 100.
   
2. Convergir sobre os verdadeiros valores ideais de várias direções diferentes no espaço do parâmetro de resposta usando um método fatorial para os palpites iniciais. Calcule a precisão das medições de GC replicando suficientemente uma amostra de GC para determinar as precisão relativas de acordo com a t-estatística, e use as precisão para determinar se aceita ou rejeita uma determinada medição de GC por teste de hipótese apropriado.
3. Compare as precisão relativas da medição gc com os APRDs e discuta. Também informe as precisão absolutas dos medidores de pressão e temperatura - determine estas uma vez por dia.