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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 유성식
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수19
이 논문의 연구 히스토리 (2)
2017
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화학공정에서 증류 또는 추출 등 분리 장치의 설계 및 조업에 있어서 혼합물의 과잉 엔탈피와 평형데이터는 공장을 설계하거나 운영 하는데 있어서 중요하다. 이들의 평형데이터를 얻는 방법은 실험을 통해서 데이터를 얻거나 평형데이터를 계산하여 예측하는 방법이 있다.
본 연구에서 사용되는 등온 미세 열량계를 이용한 과잉엔탈피 측정은 알고 있는 조성의 액상 혼합물을 흘림으로써 각 조성에 따른 엔탈피의 변화량을 측정하는 방법이다. 건전성이 확보된 과잉 엔탈피 데이터 값으로 검증된 이론을 이용하여 평형데이터 값을 구해낼 수 있다면 어려운 실험을 통하지 않더라도 다양한 계에서의 평형 데이터 값을 예측할 수 있을 것이다. 또한, 이들 평형물성을 예측하거나 최소한의 실험으로 유사한 조건에서 정확히 예측할 수 있다면 많은 시간과 비용을 절약할 수 있고 공정운전에서 갑작스런 문제가 발생했을 때 빠르고 효과적으로 대응할 수있을 것이다.
본 연구에서는 등온 흐름 열량계(Isothermal Microcalorimeter)를 이용 하여 과잉 엔탈피를 측정하였으며, n-hexane + alkanes(n-pentane, n-heptane, n-octane, n-dodecane)을 시스템으로 298.15K의 온도조건에서 실험을 수행하였다. 그로 인해 탄소의 사슬길이에 따라 엔탈피가 어떻게 변해가고 그로인해 파라미터가 어떻게 변화하는지 알아보았다. 엔탈피를 통해 구한 binary 파라미터의 연관성을 이용하여 다른 알칸계의 과잉 엔탈피와 binary 파라미터를 추정하여 계산하여 VLE 파라미터 data와 과잉엔탈피 파라미터를 비교해보았다. 또한, NaOH/Water/Ethanol system 에 관해 열역학 모델이 적용가능한지 확인해 보았다. 이를 적절하게 표현 하기 위한 열역학 모델들로 과잉 엔탈피를 Wilson, NRTL(Non-Random Two Liquid model), UNIQUAC (Universal Quasi-Chemical), electrolyteNRTL (electrolyte-Non-Random Two Liquid model)의 활동도 모델 식을 이용하여 계산하였다.
Wilson, NRTL, UNIQUAC model을 이용하여 n-hexane과 n-alkane계에 대해 과잉 엔탈피를 계산하였고, 그 결과와 실험 자료를 비교하여 보았다.
그 결과, 과잉 엔탈피 데이터는 사슬 길이가 증가 할수록 과잉엔탈피의 값이 증가하는 경향을 보였다. 이것은 사슬길이가 증가할수록 입체장애로 인해 엔탈피가 증가하기 때문인 것으로 보인다. 마찬가지로 입체장애로 인하여 탄소사슬길이에 따라 interaction 파라미터가 일정하게 변화하는 것으로 판단된다.
전해질의 과잉엔탈피 표현에는 electrolyte-NRTL model에서 가장 좋은 결과를 보여주었다. 이는 저농도에서 적합한 것으로 나타났는데 고농도에 서는 UNIQUAC model이 좋은 값을 보여주었다. electrolyte-NRTL model 은 부분이온해리도라는 개념이 들어가게 되면서 보다 적합한 계산결과를 얻었다. 전해질 용액의 열역학적 model의 계산은 eNRTL model을 이용하여 계산할 수 있음을 보였다. 또한 농도가 짙어질수록 NaOH와 Ethanol간의 interaction관계에 영향을 미치는 것으로 분석된다.
본 연구에서 사용되는 등온 미세 열량계를 이용한 과잉엔탈피 측정은 알고 있는 조성의 액상 혼합물을 흘림으로써 각 조성에 따른 엔탈피의 변화량을 측정하는 방법이다. 건전성이 확보된 과잉 엔탈피 데이터 값으로 검증된 이론을 이용하여 평형데이터 값을 구해낼 수 있다면 어려운 실험을 통하지 않더라도 다양한 계에서의 평형 데이터 값을 예측할 수 있을 것이다. 또한, 이들 평형물성을 예측하거나 최소한의 실험으로 유사한 조건에서 정확히 예측할 수 있다면 많은 시간과 비용을 절약할 수 있고 공정운전에서 갑작스런 문제가 발생했을 때 빠르고 효과적으로 대응할 수있을 것이다.
본 연구에서는 등온 흐름 열량계(Isothermal Microcalorimeter)를 이용 하여 과잉 엔탈피를 측정하였으며, n-hexane + alkanes(n-pentane, n-heptane, n-octane, n-dodecane)을 시스템으로 298.15K의 온도조건에서 실험을 수행하였다. 그로 인해 탄소의 사슬길이에 따라 엔탈피가 어떻게 변해가고 그로인해 파라미터가 어떻게 변화하는지 알아보았다. 엔탈피를 통해 구한 binary 파라미터의 연관성을 이용하여 다른 알칸계의 과잉 엔탈피와 binary 파라미터를 추정하여 계산하여 VLE 파라미터 data와 과잉엔탈피 파라미터를 비교해보았다. 또한, NaOH/Water/Ethanol system 에 관해 열역학 모델이 적용가능한지 확인해 보았다. 이를 적절하게 표현 하기 위한 열역학 모델들로 과잉 엔탈피를 Wilson, NRTL(Non-Random Two Liquid model), UNIQUAC (Universal Quasi-Chemical), electrolyteNRTL (electrolyte-Non-Random Two Liquid model)의 활동도 모델 식을 이용하여 계산하였다.
Wilson, NRTL, UNIQUAC model을 이용하여 n-hexane과 n-alkane계에 대해 과잉 엔탈피를 계산하였고, 그 결과와 실험 자료를 비교하여 보았다.
그 결과, 과잉 엔탈피 데이터는 사슬 길이가 증가 할수록 과잉엔탈피의 값이 증가하는 경향을 보였다. 이것은 사슬길이가 증가할수록 입체장애로 인해 엔탈피가 증가하기 때문인 것으로 보인다. 마찬가지로 입체장애로 인하여 탄소사슬길이에 따라 interaction 파라미터가 일정하게 변화하는 것으로 판단된다.
전해질의 과잉엔탈피 표현에는 electrolyte-NRTL model에서 가장 좋은 결과를 보여주었다. 이는 저농도에서 적합한 것으로 나타났는데 고농도에 서는 UNIQUAC model이 좋은 값을 보여주었다. electrolyte-NRTL model 은 부분이온해리도라는 개념이 들어가게 되면서 보다 적합한 계산결과를 얻었다. 전해질 용액의 열역학적 model의 계산은 eNRTL model을 이용하여 계산할 수 있음을 보였다. 또한 농도가 짙어질수록 NaOH와 Ethanol간의 interaction관계에 영향을 미치는 것으로 분석된다.
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