Кинетические закономерности процессов делигнификации древесины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Северный (Арктический) федеральный университет"

Кафедра Теоретической и прикладной химии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине:

Физико-химические основы технологических процессов

На тему:

Кинетические закономерности процессов делигнификации древесины

Агафонов Андрей Викторович

Руководитель Н.Л. Иванченко

Архангельск

2015

Задание

Определить кинетические характеристики (константу скорости и порядок) процесса делигнификации в условиях сульфатной варки по следующим экспериментальным данным:

Содержание лигнина в древесном остатке, %

1. Построение графиков зависимостей изменения содержания лигнина в древесном остатке по ходу варки в координатах уравнений реакций 1, 2, порядков и уравнения Аврами-Колмогорова-Ерофеева

2. Графическим методом определяем порядок реакции и константу скорости процесса делигнификации

3. Строим зависимости содержания лигнина в древесном остатке от времени варки по опытным данным и с использованием полученной константы скорости процесса делигнификации

4. Рассчитываем относительную погрешность определения содержания лигнина в древесном остатке по выбранному уравнению

Выполнение задания

Для определения кинетических характеристик делигнификации используем следующие зависимости:

- уравнение реакции 1 порядка:

или lnC=lnC_o-K•t;

- уравнение реакции 2 порядка:

или ;

- уравнение Аврами-Колмогорова-Ерофеева:

Порядок реакции определяем графическим методом: стороим зависимости lnC=f(t), 1/C= f(t), и lg[-ln(1-б)] = f(lgt) и обрабатываем уравнения прямых. Для этого рассчитываем коэффициенты линейной зависимости и коэффициенты достоверности аппроксимации R².

делигнификация древесина варка лигнин

Промежуточные результаты расчета:

Рис. 1. Зависимость lnC от продолжительности варки

Рис. 2. Зависимость 1/С от продолжительности варки

Рис. 3. Зависимость lg[-ln(1-б)] от lgt

Наибольшее значение достоверности аппроксимации R² наблюдается для третьей зависимости, т.е. уравнение Аврами-Колмогорова-Ерофеева наиболее точно описывает процесс делигнификации в заданных условиях. Из уравнения - множитель перед переменной х находим параметр n, n = 2,79.

Величина отрезка отсекаемого прямой на оси ординат (свободный член уравнения прямой), численно равна lgK. К = 0,0065.

Зная константу реакции К, порядок реакции n, время от начала варки и начальное содержание лигнина в твердом остатке С_о, определяем расчетные величины С и сравниваем с экспериментальными значениями. Рассчитываем абсолютную погрешность по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу:

Анализ полученных результатов показывает, что описание процесса варки, с помощью уравнения Аврами-Колмогорова-Ерофеева дает удовлетворительный результат, сходный с результатом эксперимента только в начале варки, при высоком содержании лигнина в древесине, тогда как, в процессе варки содержание лигнина в древесине получается значительно завышенным.

Список использованных источников

1. Скребец Т.Э. Физико-химические основы технологических процессов: Методические указания К выполнению контрольных и лабораторных работ/ Т.Э.Скребец, А.С.Почтовалова. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006.- 24с.

2. Целлюлоза. Бумага. Картон. (обзорная информация), вып.10,1990.

3. К.Г.Боголицын, В.М.Резников. Химия сульфитных методов делигнификации древесины. - М.: Экология, 1994.- 288 с.

Размещено на Allbest.ru