На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

All times are UTC [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 7 posts ] 
Author Message
 Post subject: СО2: экспериментальное растворение при 20МПа (вопросы)
PostPosted: 02 May 2016 10:55 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 02 May 2016 10:53
Posts: 3
Попалось непростое задание - поддержание постоянной заданной концентрации углекислого газа в замкнутой системе при 20 МПа и циркуляции потока. При введении углекислого газа в сосуд получала заданную концентрацию. Через 12 часов концентрация растворённого газа вырастает в 2-2,5 раза. Никак не могу разобраться с ситуацией. Кто может подсказать по проблеме?
По задумке нужно растворять в солёной воде (плотность до 1,2 г/см3), газ подаётся из специального технического резервуара. Перемешивание между жидкими фазами (газ/вода) происходит постоянно в течение 20 часов. Проба для определения растворённого газа отбирается через 15 минут после введения газа в циклические условия. Затем каждые 10 часов. В начале эксперимента концентрация газа равна примерно 35 мг/л, через 10 часов уже около сотни и держится на таком же уровне до конца цикла (иногда снижается).
С уважением, Ирина.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 11:37 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Не исключено обратимое связывание СО2 растворёнными в воде солями с образованием кислот и гидрокарбонатов (давление-то высокое!) - вот вам и дополнительное поглощение газа. Равновесие достигается не сразу, оно зависит от давления, температуры и (особенно!) присутствующих в растворе ионов.
Кстати, а в самой установке СО2 не может где-то там связываться?
=========================================
П.С. "Солёная вода" для химика - это не только NaCl.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 12:42 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
С точки зрения химической кинетики процесс растворения углекислого газа в воде достаточно сложен. Когда СО2 растворяется в воде, то устанавливается равновесие между угольной кислотой Н2СО3, бикарбонатом НСО3- и карбонатом СО32-.
H2O + CO2 ↔* H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ H+ + CO32-
1) H2CO3 ↔ H+ + HCO3- рКа1 = 4,4 x 10-7
2) HCO3- ↔ H+ + CO32- рКа2= 5,6 x 10-11
Баланс между углекислым газом, бикарбонатом и карбонатом зависит от pH: здесь действует принцип Ле Шателье - наличие в растворе ионов водорода сдвигает щелочную реакцию среды и кислую сторону (рН до 5,5). И наоборот удаление протонов из системы смещает равновесие реакции влево, когда углекислый газ восполняется из карбоната и бикарбоната. Таким образом, при низком значении pH, в системе преобладает углекислый газ, и фактически ни бикарбоната, ни карбоната не образуется, тогда как при нейтральном значении pH, бикарбонат доминирует над СО2 и Н2CO3. И только при высоком pH, преобладает карбонат.
Поэтому если в соленой воде присутствуют соли летучих кислот, то углекислый газ будет интенсивно запасаться в виде гидрокарбонатов и карбонатов.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 15:03 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 02 May 2016 10:53
Posts: 3
Upsidesium wrote:
С точки зрения химической кинетики процесс растворения углекислого газа в воде достаточно сложен. Когда СО2 растворяется в воде, то устанавливается равновесие между угольной кислотой Н2СО3, бикарбонатом НСО3- и карбонатом СО32-.
H2O + CO2 ↔* H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ H+ + CO32-
1) H2CO3 ↔ H+ + HCO3- рКа1 = 4,4 x 10-7
2) HCO3- ↔ H+ + CO32- рКа2= 5,6 x 10-11
Баланс между углекислым газом, бикарбонатом и карбонатом зависит от pH: здесь действует принцип Ле Шателье - наличие в растворе ионов водорода сдвигает щелочную реакцию среды и кислую сторону (рН до 5,5). И наоборот удаление протонов из системы смещает равновесие реакции влево, когда углекислый газ восполняется из карбоната и бикарбоната. Таким образом, при низком значении pH, в системе преобладает углекислый газ, и фактически ни бикарбоната, ни карбоната не образуется, тогда как при нейтральном значении pH, бикарбонат доминирует над СО2 и Н2CO3. И только при высоком pH, преобладает карбонат.
Поэтому если в соленой воде присутствуют соли летучих кислот, то углекислый газ будет интенсивно запасаться в виде гидрокарбонатов и карбонатов.

У нас всего 4 соли (три хлорида и один сульфат). Может быть,Вы подскажете адекватную методику определения растворённого СО2? Именно тех гидрокарбонат ионов, которые образуются от СО2? Или какой анализатор прикупить?


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 16:46 
Offline
Ветеран
Ветеран

Joined: 16 Aug 2012 04:02
Posts: 966
Ну, начнём с того, что при хорошем перемешивании концентрация углекислоты в воде через некоторое время достигнет насыщения, и при постоянных парциальном давлении СО2 и температуре будет оставаться на этом уровне абсолютно автоматически, без постороннего вмешательства.

Какое оно будет - другой вопрос. Можете изучить, скажем, вот это http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01861a033 и вот это http://www.kgs.ku.edu/PRS/publication/2 ... P1-05.html (там есть ссылки).
Судя по всему, при давлении в 20МПа и в рассоле это концентрация должна быть в районе 20-30 г/л, но никак не 35 мг/л. Возможно, вы просто при отборе пробы сбросили давление, и весь ваш растворённый СО2 улетел, как из открытой бутылки с шампанским?
Вот здесь http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01871a025 описывают, как измеряли концентрацию углекислоты в воде при таких давлениях. Не знаю, какой методикой пользовались вы.

Если вам нужен постоянный контроль - я бы попробовал измерять рН. Растворение такого количества СО2 в воде будет очень сильно её подкислять. Если нет других процессов, которые влияли бы на уровень рН (хз, что у вас там происходит), то это самый простой способ контроля.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 17:27 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
samotnik wrote:
Можете изучить, скажем, вот это http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01861a033
Вот здесь http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01871a025 описывают, как измеряли концентрацию углекислоты в воде при таких давлениях. Не знаю, какой методикой пользовались вы.

Полные статьи в архиве
Attachment:
Carbon Dioxide Solubility in Water.rar [553.8 KiB]
Downloaded 508 times

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Вопрос по растворению углекислого газа при 20Мпа
PostPosted: 02 May 2016 19:19 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 02 May 2016 10:53
Posts: 3
Спасибо за грамотную консультацию!


Top
 Profile E-mail  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 7 posts ] 

All times are UTC [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 19 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
 cron
[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group