Opinpolku 12 - Sekoituksen tehokkuuden tutkiminen partikkelien ikäjakautuman perusteella

Työn tarkoituksena oli perehtyä sekoituksen virtauskuvioihin, sekeoitustehokkuuteen ja virtausesteiden käyttöön.

Työraportin löydät täältä.

Sekoittaminen on yksittäisten partikkelien kuljettamista tiettyyn positioon muihin partikkeleihin nähden ja erottumisen välttämistä jo sekoitetussa materiaalissa. Tarkoituksena saada seos, joka on koostumukseltaan täysin satunnaisesti jakautunut, jolloin mistä tahansa seoksesta otetuilla äärettömän pienillä tilavuusosuuksilla on sama aine- ja energiakoostumus

Sekoitus voi olla:
- kaasujen ja aerodispersioiden sekoitusta sekoituskammioissa tai suuttimissa
- nesteiden ja lietteiden sekoitusta
- pastojen ja taikinamaisten aineiden sekoitusta
- rakeisen materiaalin sekoitusta
- lämmön- ja aineensiirron nopeuttaminen sekä emulsioiden ja suspensioiden aikaansaaminen ja ylläpitäminen

Staattiset sekoittimet
Fluidin virtausenergiaa muutetaan sekoitustyöksi paikallaan pysyvillä sisäosilla sekoitusputkissa, suihkusekoittimissa tai sekoitussäiliöissä

Dynaamiset sekoittimet
Sekoitus saadaan aikaan pyörivillä elementeillä sekoitussäiliöissä, -kolonneissa tai suoraan putkivirtauksessa

Työn suoritus

Sähkönjohtokykymittarin kalibrointia ja referenssiliuokset

Valmistimme aluksi referenssikäyrää varten 100 ml:n kalsiumkloridiliuokset joiden pitoisuudet olivat 0,1 g/L, 0,2 g/L, 0,4 g/L, 0,6 g/L, 0,8 g/L, 1 g/L, 2 g/L, 3 g/L, 4 g/L ja 5 g/L. Käyttämämme kalsiumkloridi sisälsi kidevettä, joten laskimme tarvittavan määrän seuraavalla kaavalla:

0,1 g/L = (0,1 * 147,012 g/mol) / 110,98 g/mol = 0,1325 g

Loput menivät samalla kaavalla. 

Seuraavaksi valmistimme 0,01 M KCl -liuoksen, kalibroimme johtokykymittarin ja mittasimme valmistamiemme referenssiliuosten johtokyvyt.

Sekoitussäiliö sisältä

Sekoitussäiliön täyttämistä

Seuraavaksi aloimme mittaamaan sekoitussysteemin impulssivastetta. Valmistimme impulssiin tarvittavat 500 ml CaCl2 -liuokset punnitsemalla laskemamme 132,4761 g CaCl2:sta kahteen dekantteriin. Liuotimme CaCl2:n tislattuun veteen, kaadoimme suppilon avulla mittapulloon ja täytimme merkkiin.   

Teimme mittauksen ilman sekoitusta ja sekoituksen kanssa. Aloitimme ilman sekoitusta. Täytimme sekoitussäiliön n. ⅔ vettä. Tämän jälkeen säädimme hanasta tulevan veden virtauksen arvoon 3/L min laskemalla vettä dekantteriin ja säätämällä hanan painetta siten että 20 sekunnin kohdalla dekantterissa oli 1 L vettä. Säädimme sekoittimen pohjahanalla nesteen poistovirtaimen sellaiseksi että vedenpinta säiliössä pysyi vakiona. Kaadoimme sekaan 500 ml valmistamaamme CaCl2 -liuosta.

Näytteen ottamista

Otimme poistoputkesta tulevasta nesteestä näytteen heti kun mittapullo oli tyhjä, mittasimme sen sähkönjohtokyvyn.  

Näytteen sähkönjohtokyvyn mittaamista

Tämän jälkeen otimme näytteitä sekuntikelloa käyttäen aina 30 sekunnin välein 30 minuuttiin saakka jokaisen näytteen sähkönjohtokyvyn mitaten. Toistimme mittauksen samalla tapaa sekoituksen kanssa.

Lopputulokset

Tekemämme referenssikäyrän avulla pystyimme laskemaan sähkönjohtokyvystä kloridipitoisuuden (g/L). Alla standardiliuoksista valmistettu kalibrointikäyrä, jossa olevaa polynomista yhtälöä käyttämällä saimme laskettua mittaamiemme näytteiden kloridipitoisuudet.

Kalsiumkloridipitoisuus laski nopeammin ilman sekoitusta.