[화학공학실험] VLE-LLE (2)

목차

1. Data & Result
2. Discussion
3. Data & Result

본문내용

* Discussion
액체와 액체가 섞인 혼합물 또한 오랜시간 가만히 두면 물질 및 상 간 액-액 평형(Liquid-Liquid Equilibrium, LLE) 상태에 도달하여 온도, 압력, 조성 등이 일정하게 된다. 여러 가지 분리 방법 중 증류(distillation)가 가장 효율적인 방법이지만, 증류가 불가능한 경우 추출을 많이 이용하는데, 이때 액-액 평형에 대한 데이터가 필요하다. 이번 실험을 통해 액-액 평형을 통한 추출과 관련된 이론을 이해하고 GC(기체크로마토그래피)의 원리 및 사용법을 알아보았다.
추출이란 원하는 대상물(solute)과 바탕물질(matirix)의 혼합물에 추출용매(solvent)를 가하여 대상물(solute)을 선택적으로 녹여내어 분리하는 방법이다. 추출에 사용되는 원료인 Feed는 용질(solute)와 바탕물질(matrix)의 고체 또는 액체 형태 혼합물인데, 여기에 용매(solvent)를 가하여 용매에 대한 각각의 화학적 성질의 차이(주로 용해도), 화학적 친화도의 차이를 이용하여 분리한다. 따라서 용질(solute)은 용매(solvent)에 가용성이 있고, 원래 용질과 섞여 있었던 바탕물질(matrix)은 용매에 가용성이 없는 물질을 사용하여 용질이 용매에 선택적으로 녹게 한다.
Feed와 용매를 혼합하여 액-액 평형상태에 이르면, 3성분의 혼합비에 의해 모두 용해하여 하나의 상을 나타내는 경우와 두 상으로 분리되는 경우로 존재한다. 이는 용해도 곡선으로 확인할 수 있는데, 용해도 곡선이란 삼각선도에서 용액이 완전용해하여 균일상을 이루는 점(그때의 조성의 점)을 연결한 곡선이다. 용해도 곡선의 위에 있는 조성들은 단일상을 이루며, 아래에 있는 조성들은 상분리를 나타낸다. 이를 통해 대상물(solute)를 효율적으로 얻을 수 있는 조건을 쉽게 알 수 있다.

참고 자료

Warren L. McCabe Julian C. Smith, Peter Harriott / 단위조작 / 6판 / McGraw-Hill / 2001 / p.633-761
Elias I. Franses / Thermodynamics with Chemical Engineering Applications / Cambridge / 2014 / p.207-208, 312-313