Вакуумный роторный испаритель

АННОТАЦИЯ

Проведена очистка стирола от ингибитора методом вакуумной дистилляции. С помощью методаразделена смесь порошков полимеров.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.. 5

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.. 6

1.1 Характеристика используемых реагентов и материалов. 6

1.1.1 Стирол. 6

1.1.2 Этилацетат. 6

1.1.3 Изобутиловый спирт. 7

1.1.4 Полиакрилонитрил. 8

1.1.5 Полистирол. 8

1.2 Характеристика используемого оборудования и посуды.. 9

1.2.1 Вакуумный роторный испаритель. 9

1.2.2 Центрифуга. 9

1.2.3 Аналитические весы.. 10

1.2.4 Магнитная мешалка с мешальником. 10

1.2.5 Нагревательная плитка. 11

1.2.6 Химические стаканы.. 11

1.2.7 Измерительный цилиндр. 11

1.2.8 Химическая воронка. 11

1.3 Методы синтеза и исследований. 12

1.3.1 Проведение вакуумной дистилляции стирола. 12

1.3.2 Разделение смеси порошков полистирола и полиакрилонитрила. 12

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.. 14

2.1 Обработка данных. 14

2.1.1 Результаты разделения смеси порошков ПС и ПАН.. 14

ВЫВОДЫ... 15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 16

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 18

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.. 19

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

%	процент
°C	температура Цельсия
A	ампер
m	масса
M	молярная масса
p	плотность
t	время
V	скорость
w	выход продукта
АН	акрилонитрил
В	вольт
ВРИ	вакуумный роторный испаритель
Вт	ватт
г	грамм
Гц	герц
Дж	джоуль
ДМСО	диметилсульфоксид
ИБС	изобутиловый спирт
л	литр
м	метр
Н	ньютон
НмПВ	наименьший предел взвешивания
НПВ	наибольший предел взвешивания
об/мин	оборотов в минуту
Па	паскаль
ПАН	полииакрилонитрил
ПК	персульфат калия
ПС	полистирол
с	секунда
см	сантиметр
ЭА	этилацетат

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Характеристика используемых реагентов и материалов

Стирол

Стирол (фенилэтилен, винилбензол) – бесцветная жидкость со специфическим запахом. Токсическое действие на организм представлено в приложении А [1, 4].

Физические свойства

Стирол практически нерастворим в воде, хорошо растворим в органических растворителях, хороший растворитель полимеров. В таблице 1 отражены некоторые физико- термические свойства стирола [4].

Таблица 1 – Физические свойства стирола

Показатели	Значения
Молярная масса, г/моль	104,15
Плотность, г/см³	0,909
Температура плавления, °C	-30,6
Температура кипения, °C	145
Температура вспышки, °C	30
Средняя температура воспламенения, °C	43

Химические свойства

Стирол легко окисляется, присоединяет галогены, полимеризуется, образуя полистирол, и полимеризуется с различными мономерами. Полимеризация происходит уже при комнатной температуре (иногда со взрывом), поэтому при хранении стирол стабилизируют антиоксидантами (например, третбутилпирокатехином, гидрохиноном). Галогенирование, например, в реакции с бромом, в отличие от анилина идёт не по бензольному кольцу, а по виниловой группе [4].

Этилацетат

Этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) – бесцветная летучая жидкость с резким запахом. Используется в качестве растворителя [5].Токсическое действие на организм представлено в приложении А.

Физические свойства

Бесцветная подвижная жидкость с резким запахом эфира. Растворяется в воде 12 % (по массе), в этаноле, диэтиловым эфире, бензоле, хлороформе; образует двойные азеотропные смеси с водой (содержание воды 8,2 % по массе), этанолом (71,8; 30,8), метанолом (62,25; 44,0), изопропанолом (75,3; 21,0), циклогексаном (72,8; 54,0) и тройную азеотропную смесь ЭА: вода: этанол (содержание соотв. 83,2, 7,8 и 9 % по массе) [2, 5]. Основные физико- термические свойства представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Физические свойства этилацетата

Показатели	Значения
Молярная масса, г/моль	88,11
Плотность, г/см³	0,902
Растворимость в воде до, %	37
Температура плавления, °C	-84
Температура кипения, °C	77
Температура воспламенения, °C	-6

Химические свойства

Для ЭА характерны реакции сложных эфиров [5].

Изобутиловый спирт

Изобутиловый спирт – спирт с характерным запахом, бесцветная горючая жидкость. В основном используется в качестве растворителя [6].Токсическое действие на организм представлено в приложении А.

Физические свойства

ИБС является бесцветной горючей жидкостью с характерным запахом. Он полностью смешивается с распространёнными органическими растворителями. Его растворимость в воде составляет 8,5 % мас. при 20 °C, 7,5 % мас. при 30 °C, тогда как концентрация насыщенного раствора воды в изобутиловом спирте составляет 15 % мас. при 20 °C и 17,3 % мас. при 30 °C. ИБС образует азеотропные смеси с водой и толуолом, содержащие от 67 % до 70 % и 44,5 % ИБС и кипящие при 89,8 °C и 101,2 °C соответственно [3, 6].Физико- термические свойства ИБС представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Физические свойства изобутилового спирта

Показатели	Значения
Молярная масса, г/моль	74,12
Плотность, г/см³	0,8016
Температура плавления, °C	-108
Температура кипения, °C	108
Температура вспышки, °C	28
Температура самовоспламенения, °C	415

Химические свойства

Обладает химическими свойствами одноатомных спиртов [6].

Полиакрилонитрил

Полиакрилонитрил – полимер акрилонитрила. Температура стеклования от минус 85 до минус 90 °C, температура разложения около 250 °C [8].

Полистирол

Полистирол – продукт полимеризации винилбензола (стирола). Жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания и невысокой механической прочностью. ПС имеет низкую плотность (1060 кг/м³) и обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до минус 40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).

Растворяется в ацетоне, толуоле, дихлорэтане, медленнее в бензине. Не растворяется в воде. Термопластичный материал. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Хорошо склеивается. Обладает низким влагопоглощением, высокой влагостойкостью и морозостойкостью.

При сильном (выше 300 °C) нагревании полистирол разлагается с выделением паров мономера (стирола) и других продуктов распада полимерных цепей. На воздухе горит жёлтым коптящим пламенем [8].

Характеристика используемого оборудования и посуды

Вакуумный роторный испаритель

ИспарительRV 10 digital предназначен для дистилляции жидкостей. В таблице 4 отражены технические характеристики оборудования, а в приложении Б – его составные части.

Таблица 4 – Технические характеристики вакуумного роторного испарителяRV 10 digital

Показатели	Значения
Тип конденсатора	вертикальный
Охлаждающая поверхность, см²	1500
Диапазон вращающего момента, кг*м	20 - 280
Изменяемое направление (переключаемое)	да
Мощность нагрева, Вт	1300
Колебание температур нагрева, °C	1
Полезный макс. объем бани, л	3
Таймер	да
Размеры, мм	500 x 430 x 410
Вес, кг	20
Допустимая относительная влажность, %	80

Производитель IKA, Германия[9].

Центрифуга

ЦентрифугаMLW T23D предназначена для разделения гетерогенных жидких систем посредством центробежных сил. В таблице 5 отражены технические характеристики оборудования.

Таблица 5 – Технические характеристики центрифугиMLW T23D

Показатели	Значения
Частота вращения бакет-ротора, об/мин	6000
Гравитационное поле	5600
Частота вращения угловых роторов, об/мин	7000
Гравитационное поле, об/мин	7100
Ширина, мм	455
Глубина, мм	625
Высота, мм	520
Масса, кг	75
Максимальная кинетическая энергия, кДж	18

Производитель MedtehnikaServis, Украина[9].

Аналитические весы

Аналитические весы — это прибор, предназначенный для определения массы тел с высокой точностью. Оборудование работает с образцами небольших объёмов. Весы позволяют определять массу порошков, жидкостей, твёрдых тел.

Технические характеристики представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические характеристики аналитических весов VIBRA AF 250DRCE

Показатели	Значения
НПВ, г	220
НмПВ, г	0,001
Погрешность, %	0,001
Класс точности	I
Размер платформы, мм	80
Калибровка	Встроенная
Габариты, мм	320х210х335
Вес, кг	5,5
Дисплей	Жидкокристаллический с подсветкой
Питание	Адаптер АС/DC 220В/6В