DESORPTION de

L'AMMONIAC

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A) But de la manipulation

R�aliser en continu la d�sorption de l’ammoniac contenu dans une solution concentr�e d’ammoniac en faisant circuler � contre-courant dans une colonne � garnissage la solution concentr�e et une phase gaz constitu�e d’air.
La colonne est aliment�e :

- en t�te par la solution concentr�e d’ammoniac introduite par une pompe doseuse.
- en pied par de l’air.

On obtient ainsi :

- en t�te de colonne une phase gazeuse form�e d’air et d’ammoniac,
- en pied une solution aqueuse d’ammoniac appauvrie en ammoniac.

Faire un sch�ma de principe clair et parfaitement annot� de la d�sorption.

B) Produits disponibles

Solution aqueuse d’ammoniac de titre inconnu : l’ammoniac est un gaz toxique, irritant pour les yeux et pouvant provoquer de graves l�sions pulmonaires.
Air comprim�.

C) Manipulation

1) Analyse de la solution concentr�e

Dans un erlenmeyer contenant environ 50 ml d’eau d�min�ralis�e, peser, � 0,01 g pr�s , une masse de solution voisine de 10 g. Doser par une solution titr�e d’acide sulfurique de concentration proche de 1 mol/L en pr�sence de vert de bromocr�sol .
D�duire du dosage le titre massique en ammoniac de la solution. Justifier le choix du vert de bromocr�sol.

2) Mise en marche de l’installation

Ouvrir l’eau de refroidissement avec un d�bit mod�r�. Ce d�bit ne sera pas modifi� par la suite.
Placer le bidon contenant la solution concentr�e sur le plateau de la balance et plonger le tube d’aspiration de la pompe dans le bidon (attention � l’�tanch�it�).
Mettre la pompe doseuse en marche (course 30% et fr�quence de pulsation 100%). Remplir � moiti� le corps du r�frig�rant plac� en pied de colonne.
R�gler alors la fr�quence de pulsation de la pompe � 15% sans arr�ter la pompe.
Alimenter en air avec un d�bit de 1,2 m3/h.

Maintenir le d�bit le plus stable possible pendant toute la manipulation.

Laisser le poste fonctionner dans ces conditions jusqu’au d�but de d�bordement, dans le pot de recette, de la solution soutir�e en pied de colonne.
Vider le pot de recette, d�clencher le chronom�tre et relever rapidement, � la date t = 0 :

- la masse indiqu�e par la balance,
- le volume indiqu� par le compteur mesurant le volume d’air entrant dans la colonne.

3) Fonctionnement en continu

On laissera l’installation fonctionner pendant deux heures.

Proc�der toutes les 20 min aux op�rations suivantes :

- vidange rapide de la solution contenue dans le pot de recette,
- relev� de la masse indiqu�e par la balance,
- relev� du volume sur le compteur � gaz,
- relev� des temp�ratures,
- relev� du d�bit d’air sur le d�bitm�tre.

D�terminer la masse de solution soutir�e et son titre massique en ammoniac par dosage en suivant le m�me mode op�ratoire que pour la solution concentr�e.
Apr�s deux heures de fonctionnement arr�ter l’installation.

4) Exploitation des r�sultats exp�rimentaux

Calculer pour chaque intervalle de temps de 20 min :

- la masse et le d�bit masse de solution alimentant la colonne,
- la masse et la d�bit masse d’eau pure Lo introduite dans la colonne,
- la masse et le d�bit masse d’ammoniac pur introduit dans la colonne,
- la masse et le d�bit masse de solution soutir�e en pied,
- la masse et le d�bit masse d’eau pure L’o d’eau pure soutir�e en pied,
- la masse et le d�bit masse d’ammoniac pur soutir� en pied.

Comparer les d�bits d’eau pure Lo et L’o.

Calculer de m�me pour chaque intervalle de temps de 20 min :

- le volume et le d�bit volume d’air introduit dans la colonne,
- le d�bit molaire Go d’air introduit.

Ce d�bit sera calcul� en tenant compte des conditions r�elles de temp�rature et de pression.

Calculer pour chaque intervalle de temps de 20 min :

- la masse et le nombre de moles d’ammoniac d�sorb� (entra�n� par la phase gazeuse),
- les diff�rents rapports molaires en ammoniac :
- Xe de la solution alimentant la colonne,
- Xs de la solution soutir�e en pied de colonne,
- Ye de la phase gaz alimentant la colonne,
- Ys de la phase gaz sortant de la colonne.

- le rendement de d�sorption  d�fini par :

A partir des r�sultats exp�rimentaux peut-on dire que l’on a atteint un r�gime stationnaire ?
A partir des rapports molaires calcul�s sur le dernier intervalle de temps, d�terminer graphiquement, en utilisant la construction de Mac-Cabe et Thiele, le nombre d’�tages th�oriques de la colonne.

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