Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 23.04.2014, 14:22   #1   Druckbare Version zeigen
oichlkine Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 15
Lachen Henry-Gesetz: Abschätzung von Gaskonzentration anhand gemessener Konzentration in Lösung

Hallo zusammen!

Ich würde gerne anhand der Konzentrationen von Essigsäure und Ammoniak-N aus der Flüssigphase eines Fermenters die entsprechenden Konzentrationen in der Gasphase berechnen. Ich ging davon aus, dass ich mit dem Gesetz von Henry erfolgreich sein würde, allerdings sind meine Ergebnisse auf den ersten Blick nicht plausibel bzw. habe ich auch keine Ahnung, was ich größenordnungsmäßig zu erwarten habe.

Mit folgenden Tabellenwerten arbeite ich:

Ammoniak:
k(h,cp)=c(aq)/p(gas)=58 M/atm
C zur Temperaturkorrektur = 4100 K

Essigsäure:
k(h,cp)=c(aq)/p(gas)=5500 M/atm
C zur Temperaturkorrektur = 6300 K

Weiter liegen folgende exemplarische Messwerte vor:
T(Fermenter) = 38°C
c(aq NH3-N)= c(aq Essigsäure) = 1000 mg/l
p(atm)= 969mbar

Die Konzentrationen in der Gasphase habe ich in ppm angegeben.
In meiner Kalkulation komme ich auf 4ppm Ammoniak und auf 11ppm Essigsäure, was mir unsinnig erscheint, da ich in Lösung mehr mol an Ammoniak als an Essigsäure habe und Ammoniak zudem schwerer löslich in Wasser ist als Essigsäure...

Es wäre super, wenn das ein geübter Forist für mich nachrechnen könnte, weil ich in meiner Kalkulation keinen Fehler finden kann...

Ich habe den leisen Verdacht, dass diese Temperaturkorrektur massiven Einfluss auf die Ergebnisse ausübt...

Wenn ich wüsste, wie man Formeln aus Word hier einbinden kann, könnte ich das noch machen. Hier leider nur die unübersichtliche Excelvariante für die Gaskonzentration von Ammoniak:

=(((Ammoniakkonz./molare Masse)/(Henry-Konstante^(4100K*(1/(273,15+38°C)-1/298,15))*969mbar/1013,25mbar))/969mbar)*1000000ppm

Auf die Umformung der Einheiten hab ich natürlich geachtet!

Vielen Dank für hilfreiche Antworten! Über zuverlässig richtige Endergebnisse würde ich mich am meisten freuen

Grüße,
Thomas

Geändert von oichlkine (23.04.2014 um 14:29 Uhr)
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Alt 23.04.2014, 17:23   #2   Druckbare Version zeigen
oichlkine Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 15
AW: Henry-Gesetz: Abschätzung von Gaskonzentration anhand gemessener Konzentration in Lösung

Hallo zusammen,

in der Zwischenzeit ist mir ein massiver Fehler aufgefallen:

Die Korrekturformel der Henry-Konstante für unterschiedliche Temperaturen wurde von mir falsch angewendet. Ich habe die e-Funktion unterschlagen...

Also statt k(h)*e^(...) habe ich k(h)^(...) gerechnet.

Nun kommen für jeweils 1000mg/l in der Lösung bei 38°C und 969mbar (ist meine Korrektur vom Normdruck auf den gemessenen Umgebungsdruck richtig?) folgende Konzentrationen in der Gasphase heraus:
Ammoniak: 22677ppm bzw. 2,3 Vol.-%
Essigsäure: 56ppm

Nun stimmt zwar die grundsätzliche Verhältnismäßigkeit der beiden Stoffe untereinander, allerdings weiß ich noch immer nicht ob die jeweilige Größenordnung stimmen kann. 2,3 Vol.-% an Ammoniak in der Gasphase klingt z.B. nach richtig viel (wobei 1000mg/l auch eine hohe Konzentration für die Flüssigphase darstellt).

Grüße,
Thomas
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Alt 24.04.2014, 19:20   #3   Druckbare Version zeigen
oichlkine Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 15
AW: Henry-Gesetz: Abschätzung von Gaskonzentration anhand gemessener Konzentration in Lösung

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