Condizioni di saturazione dell'aria rispetto all'Hcl
Ciao a tutti,
sto facendo una tesina in cui viene richiesto di mettersi in condizioni di saturazione dell'aria rispetto all'Hcl per depurare la corrente d'aria, ma non capisco come si fa ad arrivare a trovarla.
 
In pratica ho una soluzione di acqua ed hcl. E' il capannone di una zincheria, e in sostanza dovrei depurare la corrente d'aria in uscita. Ma per farlo devo capire quanto Acido cloridrico finisce nell'aria.

Di sicuro devo partire dalla quantità di hcl che ho in soluzione nel bagno di decapaggio. Per ricavarlo parto dal presupposto di mettermi nelle condizioni più critiche, ovvero quelle in cui la concentrazione di Hcl è massima, e cioè a bagno di decapaggio nuovo e a 30°C, temperature estive.

Prendo le condizioni di massima concentrazione possibile di Hcl in acqua.

Wikipedia mi da La massima concentrazione ottenibile in acqua ( [Hcl]max ) è il 37% p/p. A temperatura ambiente (20 °C) la solubilità è 485 g/litro (pari al 40,4%)

pubchem mi da 67.3 g/100 g water at 30 deg C e cioè 673g/litro

Tuttavia il prof ci ha detto [Hcl]max=160 g hcl / l sol

Ma non capisco da dove venga questo valore.

Dopo di che dovrei trovare la frazione molare di hcl nell'aria di uscita a p=1 atm e T=30°C in funzione di un bagno di decapaggio saturo di Hcl.

Assumendo densità acqua=densità soluzione = 1000 g/l ottengo il peso di Hcl per litro d'acqua

[Hcl]max/(1000-[Hcl]max)

Entrando nella tabella del perry 2-132 con una T=30°C e il calore precedente ottengo la pressione parziale di HCL in mmHg (Psat)

Da qui posso trovare la frazione molare di Hcl tramite Psat/Patm per iniziare a dimensionare la colonna di assorbimento.

Ma del procedimento non comprendo quale valore di [Hcl]max vada preso.

Spero in un vostro aiuto, grazie.
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Una soluzione al 37% p/p di HCl ha una densità di 1,184 g/mL perciò corrisponde a:
438 g HCl/L soluzione
12,0 g HCl/L soluzione
587 g HCl/kg H2O
15,7 mol HCl/kg H2O
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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[-] I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo post:
Fegato, Rosa
Grazie Prof ;;-)
Studiando un pò la cosa mi sto convincendo sempre più che il valore di 160 g/l che corrisponde al 13,5% non abbia fondamento. Anche perchè le soluzioni di decapaggio hanno Hcl al 16 - 18 % per cui cautelativamente al massimo ci si dovrebbe mettere al 20%, il 37% è un valore troppo alto che suppongo risulterebbe troppo tossico per l'interno della zincheria.

Il dubbio rimane ancora ma è un dubbio di chimica industriale più che altro, e cioè quale valore di concentrazione devo prendere per calcolare l'Hcl nell'aria?

Grazie cmq della risposta mi ha dato qualche elemento in più per ragionare
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HCl si scrive, comunque ;-)
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[-] I seguenti utenti ringraziano Beefcotto87 per questo post:
Fegato
Io proverei ad affrontare il problema dal punto di vista pratico.
Per prima cosa determinerei al concentrazione di HCl nella soluzione di decappaggio mediante titolazione con NaOH a titolo noto.
Poi proverei a costruire un mini impianto di assorbimento mettendo un volume noto di soluzione di decappaggio in un contenitore di sezione nota e lo collegherei con un tubo che vada a pescare in un volume noto di soluzione di NaOH a titolo noto a temperatura costante per un tempo costante, mettiamo 1 ora.
Trascorso questo tempo tornerei a titolare la soluzione di NaOH con soluzione di HCl a titolo noto e, per differenza, calcolerei la quantità di HCl assorbito.
Farei varie prove, variando dapprima la temperatura e, successivamente, il tempo.
In questo modo si dovrebbe avere una misura reale della quantità di HCl che dalla soluzione di decappaggio passa in atomosfera.
Ciao
Luisa

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[-] I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo post:
Fegato
Il tuo ragionamento è logico, ma purtroppo non ho a disposizione strumentazione. A dire il vero è un progetto di un impianto di depurazione di un effluente gassoso (aria di rigetto del capannone) puramente teorico. Per cui i valori immessi sono a loro volta teorici se non addirittura ipotetici. In questo caso però dovrei quantomeno giustificare la scelta di un valore con una base documentata.

Allora cerco di arrivarci con i dati che ho ora a disposizione e cioè:

1. Una soluzione di decapaggio ha una concentrazione del 16-18% in condizioni "nuove"
2. La densità della soluzione acquosa di HCL al 37% è di 1,184 g/ml ad una temperatura di 20°C (se non sbaglio)
3. E che quindi l'equivalente in g/l di HCL in queste condizioni è di 438.

Ora potrei usare la stessa funzione per calcolarmi la concentrazione percentuale equivalente di progetto (20% nel mio caso) , tuttavia ho letto che la densità non è costante e varia in funzione di temperatura e della concentrazione stessa. Per cui mi trovo in un calcolo circolare da cui non riesco ad uscire. Non posso calcolare la mia nuova concentrazione senza sapere la nuova densità. E non posso calcolare la nuova densità dai valori di concentrazione. Cioè ditemi se sbaglio, perchè a questo punto del ragionamento per iniziare il progetto basterebbe calcolare l'effettiva concentrazione in g/l da una percentuale del 20% in soluzione di HCL.

L'Unico modo che mi viene da pensare per farlo è fare una media pesata tra le densità dell'acqua e dell'HCL a temperature simili
Però a questo punto se la densità dell'HCL è di 1,6390 g/ml e quella dell'acqua è di 1,0000 g/ml allora la media pesata al 37% è 1,2364 g/ml

Per cui al 20% avrei 1,1278 g/ml

Con questo valore allora la concentrazione sarebbe di 225 g/l

i i 160 g/l di inizio problema, si avrebbero con un 14%...cosa che ancora non riesco a spiegarmi.

Sarebbe anche utile avere il diagramma della curva di equilibrio liq vap della miscela HCL H2O
Esiste? cercando in giro non riesco a trovarla. Da li potrei vedere come si comporta la miscela al variare della frazione molare delle due sostanze.
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Ecco una tabella della densità di una soluzione acquosa di HCl in funzione della % in peso:

   

Tieni presente inoltre che a 760 mmHg acqua e HCl formano un azeotropo di massimo con punto di ebollizione costante di 108,6°C e composizione % in peso del 79,8% H2O e 20,2 % HCl.
Ciao
Luisa

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