LEYBOLD DIDACTIC GMBH Gebrauchsanweisung 666 432 ...

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Physik Chemie ⋅ Biologie Technik LEYBOLD DIDACTIC GMBH
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Erdöl
entsteht Schwefeldioxid. Durch Auswaschung des Schwefeldioxids
mit Regenwasser bildet sich schweflige Säure die gesundheits-
und umweltschädigend (z.B. saurer Regen) wirkt.
Durch die Verbrennung von Kohle oder Erdöl in Industrieanlagen
wird Schwefeldioxid gebildet, welches durch Entschwefelung
gereinigt werden muß.
Man bedient sich in der Technik dem nassen " Kalkstein-Verfahren"
oder Kalkwaschverfahren.
1 Sicherheitshinweise
Unbedingt unter dem Abzug arbeiten! Das giftige
Schwefeldioxid nicht einatmen!
Schliffe an den Glasgeräten vorschriftsmäßig fetten
und Schliffe mit Schliffklemmen sichern!
Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerol gleitend
machen!
Lange Haare gegen Verbrennen schützen!
Calciumoxid wirkt reizend!
- Stäube nicht einatmen!
- Kontakt mit der Haut vermeiden!
Schutzbrille und Schutzhandschuhe tragen!
2 Beschreibung (Fig. 1)
� Grundplatte mit Bohrungen für Halter und Pictogramm
�� Halter für Verbrennungstiegel
�� Trichter mit gewinkeltem Glasrohr
�� Halter für Trichter
�� Glasverbinder mit 2 GL-18 Verschraubungen
�� Waschflasche
�� Halter für Waschflasche
Zunächst wird der Halter für den Verbrennungstiegel � mittels
zweier Schrauben auf die Grundplatte � geschraubt. Danach
schraubt man an die Metallstange die kleine Ferderklemme und
verbindet die so vorbereitete Halterung � mittels einer Schraube
mit der Grundplatte. Die Halterungen für die Waschflasche �
Gebrauchsanweisung 666 432
Instruction Sheet
CPS-Gassammler
CPS-Gas Collector
Fig. 1
CPS-Gassammler
CPS-gas collector
The combustion of fossil fuels such as coal and petroleum produces
sulphur dioxide. When sulphur dioxide is washed out of
the atmosphere by rain sulfuric acid is formed, which represents
a significant hazard to both health and the environment
(e.g. acid rain).
The sulphur dioxide produced in industrial plants through the
burning of coal or petroleum must be removed by desulfurization.
In industrial-scale applications, the wet "limestone process" or
lime scrubbing process is used.
1 Safety notes
Conduct all work under a fume hood! Do not breath
the poisonous sulphur dioxide!
Grease all ground joints on glassware properly and
secure ground joints using joint clips!
Lubricate all rubber-glass connections using glycerine.
Protect long hair from fire!
Calcium oxide is an irritant:
- Do not inhale calcium oxide dust!
- Avoid contact with the skin!
Always wear protective goggles and gloves.
2 Description (Fig. 1)
� Base, with holes for holder and schematic diagram
�� Holder for combustion crucible
�� Funnel with angled glass tube
�� Holder for funnel
�� Glass connector with 2 GL-18 screw connections
�� Wash bottle
�� Holder for wash bottle
First screw the holder for the combustion crucible � to the base
� using two screws. Then screw the small spring clip to the
metal rod and attach the holder assembled in this manner � to
the base using a screw. The holder for the wash bottle � is
assembled by inserting the long screw through the plastic clip,

wird zusammengebaut, indem man durch die Plastikklemme
die lange Schraube hindurchsteckt, die graue Plastikhülse über
das Gewinde der Schraube schiebt und mittels der Mutter mit
der Grundplatte verbindet. Die zweite Halterung setzt man entsprechend
zusammen. Nun wird die Waschflasche � in die
Halterung gesteckt und mittels je eines Gummiringes fixiert.
Den Glasverbinder � mit der Waschflasche verbinden, indem
man zunächst die Plastikschraubkappe der GL-18 Verschraubung
über den mit dem langen Glasrohr der Waschflasche versehenen
Glasanschluß schiebt und anschließend die Silikondichtung
auf den Glasanschluß steckt und in die Schraubkappe
drückt. Nun läßt sich der Glasverbinder anschrauben. Der
Trichter mit dem Winkelrohr � wird an der Metallklemme befestigt
und die GL-18 Verschraubung entsprechend, wie bei der
Waschflasche beschrieben, aufgesetzt. Durch das Hoch- oder
Herunterschieben der Waschflasche kann die Höhe beider
Glasgeräte auf der Platte so austarriert werden, daß der Glasverbinder
zwischengeschraubt werden kann (siehe Fig. 1).
3 Versuchsdurchführung -
Rauchgasentschwefelung
Zusätzlich erforderliche Geräte und Chemikalien
1 Profilrahmen C 100 666 428
1 CPS-Gaswäscher 666 430
1 CPS-Woulff’sche Flasche 666 438
1 CPS-Schlauchbefestigung 666 449
2 CPS-Glasverbinder 667 312
3 CPS-Blindplatten (300 mm) 666 468
1 Vakuumschlauch 667 186
1 Wasserstrahlpumpe 375 56
2 Porzellantiegel 664 002
1 Deckel für Porzellantiegel 664 008
1 Löffelspatel 666 963
1 Pinzette 667 026
1 Tiegelzange 667 035
1 Meßpipette, 5 ml 665 996
1 Meßzylinder, 100 ml 665 754
1 Bunsenbrenner, Allgas 656 016
1 elektronische Waage 667 795
Schwefel subl. 674 761
Glycerin (Glycerol, Propantriol) 672 121
dest. Wasser 675 340
Universalindikator (flüssig) 675 255
pH-Universal-Indikatorpapier 661 070
Calciumcarbonat 671 231
Calciumoxid 671 321
Schliff-Fett 661 082
Fig 2
Aufbau der Versuchsdurchführung zur Rauchgasentschwefelung (mit CPS-Modulen)
Experiment assembly for fume-gas desulfurization (with CPS modules)
2
sliding the gray plastic sleeve over the thread of the screw and
attaching this assembly to the base using a nut. Assemble the
second holder in the same way. Now place the wash bottle � in
the holder and secure it with one rubber ring each. Connect the
glass connector � to the wash bottle: first slide the plastic
screw cap of the GL-18 screw connection over the glass connection
fitting of the wash bottle with the long glass tube, place
the silicone gasket on the glass connection fitting and press it
into the screw cap. You can now screw on the glass connector.
Mount the funnel with the angle tube � in the metal clip and
attach the GL-18 screw connection as described for the wash
bottle. By moving the wash bottle up and down, you can equalize
the height of the two glass components so that the glass
connector can be screwed in between them (see Fig. 1).
3 Experiment procedure - desulfurizing fume
gases
Additionally required apparatus and chemicals
1 Panel frame C 100 666 428
1 CPS-gas washer 666 430
1 CPS-Woulff’s bottle with manometer 666 438
1 CPS-hose fastener 666 449
2 CPS-glass connectors 667 312
3 CPS-blank panels (300 mm) 666 468
1 Vacuum tubing 667 186
1 Water jet pump 375 56
2 Porcelain crucible 664 002
1 Cover for porcelain crucible 664 008
1 Spatula with spoon end 666 963
1 Tweezers 667 026
1 Crucible tongs 667 035
1 Measuring pipette, 5 ml 665 996
1 Graduated cylinder, 100 ml 665 754
1 Bunsen burner, universal 656 016
1 Electronic precision balance 667 795
Sulphur subl. 674 761
Glycerine 672 121
Distilled water 675 340
Universal indicator (liquid) 675 255
pH-indicator paper 661 070
Calcium carbonate 671 231
Calcium oxide 671 321
Stopcock grease 661 082

� 1 Profilrahmen C 100 666 428
�� 1 Porzellantiegel 664 002
�� 1 CPS-Gassammler 666 432
�� 1 CPS Gaswäscher 666 430
�� 2 CPS-Glasverbinder 667 312
�� 1 CPS Woulff’sche Flasche 666 438
�� 1 CPS Schlauchbefestigung 666 449
�� 1 Vakuumschlauch 667 186
�� 1 CPS-Blindplatte (100 mm) 666 464
In die obere Zeile des Profilrahmens C 100 (666 428) werden
nacheinander die CPS-Module Gassammler (666 432), Gaswäscher
(666 430), Woulff’sche Flasche (666 438) und
Schlauchbefestigung (666 449) eingesetzt. (In diesem Versuchsaufbau
ist die Waschflasche des Gassammlers (666 432)
als Sicherheitsflasche zu schalten!) Mittels zweier Glasverbinder
(667 312) verbindet man die Module über GL-18 Verschraubungen
luftdicht miteinander. Dazu werden die Plastik-
Schraubkappen über die Glasansätze der Waschflaschen geschoben
und danach die Silikondichtungen aufgesteckt und in
die Plastikschraubkappe eingedrückt. Nun läßt sich der Glasverbinder
an die Schraubkappe anschrauben und mit dem
nachfolgenden Modul verbinden. Auf das Ableitungsrohr der
Woulff’schen Flasche (666 438) (langes Winkelrohr) schiebt
man den Vakuumschlauch und befestigt ihn an der Schlauchbefestigung
(666 449). Die Woulff’sche Flasche dient in diesem
Aufbau als Sicherheitsflasche. Die an der Wasserleitung angebrachte
Wasserstrahlpumpe (375 56) wird mit dem Vakuumschlauch
(667 186) verbunden.
Unter den Trichter des CPS-Gassammlers (666 432) stellt man
einen mit 1 g sublimiertem Schwefel (674 761) befüllten Porzellantiegel
(664 002), in welchem der Schwefel entzündet worden
ist. Durch Einschalten der Wasserstrahlpumpe wird das entstehende
Schwefeldioxid durch die nachfolgenden Gaswaschflaschen
gezogen. Der Sog der Wasserstrahlpumpe ist so einzustellen,
daß das entstehende Gas kontinuierlich durch die Apparatur
strömt. Dabei wird die erste Gaswaschflasche am Gassammler
ebenfalls, wie die Woulff’sche Flasche, als Sicherheitsflasche
geschaltet. In die erste Gaswaschflasche darf keine
Flüssigkeit eingefüllt werden. Zum Nachweis des entstehenden
Schwefeldioxids klebt man in die erste Waschflasche einen
Streifen angefeuchtetes Universal-Indikatorpapier (661 070). In
die erste Waschflasche des CPS-Moduls Gaswäscher
(666 430) füllt man eine wäßrige Suspension von 1 g Calciumoxid
(671 321) in 100 ml dest. Wasser (675 340), die mit einigen
Tropfen Universalindikator versehen worden sind. In die
zweite Waschflasche des CPS-Moduls Gaswäscher gibt man
100 ml dest. Wasser und ebenfalls einige Tropfen Universalindikator.
Alle noch freien Stellen des Profilrahmens werden mit
den Blindplatten (666 464 und 666 468) ausgefüllt.
Sobald der Indikator des Kalkwassers einen Farbumschlag
zeigt - Neutralisation - kann die Flamme des brennenden
Schwefels gelöscht werden (indem man den Porzellantiegel
abdeckt) und die Wasserstrahlpumpe wird abgestellt.
Das pH-Universal-Indikatorpapier in der ersten Waschflasche
zeigt eine Rotfärbung und somit den Nachweis des Enstehens
einer Säure. In der zweiten Waschflasche neutralisiert die entstehende
schweflige Säure das Calciumhydroxid und es bildet
sich Calciumhydrogensulfit.
Die Farbe in der dritten Waschflasche ändert sich nicht, da alles
Schwefeldioxid in der zweiten Waschflasche durch Neutralisation
und Bildung von Hydrogensulfit gebunden worden ist.
Leitet man nun Luftsauerstoff über das Hydrogensulfit, indem
die Wasserstrahlpumpe erneut angestellt wird, kommt es zur
Oxidation des Hydrogensulfits und man erhält Calciumsulfat
(Gips), dessen Bildung durch deutliche Trübung erkannt werden
kann.
2 H2SO3 + CaO ⎯→ Ca(HSO3)2 + H2O
Ca(HSO3)2 + CaO + 3 H2O + O2 ⎯→ 2 CaSO4 ⋅ 2 H2O
� 1 Panel frame C 100 666 428
�� Porcelain crucible 664 002
�� 1 CPS-gas collector 666 432
�� 1 CPS-gas washer 666 430
�� 2 CPS-glass connectors 667 312
�� 1 CPS Woulff’s bottle with manometer 666 438
�� 1 CPS-hose fastener 666 449
�� 1 Vacuum tubing 667 186
�� 1 CPS-blank panel (100 mm) 666 464
One after another, place the CPS-modules gas collector
(666 432), gas washer (666 430), Woulff’s bottle with manometer
(666 438) and CPS-hose fastener (666 449) in the top level
of the panel frame C 100 (666 428). (In this experiment setup
the wash bottle of the gas collector (666 432) must be connected
as a safety bottle!) Connect the modules air-tight using GL-
18 screw connections of the two glass connectors (667 312).
For this purpose, slide the plastic screw caps over the glass
connection fittings of the wash bottles, and then slide on the
silicone gaskets and press them into the plastic screw cap. The
glass connector can now be screwed to the screw caps and
connected with the next module. Slide the vacuum tubing onto
the outlet tube of the Woulff’s bottle (666 438) (long angle tube)
and secure it in the hose fastener (666 449). In this experiment,
the Woulff’s bottle with manometer serves as a safety bottle.
Set up the water jet pump (375 56) on the water supply line and
connect it to the vacuum tubing (667 186).
Place a porcelain crucible (664 002) filled with 1 g sublimated
sulphur (666 432) which has been ignited beneath the funnel of
the CPS-gas collector. When the water jet pump is switched on,
the resulting sulphur dioxide is drawn through the following gas
wash bottles. Adjust the suction of the water jet pump so that
the gas generated flows continuously through the apparatus.
The first gas wash bottle of the gas collector is connected as a
safety bottle, just like the Woulff’s bottle with manometer. Do
not fill any liquid into the first gas wash bottle. To demonstrate
that sulphur dioxide is generated, attach a strip of moistened
pH-indicator paper (661 070) inside the first wash bottle. Fill the
first wash bottle of the CPS-module gas washer (666 430) with
an aqueous suspension of 1 g calcium oxide (671 321) in
100 ml distilled water (675 340), to which a few drops of the
universal indicator has been added. In the second wash bottle
of the CPS-module gas washer, add 100 ml distilled water and
a few drops of the universal indicator as well. Fill in all open
spaces in the panel frame using blank panels (666 464 and
666 468).
As soon as the indicator for the lime water changes color - neutralization
- you can extinguish the flame of the burning sulphur
(by covering the porcelain crucible) and switch off the water jet
pump.
The pH-indicator paper in the first wash bottle is red, indicating
that an acid has been formed. In the second wash bottle, the
resulting sulfuric acid neutralizes the calcium hydroxide, leading
to the formation of calcium hydrogen sulfite.
The indicator in the third wash bottle does not change color, as
all the sulphur dioxide has been bound in the second wash bottle
through neutralization and the formation of hydrogen sulfite.
If we now channel atmospheric oxygen to the hydrogen sulfite
by switching the water jet pump back on, the hydrogen sulfite
oxidizes and produces calcium sulfate (gypsum); this process
is clearly recognizable by a significant increase in turbidity.
2 H2SO3 + CaO ⎯→ Ca(HSO3)2 + H2O
Ca(HSO3)2 + CaO + 3 H2O + O2 ⎯→ 2 CaSO4 ⋅ 2 H2O
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