bài giảng kỹ thuật phản ứng hot

Tổng quan về kỹ thuật phản ứng Xem [1], trang 11-13 Kỹ thuật phản ứng gắn liền với quá trình trong đó có phản ứng hóa học xãy ra Trong công nghệ môi trường, quá trình xử lý chất thải th

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

- Phương trình tỷ lượng và tính toán

Số tiết lên lớp: 02 tiết

Bảng phân chia thời lượng

- Những kiến thức cơ bản về kỹ thuật phản ứng

Nội dung bài giảng:

1.1 Tổng quan về kỹ thuật phản ứng (Xem [1], trang 11-13)

Kỹ thuật phản ứng gắn liền với quá trình trong đó có phản ứng hóa học xãy ra

Trong công nghệ môi trường, quá trình xử lý chất thải thông thường có

3 phương pháp cơ bản: phương pháp cơ học, hóa học, sinh học

Phương pháp hóa học là phương pháp sử dụng hóa chất đưa vào hệ thống xử lý để chuyển các chất ô nhiểm thành các không hay ít ô nhiễm hơn

Phương pháp hóa học đòi hỏi chi phí cao, nên chỉ sử dụng khi các phương pháp khác không xử lý được

1.2 Hỗn hợp phản ứng (Xem [1], trang 15)

Hỗn hợp tham gia phản ứng gồm: các chất tham gia phản ứng (các chất ban đầu và sản phẩm phản ứng) và các chất trợ phản ứng (dung dịch đệm, khí trơ, xác tác)

Các chất tham gia phản ứng: là chất trực tiếp tham gia vào phản ứng để tạo thành sản phẩm

Các chất trợ phản ứng: không tham gia vào phản ứng mà chỉ làm thay đổi tốc độ phản ứng hay thúc đẩy quá trình

1.3 Độ chuyển hóa và hiệu suất (Xem [1], trang 24)

Độ chuyển hóa của một cấu tử là tỷ số giữa số mol cần thiết cho phản ứng hóa học của cấu tử tham gia phản ứng và số mol ban đầu của cấu tử đó Người ta thường chọn cấu tử dễ đo đạc k để xác định độ chuyển hóa X: X = (n0

– nk)/n0

Hiệu suất chuyển hóa tính theo một cấu tử nào đó - thường cho nguyên liệu, bằng phần trăm lượng cấu tử đó đã tham gia vào phản ứng hóa học tạo sản phẩm

1.4 Bước phản ứng (Xem [1], trang 21)

Bước phản ứng U là tỷ số giữa số mol thay đổi của cấu tử bất kỳ trong phản ứng và hệ số tỷ lượng tương ứng của cấu tử đó: U = ∆nj/γj, bước phản ứng có đơn vị là mol

Đối với phản ứng liên tục, bước phản ứng tính trên lưu lượng dòng mol, khi đó đơn vị là mol/h, kmol/h

1.5 Phương trình tỷ lượng và tính toán (Xem [1], trang 25)

Phương trình tỷ lượng là phương trình biểu diễn quan hệ tương tác mang tính định lượng giữa các cấu tử tham gia phản ứng trong hệ

Giao bài tập làm theo nhóm cho sinh viên, mỗi nhóm gồm 3 sinh viên

Bài tập trên lớp:

Câu hỏi lý thuyết:

1 Thế nào là phản ứng hóa học?

2 Trong công nghiệp để thực hiện phản ứng ta phải tực hiện như thế nào

3 Những công đoạn vật lý nào cần thực hiện để tạo thành dạng thích hợp cho công đạon phản ứng hóa học

4 Hãy liệt kê các công đoạn xử lý vật lý

5 Thế nào là phân tách

6 Thế nào là tinh chế

7 Hãy trình bày Qui trình thực hiện phản ứng hoá học trong công nghiệp

8 Tại sao phải hoàn lưu trong phản ứng hóa học

9 Công đọan hóa học là gì

10 Công đoạn hóa học thực hiện những công việc gì

11 Tại sao phải có 2 công đoạn vật lý

12 Vai trò của công đoạn vật lý sau công đoạn hóa học

13 Tại sao thiết kế thiết bị phản ứng không theo khuôn mẫu có sẳn

14 Thế nào là thiết kế tối ưu

15 Để thiết kế thiết bị phản ứng ta cần những kiến thức gì?

16 Tại sao thiết kế thiết bị phản ứng ta cần những kiến thức đó?

17 Các câu hỏi được đặt ra trong thiết kế thiết bị phản ứng

Tài liệu tham khảo: [1], [2], [3]

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC

Số tiết lên lớp: 03 tiết

Bảng phân chia thời lượng

1 Định nghĩa nhiệt phản ứng

Các nguyên lý và định luật nhiệt động học 1

3 Hướng dẫn tự học, thảo luận

Kiểm tra hiểu bài và sửa bài tập 1

Trọng tâm bài giảng:

có thể đạt được nếu phản ứng khĩng thuận nghịch

2.1 Nhiệt phản ứng (Xem [1], trang 30 )

Nhiệt phản ứng được định nghĩa là nhiệt phóng thích hoặc hấp thu bởi phản ứng khi phản ứng được qui về nhiệt độ của tác chất

2.2 Các nguyên lý và định luật nhiệt động học (Xem [1], trang 31-32) 2.2.1 Nguyên lý I

Là trường hợp riêng của nguyên lý bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:

“Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác”

2.2.2 Nguyên lý II

Với : S - Entropy và dS = dSe + dSi

Entropy được coi là thước đo trạng thái trật tự của hệ, hệ càng trật tự thì entropy càng nhỏ

Trong trạng thái vật lý lý tưởng như trạng thái vật rắn ở dạng tinh thể không có cưỡng bức nhiệt ở bất kỳ điểm nào thì entropy của hệ đạt giá trị cực tiểu bằng 0

2.2.3 Phương trình trạng thái

Đối với khí lý tưởng

- Khí lý tưởng là khí mà lực tác dụng liên kết giữa các phân tử bằng không

- Phương trình đơn giản được viết bởi Claperon - Mendeleep cho một mol chất : Pv = RT

2.3 Cân bằng hóa học (Xem [1], trang 42-50)

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, nhiệt độ và áp suất của hệ giữa không

đổi và sự biến đổi năng lượng tự do bằng không Từ đó ta có sự liên hệ giữa sự biến đổi năng lượng tự do chuẩn ∆F ° và hằng số cân bằng K:

F

∆ °= – RT lnK

Sự biến đổi năng lượng tự do chuẩn ∆ ° F là hiệu số giữa năng lượng tự do của sản phẩm và tác chất ở điều kiện chuẩn Trạng thái chuẩn được chọn sao cho tính năng lượng tự do đơn giản nhất

Phương trình Van’t Hoff biểu diễn sự biến thiên của hằng số cân bằng theo nhiệt độ

H

d K

dT RT với ∆ ,

Câu hỏi lý thuyết:

1 Nhiệt động lực cho ta biết điều gì?

2 Hãy định nghĩa nhiệt phản ứng

3 Thế nào là nhiệt độ của tác chất

4 Nếu áp suất không đổi thì nhiệt phản ứng được tính như thế nào

5 Thế nào là nhiệt cấu tạo?

6 Hãy trình bày công thức tính nhiệt phản ứng tại nhiệt độ T theo nhiệt phản ứng ở nhiệt độ T0

7 Thế nào là nhiệt dung riêng trung bình

8 Ảnh hưởng của áp suất lên nhiệt phan ứng như thế nào

9 Hãy trình bày mối liên hệ giữa năng lượng tự do chuẩn và hằng số cân bằng

10 Sự biến đổi năng lượng tự do chuẩn được tính như thế nào

11 Hãy trình bày cách tính hằng số cân bằng theo hoạt độ

Bài tập trên lớp:

1 Oxide ethylen được sản xuất bằng cách oxi hóa trực tiếp ethylen với chất xúc tác (bạc và chất mang thích hợp) trong dòng không khí Giả sử dòng nhập liệu vào thiết bị phản ứng ở 200°C và chứa 5%mol ethylen, 95% mol không khí Nếu nhiệt độ dòng ra không được vượt quá 260°C thì độ chuyển hóa của ethylen thành oxit là 50% và 40% ethylen bị cháy hoàn toàn thành dioxide carbon Hỏi phải truyền nhiệt ra môi trường ngoài là bao nhiêu cho mỗi mol ethylen trong nhập liệu để nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ giới hạn Nhiệt dung riêng mol trung bình của ethylen là 18cal/gmol°C giữa 25 và 200°C và 19cal/gmol°C giữa 25 và 260°C, tương tự cho oxide ethylen là 20 và 21cal/gmol°C Áp suất bằng áp suất khí quyển

- Đun nóng sản phẩm và không khí từ 25°C lên 260°C

Tổng số sự biến đổi enthalpy của ba giai đoạn cho ta hiệu ứng nhiệt

Giai đoạn 1: Trên căn bản 1 mol ethylen, sẽ có (1) 95/5 = 19 mol không khí

đi vào thiết bị phản ứng Nhiệt dung riêng trung bình của không khí từ 25 đến 200°C là 7,0 cal/gmol°C Vậy:

phản ứng thứ 2: ∆Hr2 = 2(-57798) + 2 (– 94052) – 12496 – 0

= – 316.196 cal/mol Với mỗi mol ethylen có 0,5 mol phản ứng tạo thành oxide ethylen và 0,4 mol cháy hoàn toàn nên:

Oxide ethylen = 0,5 mol

Hơi nước = 2.0,4 = 0,8mol (Cp= 8,25 cal/mol°C)

Dioxide carbon = 2.0,4 = 0,8 mol (Cp= 9,4 cal/mol°C)

Nitrogen = 19 (0,79) = 15 mol (Cp= 7,0 cal/mol°C)

Oxygen = 19(0,21) – ½(0,5) – 3 (0,4) = 2,6 mol (Cp= 6,25 cal/mol°C)

Các giá trị nhiệt dung riêng trung bình lấy giữa 25 và 260°C:

3

H

∆ = [0,1 (19) + 0,5 (21) + 0,8 (8,25) + 0,8 (9,4) + 15 (7,0) + 2,6(7,25)] (260 – 25) = 150 (260 – 25) = 35250 cal/mol

Vậy tổng lượng nhiệt liên hệ là:

Q = 26425 – 138821,4 + 35250 = – 77146,4 cal/mol Lượng nhiệt phải lấy ra khỏi hệ là 77146,4 cal/mol ethylen đưa vào thiết bị phản ứng

Bài tập về nhà

1 Ước tính độ chuyển hóa tối đa của ethylen thành etanol bằng phản ứng

hidrat hóa trong pha hơi tại nhiệt độ 250°C và áp suất 34 at Dùng số liệu cân bằng trong ví dụ 2 và giả sử tỉ số ban đầu của hơi nước và ethylen bằng 5

ĐS: x = 0,15

Tài liệu tham khảo: [1], [2], [3], [4]

Số tiết lên lớp: 02 tiết

Bảng phân chia thời lượng

3.1 Khái niệm (xem [1], trang 54-55)

Động hóa học là môn học nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và cơ chế mà theo đó một phản ứng hóa học xảy ra Trong việc thiết kế thiết bị phản ứng ta cần biết đến phương trình vận tốc phản ứng thích hợp Cơ chế phản ứng chỉ cần thiết khi ta suy diễn các số liệu vận tốc vượt quá các thí nghiệm ban đầu và trong việc khái quát hóa động học phản ứng

3.2 Các thuyết về tốc độ phản ứng (xem [2], trang 14)

Xét cấu tử i trong phản ứng hóa học Dựa trên các căn bản khác nhau, ta có các định nghĩa khác nhau vận tốc biến đổi của cấu tử i lần lượt như sau:

- Dựa trên một đơn vị thể tích hỗn hợp lưu chất phản ứng

- Dựa trên một đơn vị thể tích bình phản ứng Vb (với Vb ≠v)

- Dựa trên một đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc pha

- Dựa trên một đơn vị khối lượng chất xúc tác (hoặc khối lượng chất rắn trong hệ lưu chất - chất rắn)

3.3 Các loại phản ứng (Xem [2], trang 11-13)

3.3.1.Phản ứng đơn và phản ứng đa hợp

Phản ứng đơn là phản ứng chỉ cần một phương trình lượng hóa học và một phương trình vận tốc để biểu diễn quá trình phản ứng

Phản ứng đa hợp là phản ứng phải cần hơn một phương trình lượng hóa học

và phương trình vận tốc để biểu diễn quá trình phản ứng Phản ứng đa hợp chia

3.3.2 Phản ứng sơ đẳng và phản ứng không sơ đẳng

Xét một phản ứng đơn có phương trình lượng hóa học:

A + B → R Phản ứng sơ đẳng là phản ứng xảy ra trong một giai đoạn theo thuyết va chạm và phương trình vận tốc được suy ra từ phương trình lượng hóa học:

( − rA) = k C CA BNgược lại, khi không có sự liên hệ giữa phương trình lượng hóa học và phương trình vận tốc ta gọi là phản ứng không sơ đẳng Ví dụ phản ứng giữa hidrogen và brom:

H + Br → 2HBr

có phương trình vận tốc là: 2 2

2

1/2 1

2

/

H Br HBr

HBr Br

k C C r

=+

3.3.3 Cân bằng cho phản ứng thuận nghịch sơ đẳng

Xét phản ứng thuận nghịch sơ đẳng:

A + B ⇔ R + S Vận tốc phản ứng thuận: (rR t h) =k C C1 A B

Bậc phản ứng không nhất thiết phải là số nguyên

3.3.5 Sự tùy thuộc nhiệt độ của phương trình vận tốc

Theo định luật Arrhénius, phương trình vận tốc phản ứng:

( − ri) = k f (nồng độ) với k là hằng số vận tốc phản ứng được biểu diễn theo định luật Arrhénius:

k = k eo −E RT/

với ko được gọi là thừa số tần số, E là năng lượng kích động của phản ứng

3.3.6 Phân loại phản ứng (xem [2], trang 16)

Có nhiều cách phân loại phản ứng tuy nhiên trong kỹ thuật phản ứng ta quan

tâm đến số pha hiện diện trong hệ do đó thường chia các phản ứng là thành hai loại: đồng thể và dị thể

Bảng 1.1 Phân loại phản ứng hóa học tiện lợi cho thiết kế thiết bị phản ứng

Phản ứng cracking Tổng hợp metanol

Sự phân loại không rõ ràng với phần lớn các phản ứng sinh học, các phản ứng với cơ chất enzym

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng (Xem [1], trang 59)

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Trong phản ứng đồng thể rõ ràng áp suất, nhiệt độ và nồng độ là các biến số Trong phản ứng dị thể

do có hai pha trở lên nên việc truyền vật chất từ pha này sang pha khác là quan trọng do đó vận tốc truyền khối cũng là một biến số Với những phản ứng có phát nhiệt hoặc thu nhiệt, tốc độ truyền nhiệt ảnh hưởng đến quá trình phản ứng Do đó quá trình truyền nhiệt và truyền khối đóng vai trò quan trọng quyết định vận tốc phản ứng dị thể

4 Hãy định nghĩa vận tốc phản ứng dựa theo thể tích bình phản ứng

5 Hãy định nghĩa vận tốc phản ứng dựa theo bề mặt tiếp xúc pha

6 Hãy trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng

7 Hãy trình bày các loại thiết bị phản ứng

13 Thế nào là phản ứng song song

14 Thế nào là phản ứng nối tiếp

30 Trình bày định nghĩa vận tốc phản ứng dựa trên một đơn vị diện tích tiếp xúc pha

31 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng

Bài tập trên lớp:

1 Hóa chất A được biến đổi thành hóa chất R trong một thiết bị được chêm

bằng các hạt vật chêm hình cầu không rỗng Diện tích bề mặt riêng của chất xúc tác là 200m2/ m3 tầng chêm, khối lượng riêng xốp của chất xúc tác là 2908 kg/m 3 và độ rỗng của tầng chêm là ε = 0,40

Phương trình lượng hóa học là: A→2R và phương trình vận tốc phản ứng của A dựa trên một đơn vị khối lượng chất xúc tác là:

dấu (–) cho thấy vận tốc biến đổi của A là âm, hay A là tác chất

a Viết phương trình vận tốc trên với đơn vị của các đại lượng

b Viết phương trình vận tốc

Giải

a Đơn vị của CAlà mol A/l thể tích rỗng:

b Khối lượng chất xúc tác cho mỗi đơn vị thể tích bình phản ứng là

W/Vb= 2908 kg/m 3 thể tích bình phản ứng Do đó dựa trên một đơn vị thể tích bình phản ứng

Độ rỗng ε = V V / b = 0 40 , l thể tích rỗng/l thể tích bình Do đó dựa trên một đơn

vị thể tích lưu chất

Diện tích bề mặt riêng chất xúc tác cho một đơn vị thể tích bình phản ứng S/Vb = 200m2/ m3bình phản ứng Do đó dựa trên một đơn vị diện tích bề mặt chất xúc tác

Bài tập về nhà:

1 Hóa chất A được biến đổi thành hóa chất R trong một thiết bị được chêm

bằng các hạt vật chêm hình cầu không rỗng Diện tích bề mặt riêng của chất xúc tác là 200m2/ m3 tầng chêm, khối lượng riêng xốp của chất xúc tác là 2908 kg/m 3 và độ rỗng của tầng chêm là ε= 0,40

Phương trình lượng hóa học là: A→2R

và phương trình vận tốc phản ứng của A dựa trên một đơn vị khối lượng chất xúc tác là:

''' 1 ( ) – A 0,1

dấu (–) cho thấy vận tốc biến đổi của A là âm, hay A là tác chất

a) Viết phương trình vận tốc trên với đơn vị của các đại lượng

b) Viết phương trình vận tốc ( − rA' ),( − rA) vaâ ( − rA'' )

Tài liệu tham khảo: [1], [3]

Chương 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

Mục đích – yêu cầu:

Sau khi học xong sinh viên nắm được các kiến thức sau:

Nắm được các phương pháp xác định các thông số động học với các thiết bị:

- Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi

- Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi

Số tiết lên lớp: 03 tiết

Bảng phân chia thời lượng

1 Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi 2

2 Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi 1

3 Nhiệt độ và vận tốc phản ứng

Hướng dẫn tự học, thảo luận

Kiểm tra hiểu bài và sửa bài tập

độ của hằng số vận tốc

Có hai phương pháp để xử lý số liệu động học: phương pháp tích phân và phương pháp vi phân Phương pháp tích phân dễ sử dụng trong trường hợp cơ chế tương đối đơn giản hay số liệu thực nghiệm phân tán không sử dụng được

phương pháp vi phân, tuy nhiên cần giả thiết trước cơ chế Phương pháp vi phân thích hợp trong trường hợp phức tạp nhưng cần nhiều số liệu chính xác và tập trung

Nói chung, phương pháp tích phân được thử trước nếu không đạt sẽ dùng đến phương pháp vi phân

4.1 Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi (xem [2], trang 25-35)

Thể tích ở đây là thể tích hỗn hợp phản ứng thực sự chứa trong thiết bị phản

ứng Với thể tích không đổi, phương trình vận tốc là:

4.2 Bình phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi (xem [1], trang 37-39)

Dạng tổng quát của phương trình vận tốc biến đổi của cấu tử i khi thể tích biến đổi hoặc không biến đổi là:

dN

ri = V dt = V1 d C V(dti ) = VdCi C dVi

Vdt+

−+ ε Với εA là phần thể tích biến đổi từ khi chưa chuyển hóa đến khi chuyển

hóa hoàn toàn Như vậy:

4.3 Nhiệt độ và vận tốc phản ứng (xem [1], trang 40)

Ta đã khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của tác chất trên vận tốc phản ứng tại một nhiệt độ cho trước và bây giờ ta sẽ xét đến vai trò của nhiệt độ trong vận tốc phản ứng thông qua hằng số vận tốc phản ứng với hàm số f(C) thường không đổi theo nhiệt độ

Với phản ứng sơ đẳng lý thuyết tiên đoán rằng hằng số vận tốc tùy thuộc nhiệt độ theo những cách sau:

1- Theo định luật Arrhénius:

Câu hỏi lý thuyết:

1 Phương trình vận tốc phản ứng đặc trưng cho yếu tố gì ?

2 Dạng của phương trình vận tốc được xác định như thế nào

3 Xác định phương trình vận tốc gồm những giai đoạn nào ?

4 Các dạng hoạt động của thiết bị phản ứng

5 Có mấy phương pháp để xử lý dữ kiện động học

6 Phương pháp tích phân thích hợp trong trường hợp nào

7 Phương pháp vi phân thích hợp trong trường hợp nào

8 Trình bày phương trình vận tốc phản ứng tổng quát với phản ứng bình thể tích không đổi

9 Trong hỗn hợp phản ứng ở pha khí được theo dõi bằng gì ?

10 Hãy trình bày các bước dùng tích phân để xử lý số liệu động học

11 Phương trình vận tốc phản ứng bậc 1

12 Phương trình vận tốc phản ứng bậc 2 loại 2 phân tử

13 Phương trình vận tốc phản ứng bậc 3 loại 3 phân tử

14 Phương trình vận tốc phản ứng thực nghiệm bậc n

15 Phương trình vận tốc phản ứng bậc 0

16 Phản ứng bậc 0 thường được tìm thấy ở phản ứng nào

17 Bậc tổng quát của phản ứng không thuận nghịch theo thời gian bán sinh

/

1 2

t

18 Thế nđo lđ thời gian bn sinh

19 Phản ứng song song không thuận nghịch

20 Trnh bđy biểu thức cn bằng vật chất

21 Đường biểu diễn nồng độ – thời gian cho phản ứng song song

22 Đường biểu diễn nồng độ – thời gian cho ba chất trong bình phản ứng gián đoạn trong Phản ứng song song không thuận nghịch

dòng chứa 2,8 mol A/lít, một dòng chứa 1,6 mol B/lít được đưa vào bình với lưu lượng thể tích bằng nhau để đạt độ chuyển hóa của tác chất giới hạn là 75% Giả sử khối lượng riêng của hỗn hợp phản ứng không đổi, xác định lưu lượng của mỗi dòng

Hãy lập phương trình động học cho cấu tử A

dC

k C k C dt

Tính thời gian phản ứng cần thiết để đạt độ chuyển hóa XA = 0,90

ĐS: 47 phút

4 Xét phản ứng thuận nghịch trong pha lỏng: A + B ↔ R + S

Với hằng số vận tốc của: phản ứng thuận k1 = 7 l/mol.ph, phản ứng nghịch k2 = 3 l/mol.ph Phản ứng được thực hiện trong một thiết bị phản ứng khuấy lý tưởng, hoạt động liên tục và ổn định, có thể tích 120 lít Hai dòng nhập liệu có lưu lượng thể tích bằng nhau: một dòng chứa 2,8 molA/l, một

dòng chứa 1,6 molB/l Giả sử khối lượng riêng của hỗn hợp phản ứng không đổi Viết phương trình động học cho cấu tử B

ĐS: rA = rB = k.CACB – k2CRCS

5 Cho phản ứng: A → B

Xảy ra trong một thiết bị phản ứng kiếu khuấy lý tưởng, họat động gián đoạn, đẳng nhiệt Cho biết: r = kCA (mol/l.ph), với k0 = 0,554x104 (ph-1) (k0 là hằng số trong phương trình Arrhenius); năng lượng hoạt hóa E = 49 kJ/mol; nhiệt độ là 120 oC Hãy lập phương trình cân bằng vật chất cho cấu

tử A

A kC dt

CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG XÚC TÁC MEN

Mục đích – yêu cầu:

Sau khi học xong sinh viên nắm được các kiến thức sau:

- Lên men do enzym

- Lên men do vi sinh vật

Số tiết lên lớp: 05 tiết

Bảng phân chia thời lượng

1 Thành phần và cơ chế hoạt động của vi sinh vật

1

2 Động học tạo sản phẩm Michealis – Menten

3 Động học phát triển sinh khối Monod

7 Hướng dẫn tự học, thảo luận

Kiểm tra hiểu bài và sửa bài tập 1

Trọng tâm bài giảng:

- Lên men do enzym

- Lên men do vi sinh vật

Nội dung

5.1 Động học tạo sản phẩm Michealis – Menten (xem [1], trang 128-129)

Enzyme là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein, chúng có khả năng xúc tác đặc biệt thường là mạnh hơn nhiều so với các chất xúc tác tổng hợp

Hoạt tính của enzym chịu tác động bởi nhiều yếu tố Chất ức chế là các phân tử làm giảm hoạt tính của enzym, trong khi yếu tố hoạt hóa là những phân

tử làm tăng hoạt tính của enzym

Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzyme - cơ chất (ES)

E+S→ ES → E + P S: cơ chất

P: sản phẩm

Yêu cầu :E và S phải bổng sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hó học, có khả năng hình thành nhiều liên khác yếu với nhau

Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên

do biến động nhiệt ngẩu nhiên ở nhiệt độ thường

5.2 Động học phát triển sinh khối Monod (xem [1], trang 129-131)

5.2.1 Giới thiệu chung

Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ các loài sinh vật có kích thước nhỏ bé khác nhau Trong việc bảo vệ môi trường người ta sử dụng vi sinh vật làm sạch môi trường, xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí hay hiếu khí đều là những phương pháp đem lại hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí xử lý

5.2.2 Sự sinh trưởng của vi sinh vật

Monod đã xây dựng phương trình miêu tả tốc độ phát triển sinh khối của vi sinh vật như sau

µ = µmax[s]/(k + [s])

Trong đó k: hằng số Monod

Luyện tập trên lớp:

Câu hỏi lý thuyết:

1 Hãy phân biệt sự khác nhau giữa lên men do enzym và lên men do vi sinh vật

2 Emzym có cấu tạo như thế nào?

3 Hoạt tính của enzym chịu tác động bởi những yếu tố nào?