CFSTR 0.5차 반응. 효율 95%. 속도상수 0.05 (mg/L)^(1/2)/hr
CFSTR에서 물질을 분해하여 효율 95%로 처리하고자 한다.
이 물질은 0.5차 반응으로 분해되며,
속도상수는 0.05 (mg/L)1/2/hr이다.
유량은 500 L/hr이고 유입농도는 250 mg/L로 일정하다면
CFSTR의 필요부피(m3)는? (단, 정상상태 가정)
① 약 520
② 약 570
③ 약 620
④ 약 672
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완전혼합 반응조
(continuous stirred-tank reactor, CSTR) 는
연속흐름 반응조
(continuous-flow stirred-tank reactor, CFSTR) 로도 불린다.
CFSTR 반응 (정상상태 질량수지)
Q (C_0 – C_t) = k V (C_t)^n
> Q: 유량
> C_0: 초기농도
> C_t: 나중농도
> k: 속도상수
> V: 반응조 부피
> n: 반응차수
“95% 효율 = 95% 분해” 이므로,
남아있는 농도는 5%. 따라서
C_t = (250 mg/L) (5/100)
= 12.5 mg/L
Q (C_0 – C_t) = k V (C_t)^n
V = Q (C_0 – C_t) / (k (C_t)^n)
= (500) (250 – 12.5) / ((0.05) (12.5)^0.5)
= 671751 L
= 671.751 m3
답: ④ 약 672
[참고] 속도상수에 주의할 것
(0.05 mg/L)^(1/2) /hr 이 아니라,
0.05 (mg/L)^(1/2) /hr 이다.
[참고] 단위만 계산하면,
V = Q (C_0 – C_t) / (k (C_t)^n)
= (L/hr) (mg/L) / [(mg/L)^(0.5)/hr × (mg/L)^0.5]
(mg/L)^(0.5) × (mg/L)^0.5 = mg/L 이므로,
V = (L/hr) (mg/L) / [(mg/L)/hr]
= L
[참고] 물질 수지식 (Mass Balance Equation)
완전혼합 연속 반응조에서
정상 상태(Steady State)일 때의
1차 반응 물질 수지식은 다음과 같다.
유입량 = 유출량 + 반응(제거)량
Q × C_in = Q × C_out + k × V × C_out
※ 용액의 농도 × 용액의 부피(또는 유량) = 용질의 양
M × V = C × Q = 용질의 mol수(또는 질량)
( 참고 https://ywpop.tistory.com/7787 )
Q에 대해 정리하면,
Q(C_in – C_out) = k × V × C_out
Q = [k × V × C_out] / [(C_in – C_out)]
[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/471946 ]
완전혼합 연속 반응조 1차 반응
유기물을 포함하는 유체가 완전혼합 연속 반응조를 통과할 때 유기물의 농도가 200 mg/L에서 20 mg/L로 감소한다. 반응조 내의 반응이 일차반응이고 반응조 체적이 20 m3이고 반응속도상수가 0.2 day^-1이라면 유체의 유량은?
[ 같은 글 https://ywpop.blogspot.com/2023/07/cfstr-05-95-005-mgl12hr.html ]
[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2025/11/cfstr-100-mgl-10-mgl-1000-m3day-05-day-1.html ]
특정의 반응물을 포함한 유체가 CFSTR을 통과할 때 반응물의 농도가 100 mg/L에서 10 mg/L로 감소하였고, 반응기 내의 반응이 일차반응이며 유체의 유량이 1000 m3/day이라면, 반응기의 체적(m3)은? (단, 반응속도상수는 0.5 day-1)
[키워드] CSTR 기준, CSTR dic, CFSTR 기준, CFSTR dic, CFSTR 0.5차 반응 기준, CFSTR 0.5차 반응 사전
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