Mô hình hóa môi trường-03

Chia sẻ: Tobi Luv | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

236
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'mô hình hóa môi trường-03', khoa học tự nhiên, công nghệ môi trường phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô hình hóa môi trường-03

CHÖÔNG 2 ÑOÄNG HOÏC PHAÛN ÖÙNG 1
I. Ñoäng hoïc phaûn öùng. II. Phaûn öùng baäc 0, 1, 2, baäc n. Ø Phaûn öùng baäc 0. Ø Phaûn öùng baäc 1. Ø Phaûn öùng baäc 2. Ø Phaûn öùng baäc n. Ø Phaân tích soá lieäu xaùc ñònh toác ñoä phaûn öùng. Phöông phaùp tích phaân. Ø Ø Phöông phaùp vi phaân. Ø Phöông phaùp giaù trò ñaàu. Ø Phöông phaùp baùn phaân raõ. Ø Caùc phöông phaùp khaùc. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä. Ø 2
Caùc loaïi phaûn öùng: ü Phaûn öùng xaûy ra giöõa nhieàu theå traïng (pha). ü Phaûn öùng ñoàng nhaát: giöõa moät theå traïng (raén, loûng hoaëc khí). ü Phaûn öùng thuaän nghòch, phaûn öùng moät chieàu. 3
II.1. Ñoäng hoïc phaûn öùng • Theo ñònh luaät hoaït ñoäng khoái löôïng, toác ñoä cuûa phaûn öùng laø tích cuûa haèng soá phuï thuoäc nhieät ñoä K vaø 1 haøm noàng ñoä chaát phaûn öùng dC A = - Kf (C A , CB ,...) dt Ÿ A, B... laø caùc chaát phaûn öùng. Ÿ Haøm soá f(CA,CB,…) ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm dC A ab = - KC A CB dt a, β laø baäc cuûa chaát phaûn öùng A, B K laø heä soá phaûn öùng. 4
Xeùt 1 chaát phaûn öùng dC = - KC n dt C: noàng ñoä chaát phaûn öùng. • n: baäc cuûa phaûn öùng. 5
Phaûn öùng baäc 0 dC = -K (ñôn vò K laø ML-3T-1) dt • Giaûi phöông trình vi phaân treân vôùi ñieàu kieän t=0 : C=C0 C t C0 ò dC = ò - Kdt K C0 t0 C = - Kt + C0 C = C0 - Kt Þ Phaûn öùng baäc 0 coù daïng laø ñöôøng thaúng Þ Noàng ñoä tæ leä nghòch vôùi thôøi gian. 6
dC Phaûn öùng baäc 1 = - KC (ñôn vò K laø T-1) dt • Giaû söû t=0 , C = C0 dC = - Kdt C Laáy tích phaân phöông trình treân ta ñöôïc: lnC - lnC0 = -Kt C C C 0 - Kt Û =e C0 - Kt C = C0e 0 t Ñoà thò phaûn öùng baäc 1 coù daïng haøm muõ giaûm ñeàu vaø t®¥:C®0 7
Ñoåi logarit coù cô soá e thaønh logarit coù cô soá 10 ln x ln x log x = = ln10 2.3025 Ta ñöôïc: 2.3025(logC-logC0)=-K’t - K 't C = C010 K K'= 2.3025 8
dC dC = - KC Û 2 = - Kdt Phaûn öùng baäc 2 2 C dt (ñôn vò cuûa K laø L3M-1T-1) • Giaû söû t=0 : C = C0 11 = + Kt C C0 1 Þ C = C0 1 + KC0t Ñoà thò cuûa 1/C coù daïng ñöôøng thaúng, khi t®¥:C®0 9
Phaûn öùng baäc n 1 1 = n-1 + (n - 1)kt n -1 C C0 1 Û C = C0 1 é1 + (n - 1)ktC0 ù n -1 n -1 ë û • Vôùi n ¹ 1 10
Phaân tích soá lieäu xaùc ñònh toác ñoä phaûn öùng dC = - KC n • Döïa treân cô sôû phöông trình dt 1. Phöông phaùp tích phaân : Ø xaùc ñònh baäc n Ø tích phaân phöông trình treân ñeå coù haøm C(t) Ø söû duïng khi coù soá lieäu ñaày ñuû 11
Baûng bieåu theå hieän moät soá yeáu toá trong xaùc ñònh baäc phaûn öùng Baäc Ñôn vò toác Bieán Bieán Ñieåm caét Heä soá ñoä K phuï ñoäc laäp truïc tung goùc thuoäc y x n=0 M(L3T)-1 C t C0 -K n=1 T-1 lnC t lnC0 -K n=2 L3(MT)-1 1/C t 1/C0 K n=n (L3M-1)n-1T-1 C1-n t C01-n (n-1)K Khi coù soá lieäu ñaày ñuû, ta veõ ñoà thò cuûa noù vaø so saùnh xem noù seõ ôû daïng baäc naøo, töø ñoù tính ra noàng ñoä. 12
dC 2.Phöông phaùp vi phaân = - KC n dt •Laáy logarit hai veá æ dC ö log ç - ÷ = log K + n log C è dt ø æ ö æ dC ö Chuoãi soá lieäu (C,t) ta seõ thay baèng ç log ç - ÷ ,log C ÷ è dt ø è ø Döïa vaøo ñoà thò naøy xaùc ñònh ñöôïc: Ø n laø heä soá goùc ñöôøng thaúng Ø log K: ñieåm caét truïc tung töø ñoù suy ra K Ø duøng vi phaân ñeå xaáp xæ xaùc ñònh dC/dt dC DC Ci +1 - Ci -1 @ = Dt ti +1 - ti -1 dt 13
3. Phöông phaùp giaù trò ñaàu Ø xaùc ñònh baäc vaø haèng soá toác ñoä K baèng phöông phaùp thöïc nghieäm töông öùng vôùi C0 vaø dCo/dt Ø Caùch xaùc ñònh gioáng nhö phöông phaùp vi phaân æ dC ö log ç - ÷ = log K + n log C è dt ø Ø ÖÙng duïng trong caùc phaûn öùng maø noù xaûy ra raát chaäm. 14
C(t50) = 0.5 C0 4. Phöông phaùp baùn phaân ra: • t50 : thôøi gian baùn phaân raõ, C = C0 khi t = 0 1 1 = n-1 + (n - 1)kt Töø phöông trình n -1 C C0 éæ C0 ö ù n -1 1 Ta coù t = n -1 - 1ú êç ÷ kC0 ( n - 1) êè C ø ú ë û n -1 2 -1 1 t50 = Þ n -1 k (n - 1) C0 15
•Laáy logarit 2 veá: n -1 2 -1 = log + ( n - 1)log C0 log tSO k ( n - 1) Duøng ñoà thò xaáp xæ vôùi hai truïc toaï ñoä (logt50, logC0) xaùc ñònh ñöôïc: (1-n) laø heä soá goùc n -1 2 -1 laø ñieåm caét truïc tung log k (n - 1) Töø ñoù tìm ra k 16
Caùc phöông phaùp khaùc Ø Phöông phaùp löôïng thöøa: duøng cho caùc phaûn öùng coù nhieàu chaát phaûn öùng. Ø Caùc phöông phaùp khaùc: – phöông phaùp soá, – phöông phaùp bình phöông toái thieåu. 17
AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä Ø Toác ñoä cuûa haàu heát caùc phaûn öùng ñeàu taêng theo nhieät ñoä. Ø Tröôøng hôïp toång quaùt noù taêng xaáp xæ gaáp ñoâi khi T taêng 100C. E - Ø phöông trình Arrhenius k (Ta ) = Ae RTa A: heä soá taàn suaát (hay heä soá haøm muõ) Ø E: naêng löôïng kích hoaït (J mol-1) Ø R: haèng soá khí = 8.314 J mol-1K-1 Ø Ta: T(0K) Ø 18
Xaùc ñònh söï khaùc bieät cuûa toác ñoä ñoái vôùi hai nhieät ñoä khaùc nhau E (T -T ) a2 a1 k (Ta 2 ) - =e RTa 2Ta1 k (Ta1 ) • Giaû ñònh: Ta2Ta1 = const vaø ñaët: E q =e RTa2Ta1 k (T2 ) = q eT2 -T1 Þ k (T1 ) Moâ hình hoaù nöôùc maët, nhieàu phaûn öùng ñöôïc thöïc hieän ôû t0=200C neân thöôøng söû duïng coâng thöùc T - 200 k (T2 ) = k (20 )q0 19
Baûng II-2: Baûng giaù trò thöôøng söû duïng trong moâ hình chaát löôïng nöôùc. Phaûn öùng q Q10 1.024 1.27 Trao ñoåi khí 1.047 1.58 BOD 1.066 1.89 Phaùt trieån taûo 1.08 2.16 SOD K (20) =q Q10 = 10 K (10) 20