Алгоритм розрахунку

Ведеться розрахунок рівноважних концентрацій іонів у воді, що піддається спільній коагуляції і вапнуванню. Передбачається подальше пом‘якшення води її фільтруванням через катіонітовий фільтр, тому розчин соди не використано з економічних міркувань.

1. Визначити коефiцiєнти активностi iонiв при заданiй температурi, прийнявши початкове значення іонної сили μ=0.005 за формулою 8.

2. Розрахувати початкову сумарну концентрацiю СО₂ a_H, нормальність OH ⁻ та концентрацiю iонiв SO₄ ^2- за формулами 9; 10; 11 та 12.

3. Розрахувати добутки розчинностi за даної температури та рiвноважну концентрацiю iонiв магнію за формулами 13-15.

4. Розв’язати рiвняння електронейтральності, користуючись формулами

16-19 та функцією середовища MatCad “Given-Find”. Задати початкове наближення активності іонів кальцію а_Са2+ = 0,005.

5. Розрахувати рiвноважнi концентрацiї iонiв Ca²⁺ , OH⁻ , CO₃^2- , HCO₃^- у першому наближенні за формулами 20-23.

6. Повторно обчислити значення йонної сили μ за формулами 5-7 та вiдносне вiдхилення початкового наближення μ вiд одержаного значення.

7. У разi, якщо вiдхилення бiльше 1%, потрібно повернутися у точку завдання початкового значення іонної сили μ (пункт 1) та задати значення, близьке до одержаного (цим забезпечується iтерацiйний розрахунок).

8. Одержати значення остаточних концентрацiй йонiв та порiвняти їх iз вихiдними скласти порівняльну таблицю.

9. Обчислити кількість осадів карбонату кальцiю та гiдроксиду магнiю, самостiйно одержавши вирази для цього iз рiзницi мiж вихiдним вмiстом вуглекислоти та вмiстом вуглекислоти пiсля вапнування (для карбонату кальцiю) та рiзницi мiж вихiдною та рiвноважною концентрацiями магнiю (для гiдроксиду магнiю).

10. Визначити дозу вапна за формулою 24.

Індивідуальна самостійна робота

1. Виконати багатоваріантний розрахунок в діапазоні дози коагулянту Д_к від 0,3 до 0,8 з кроком 0,1. Аналізувати вплив дози коагулянту на склад вапнованої води. Зробити висновок щодо раціональної дози коагулянту.

2. Використати при обчисленнi кiлькостi осаду гiдроксиду магнiю та дози вапна обмеження iз використанням умовних операторiв MathCad.

Контрольні питання

Хімізм процесу попереднього пом‘якшення води. Види коагулянтів і механізм їх дії. Вплив дози коагулянту на процес освітлення води. Вплив значення рН на повноту осадження іонів кальцію і магнію. Принцип розрахунку дози вапна. Електронейтральність, іонна сила, активність та принципи їх використання в розрахунках очищення води.

Література

1. Копылов, А. С. Водоподготовка в энергетике: учебное пособие для вузов / А. С. Копылов, В. М. Лавыгин, В. Ф. Очков. – М. : Издательство МЭИ, 2003. – 310 с.

Розділ 30. Аналіз динаміки іонного обміну різнозарядних іонів

Дана робота є логічним продовженням розділу 22 і виконується в рамках вже створеної програми.

Мета роботи: аналіз статики і динаміки іонного обміну, побудова ізотерм іонного обміну і динамічних характеристик процесу в середовищі MathCad – опис просторово-часового розподілу концентрації в фільтрі.

Вихідні дані

Порозність іоніту: p:=0.6.

Концентрація іону В (Ca²⁺) у воді, г-екв/м³, с₀:=6.

Повна обмінна ємність іоніту (катіоніту), кг-екв/м³, q₀:=2

Константа рівноваги для опуклої ізотерми: k:=12.5 _,

Концентрація домішок у воді: