Skripta Kemija u Zo

7/25/2019 Skripta Kemija u Zo

1/26

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet kemijskog inenjerstva i tehnologije

Zavod za opu i anorgansku kemiju

INTERNA SKRIPTA

Izborni kolegij:

Pro! dr! "aszlo Sipos

KEMIJA U ZATITI OKOLIA

Smjer: Primijenjena kemija

Priredila: dr! s#! "idija Fura$ vii asistent

Svibanj$ %&&'!


2/26

Zadnjih desetljea$ razvojem tehnologije i industrijaliza#ije$ svijet se susree savelikim problemom oneienja i zaga(enja okolia ukljuujui atmoseru$ podzemne

vodotokove i tla! Predvidjeti otputanje i pokretljivost zaga(ivaa i )ili oneiivaa uokoli kompleksna je zadaa koja zahtjeva dobro poznavanje i razumijevanje

izikalnih$ kemijskih i biolokih pro#esa koji su odgovorni i koji kontroliraju njihovu

pokretljivost!

*eliki napredak$ u ovoj problemati#i$ postignut je razvojem matematikih modelakoji opisuju utje#aj kompetirajuih pro#esa i reak#ija na #jelokupno ponaanje

zaga(ivaa i oneiivaa! +azliiti matematiki modeli ukljuuju godine is#rpnihznanstvenih istraivanja i danas mogu predvidjeti ponaanje zaga(ivaa u razliitim

uvjetima$ a sastavni su dio razvijenih kompjutorskih geokemijskih programskih

paketa! +aunalnom primjenom matematikih modela$ danas je mogue gotovo

trenutno izvesti kompleksne proraune koji bi inae trajali mjese#ima! ,eokemijski

modeli mogu raunati: ravnotene kon#entra#ije izme(u otopljenih i adsorbiranih

vrsta$ aktivitete kemijskih vrsta$ koliine i vrste otopljenih ili istaloenih minerala$

koliine i vrste adsorbiranih kompleksnih vrsta na minerale i organske tvari -npr!huminske. ukljuujui adsorp#ijske izoterme i modele povrinskog kompleksiranja!

/a taj nain raunalo odre(uje kemijske vrste ime simulira i opisuje mogui pro#es

otputanja u okoli ili podzemne vodotokove! *anost odre(ivanja kemijskih vrsta

prikazana je u sljedeem primjeru tekog metala kadmija:

*01/2S3 24+56I*0/70 859I7S8I *+S30

;! 8emijske vrste kontroliraju kemijske reak#ije:

/pr! kadmij vezan sa ligandom.

%! 8emijske vrste kontroliraju biopokretljivost:

Slobodni ion ? biopokretljiv

8ompleksirani ? manje i)ili ne pokretljiv

-


3/26

H sve proraune$ mogue je ukljuiti i razliite redoks parove te plinove sa

par#ijalnim tlakovima -npr!


4/26

"# $%avni men& !naslovni#a

"# p'! izraunati iz masene bilan#e ili odrediti stalnu vriejdnost

(# ionska jakos !izraunati iz masene bilan#e ili izraunati iz bilan#e mase i

naboja

)# kon*enra*ijske je+ini*e ! 9$ m9$ N9$ mg)"$ Ng)"$ log 9

,# +o+aak komponeni ! odabir komponente i ukupne kon#etntra#ije

(# Prozori!

parameri : a. odredi alkalitet

b. odredi pe i 5h

#. mogunost podeavanja postavki

re+oks op*ije! odabir redoks para

a+sorp*ija ! odabir modela povrinskog kompleksiranja ili

adsorp#ijske izoterme

-vrsa .aza! odair minerala

m&%i pro/%em s0eep!deinirati raun

/aza po+aaka!razliite baze podataka koje se mogu mijenjati

i dopunjavati prema potrebi

Pro/%em "! Izraunati p otopine o#tene kiseline ako je ukupna kon#entra#ija kiseline

[ ] F;&A; =T

HAc 9O

p'

iza/eri 1choose2! izraunaj iz masene bilan#e - calculated from mass

balance .

kon*enra*ijska je+ini*a-unit concentration. : mo%a%

+o+aj komponene 1 add components 2

klikni +o+aj organske komponene 1 show organic components 2 i

se%ekiraj (selecte) a*eae3" i unesi 4#44" za ukupnu kon#entra#iju

-Total concentration. i k%ikni dodaj na listu -add to list.

provjeri %is&

komponente: = je kon#! & promjeni & 4#44" 156o ako osane

n&%a2

a#etatB; je &!&&;

E


5/26

vrai se & g%avni meni-beck to main manu.

pokreni porgram 1RUN MINTE72

k%ikni OK ako je MINTURM program zavrio

k%ikni iz%azni ekran 1view output files)koji sa+r8iizraunati p

izraunatu ionsku jakost

kon#entra#iju vrsta

Zajedniki komentirati rezultate! Primjer ispisa rezultata iz e#ela!!


6/26

Pro/%em (! Izraunati p otopine natrijeva a#etata ako je ukupna kon#entra#ija

[ ] !aAcT

F;&;

= O

p'

iza/eri 1choose2! izraunaj iz masene bilan#e - calculated from massbalance .

kon*enra*ijska je+ini*a-unit concentration. : mo%a%

+o+aj komponene 1 add components 2

klikni +o+aj organske komponene 1 show organic components 2 i

se%ekiraj (selecte) a*eae3" i unesi 4#44" za ukupnu kon#entra#iju

-Total concentration. i k%ikni dodaj na listu -add to list.$ zatim +o+aj

Na9

unesi 4#44"za ukupnu kon#entra#iju -Total concentration. i k%iknidodaj na listu -add to list.

provjeri %is&

komponente: = je kon#! &

a#etatB; je &!&&;

/a= je &!&&;


pokreni porgram 1RUN MINTE72 k%ikni OK ako je MINTURM program zavrio

k%ikni iz%azni ekran 1view output files)koji sa+r8i

izraunati p


kon#entra#iju vrsta

8omentirati zajedniki rezultate!

G


7/26

Pro/%em )! 8oliki je p otopine koja sadri o#tenu kiselinu i natrijev a#etat u zadanim

kon#entra#ijama$ [ ] HAc TE

;&A;

= i [ ] !aAcT

TUVW

= O

provjeri %is&

komponente: = je kon#! & promjeni & 4#444"a#etatB; je &!&&&; promjeni & 4#444, -ukupna kon# iz soli i iz

kiseline.

/a= je &!&&&; promjeni & 4#444)



k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io k%ikni iz%azni ekran 1view output files)koji sa+r8i

izraunati p


kon#entra#iju vrsta

R


8/26

Pro/%em ,#/a#rtati ravnoteni dijagram *3p'ako je zadana ukupna kon#entra#ija karbonata

323


9/26

Primjer prikaza ispisa na ekranu!

Na*rai gra. & e;*e%

Pro/%em


10/26

S0eep ! variraj samo jednu komponentu -onl" one component is

varied.

o+re+i /roj pro/%emai upii ;E -state the number of problems)

o+r+i komponen& koj& varira6 ! klikni i selektiraj p

po-ena vrije+nos 1start value)!;

1increment value2 !;

o+a/erina istoj strani#i koje komponente -vrste. eli prikazati u

izlaznom prikazu -output ile. 0s2EB$ %0s 2EB$ 0s 2E%B$

0s 2E i klikni obavezno +o+aj (add) klikni obavezno

spremi i vrai se & g%avni meni -save and back to main manu.


k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io

k%ikni iz%azni ekran 1view output files)koji sa+r8i a/%i*e !

kon#entra#iju vrsta -ovisno o tome to se oznai.

0s2EB$ %0s 2EB$ 0s 2E%B$ 0s 2E

+aspodjelu vrsta

Primjer ispisa na ekranu!

;&


11/26

Pro/%em =#/a#rtati ravnoteni dijagram %og a3p'za otopinu koja je u ravnotei sa

atmoserom ako par#ijalni tlak


12/26



k%ikni iz%azni ekran 1view output files)i +o/iveni rez&%ai s&! p' >


13/26

program jav%ja gre6k& !broj komponenata je jednak ili nii od broja

nepromjenjivih vrsta -fixed species. to je tipina greka koja se javlja

u izvrenju programa i mora se dodati nova kon#entra#ije nekih novih

ili se mora ukloniti neka komponenta u nepromjenjljivim vrstama

komponenata da bi se uvjerili da je tu greka

pog%e+aje &ne6en& %is& 1view/edit list2!

o +vije komponene! '9 i :O)(3

o nepromjenjive vrse ! :O( 1g2 i '9

vrai se g%avni meni 1beck to main manu2 i +o+aj malo soli npr! /a


14/26

,raiki prikaz ovisnosti log a) p!!

Pro/%em #/a#rtati ravnoteni dijagram %og a3p'za otopinu koja je u ravnotei s kal#itom

-


15/26

o vrai sena glavni meni(main manu) i k%ikni+H/ 9I/35J i nakon

28 pogledaj izlazni ile koj izgleda ovako:

k%ikninaMulti problem/sweepna glavni meni i odaberi:

S0eep ! variraj samo jednu komponentu -onl" one component is

varied.

o+re+i /roj pro/%emai upii %' -state the number of problems)

o+re+i komponen& koj& varira6 ! klikni i selektiraj p



o+a/erina istoj strani#i koje komponente -vrste. eli prikazati u izlaznom prikazu

-output ile.


16/26

,raiki prika rezultata!

,raiki prikaz rezultata ionskih vrsta ukoliko se selektira u prikazu vrsta kon#entra#ija!

;G

B;G

B;E

B;%

B;&

B'

BG

BE

B%

&

%

EG

& ; % E C G R ' ;& ;; ;% ; ;E ;C

p'

%og

a


17/26

Pro/%em ?#/a#rtati ravnoteni dijagram %og a3p'za otopinu koja je u ravnotei s

atmoserom i kal#itom -


18/26

vrai se g%avni meni 1beck to main manu2 i +o+aj malo soli npr! /a


19/26

Prikaz izlaznog ekrana!

,raiki prikaz rezultata!

Pro/%em D# 0dsorp#ija arsenata na eljezov hidroksid - Fe22.!

;

B%C

B%&

B;C

B;&

BC

&

C

;&

;C

& ; % E C G R ' ;& ;; ;% ; ;E ;C

p'

%og

a


20/26

Prikazati graiki adsorp#iju arsenata -0s2EB. na eljezov hidroksid ovisno p ako je zadana

ukupna kon#entra#ija arsenata$ 3ot 0s@ ;A;& BG9$ #- Fe22. @ ; g)l$ njegova spe#iina

povrina S @ ;&&m%)g i ionska jakost$ I @ &!&; - i &!&&;.!

p'

iza/eri 1choose2! izraunaj iz masene bilan#e- calculated from mass

balance .

ionska jakos upii iksna -ied. kod &!&;

K%ikni na adsorp#ija 1asdorption2 i o+a/eripovrinsko kompleksiranje

-surface complexation reactions. i ekran izgleda ovako:

H prazne kui#e unesi zadane podatke ovim redom:

Droj problema: ;

Hnesi adsorp#ijski model -select adsorption model.: %Bp8 4"9

8on#entra#ija vrstog -solid concentration.: ; g)" Spesiina povrina -specific surface area.: ;&&

,ustoa povrinskih mjesta -site densit" *sites/nm%.: ;

zatim k%ikni na Y i program sam rauna kon#entra#iju

povrinskih mjesta -site #on#entration$ mmol)".: &!;GG& -slabog

ainiteta.

%&


21/26

uitaj reak#ije -read reactoin) otvara se baza podataka

klikni na .eo3+%m#m+/i program te sam vraa $ a ekran izgleda

ovako:

klikni zatim na edit sorption dana baseiklikni na npr! Fe%0s2E to izgleda ovako:

%;


22/26

H ovoj bazi podataka dane su vrijednosti konstanti za razliite komplekse na Fe22!

9ogue je unositi nove podatake ili promjeniti postojee!

8likni na zavori 1+uit. i spremi i vrai seu glavni meni -save and ba#k to main

manu.

8likni na kontrolnu listu -vieM)add list. koja izgleda ovako:

vrai seu glavni meni -save and ba#k to main manu.


k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io izlazni poda#i izgledaju ovako:

%%


23/26

ukljuujui i adsorp#ijske parametre:

Iz dobivenih podataka moe se zakljuiti da ; g)" Fe22 sa spe#iinom povrinom od ;&&m%)g i brojem povrinskih mjesta od ; mj!)nm%koji je dodan u vodu ionske jakosti &!&; 9 ima

p '$&;C i vrijednost adsorp#ijskog paramtera &!&&ER i povrinski naboj &!&&;;;


24/26

o+re+i /roj pro/%ema-state the number of problems) i upii: ;E

o+re+i komponen& koj& varira6 ! klikni iselektiraj p



o+a/erina istoj strani#i koje komponente -vrste. eli prikazati u

izlaznom prikazu -output ile. npr! 0s2EB-adsorbirani.$ @S2$

XFe2B$ XFe2%=itd ! -prema elji. i klikni obavezno +o+aj(add)

klikni obavezno spremi i vrai se & g%avni meni -save and back to

main



k%ikni iz%azni ekran 1view output files) i i+i na selected sweep

re'ultatei k%ikni narint to excel

Izlazni poda#i izgledaju ovako!

8omentirati rezultate!

/a#rtati gra prema izboru!

%E


25/26

Primjer:

a. ovisnost kon#entra#ije otopljenog arsena o p

b. ovisnost kon#entra#ije adsorbiranog arsena o p

%C

0s2EB 3otal dissolved

B&!&&&&&&%

&

&!&&&&&&%

&!&&&&&&E

&!&&&&&&G

&!&&&&&&'

&!&&&&&;

&!&&&&&;%

& C ;& ;C

0s2EB 3otal

dissolved

0s2EB 3otal sorbed

B&!&&&&&&%

&

&!&&&&&&%

&!&&&&&&E

&!&&&&&&G

&!&&&&&&'

&!&&&&&;

&!&&&&&;%

& C ;& ;C

0s2EB 3otal sorbed


26/26

%G

B;G

B;E

B;%

B;&

B'

BG

BE

B%

&

& ; % E C G R ' ;& ;; ;% ; ;E ;C

p'

%og

a

XS2:-;. "og 0#tivitK

XFe2B -;. "og 0#tivitK

XFe2:%= -;. "og

0#tivitK

Documents

Skripta Kemija u Zo