Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Rychlost reakce a její závislost na vnějších podmínkách Rychlost reakce pro děj lze vyjádřit následovně: c i jsou koncentrace reagujících látek, a, b,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Rychlost reakce a její závislost na vnějších podmínkách Rychlost reakce pro děj lze vyjádřit následovně: c i jsou koncentrace reagujících látek, a, b,"— Transkript prezentace:

1 Rychlost reakce a její závislost na vnějších podmínkách Rychlost reakce pro děj lze vyjádřit následovně: c i jsou koncentrace reagujících látek, a, b, r, s… jsou stechiometrické koeficienty a t čas. Kinetická rovnice vyjadřuje vztah mezi koncentracemi látek a časem (a teplotou). Obvyklý tvar je kde exponent α, resp. β se nazývá řádem reakce vzhledem ke složce A, B.

2 Kinetická rovnice 1. řádu Diferenciální tvar, integrovaná rovnice, odvozený vztah pro poločas reakce: Závislost koncentrace na čase pro reakci 1. řádu

3 Simultánní reakce - vratné Reakce: Kinetická rovnice: Závislost koncentrace na čase pro vratné reakce

4 Simultánní reakce - následné Závislost koncentrace na čase pro následné reakce Reakce: Kinetické rovnice:

5 Simultánní reakce – paralelní (bočné) Reakce: Kinetická rovnice: Závislost koncentrace na čase pro paralelní reakce

6 Závislost rychlostní konstanty na teplotě Arrheniova rovnice: E A je aktivační energie, A je frekvenční faktor Energetické poměry pro reakci dvou molekul

7 Katalýza Katalyzátor je látka, která svojí přítomností mění mechanizmus reakce a tím její rychlost, sama se však přitom nespotřebovává Energetické poměry při nekatalyzované a katalyzované reakci:

8 Enzymaticky katalyzované reakce Látka A tvoří s katalyzátorem (enzymem) E labilní meziprodukt AE, který se dále rozpadá za vzniku produktu B a regenerace enzymu E. Celková koncentrace enzymu E 0 je součtem volného enzymu E a vázaného AE ([E 0 ] = [E]+[AE]): Pomalejší reakce určuje výslednou rychlost celého děje, takže platí: (rovnice Michaelise a Mentenové)

9 Enzymová katalýza

10 Biologické čištění aktivovaným kalem [S 0 ] – hmotnostní koncentrace nečistot v přitékající vodě [S] – hmotnostní koncentrace nečistot v odtékající vodě [B] – hmotnostní koncentrace biomasy v aktivační nádrži Q – průtok aktivační nádrží  – podíl suspenze biomasy, který se vrací do nádrže

11 Bilanční model čištění aktivovaným kalem Substrát S (tj. organické látky v odpadní vodě) se rozkládá katalyticky enzymy v biomase B, kinetika rozkladného procesu se řídí rovnicí Michaelise a Mentenové: k 1 a k 2 jsou rychlostní konstanty rozkladu substrátu a vzniku biomasy

12 Ustálený režim Ve stacionárním stavu se koncentrace substrátu ani biomasy v čase nemění Z bilančních rovnic a z těchto podmínek lze např. vyjádřit stupeň přeměny substrátu a koncentraci biomasy

13 Stupeň přeměny biomasy Kombinací těchto rovnic získáme vztah pro stupeň přeměny substrátu, ve kterém vystupují pouze známé veličiny Stupeň přeměny je tedy řízen zejména průtokem a podílem biomasy, která se vrací do nádrže s aktivovaným kalem. Koncentrace biomasy dosáhne nulové hodnoty při průtoku, který nuluje závorku v rovnici pro koncentraci biomasy (na předchozí straně)

14 Regulace čistíren odpadních vod Průtok je třeba řídit tak, aby se nádrž nedostala do nestabilního stavu (kdy odteče všechna biomasa). Obtížné zejména při silných deštích nebo při náhlé změně v charakteru nečistot

15 Nerovnovážný proces – kinetika bioakumulace kDkD k1k1 digesce kEkE metabolismus kMkM růst (growth) kGkG Pasivní příjem žábrami (gills) exkrementy “pseudo- eliminace”

16 Kinetický model bioakumulace v rybách ustálený stav Všechny rychlostní konstanty jsou vyjádřeny v závislosti na C fish

17 Kinetický model bioakumulace v rybách Pokud převažuje např. akumulace žábrami, model se redukuje na jednoduchou rovnováhu:

18 Kinetický model bioakumulace v rybách Pokud převažuje akumulace žábrami a dochází k metabolickému odbourání: BAF je pak nižší než K fish-w (jiné označení pro K bio, viz přednáška 5)

19 Sanační metody – nesaturovaná zóna in-situ Bioventing Podporovaná bioremediace Fyroremediace Chemická oxidace Elektrokinetická dekontaminace Narušování struktury, štěpení Vymývání půdy Venting Vitrifikace Zakrytí, uzavření a enkapsulace ex-situ Ošetřování půdy a ostatních pevných materiálů po vytěžení na dekontaminační ploše Kompostování Biostabilizace a bioimobilizace Landfarming Chemická extrakce Chemická oxidace/redukce Fyzikálně-mechanická separace Solidifikace a stabilizace Praní půdy a pevných materiálů Spalování Termická desorpce

20 Sanační metody – podzemní a průsaková voda in situ Podporovaná bioremediace Biosparging Biologické reduktivní bariéry Chemická oxidace in situ Air sparging Hydraulické štěpení Metody tepelného ošetření Monitorovaná přirozená atenuace Podporovaná atenuace Bariéry vertikální Hluboká injektáž ex situ Bioreaktory Umělé mokřady (kořenové čistírny) Chemická oxidace Srážení, koagulace, flokulace, flotace Výměna iontů Air stripping Adsorpce a absorpce Sanační čerpání a čištění po vyčerpání

21 Sanační metody – vzdušniny a nanotechnologie Oxidace Vypírání Membránové separace Adsorpce Vysokoenergetická destrukce Spalování Nanotechnologie Fe – nanočástice Bimetalické nanočástice na bázi Fe Nanočástice na bázi dalších prvků Zeolity

22 Vybrané dekontaminační technologie pro nepolární organické látky: Air Sparging a Venting (Soil Vapor Extraction)

23 Model ventingu Pokud je extrakční vrt zaveden do saturované zóny, čerpá se i kontaminovaná voda (dual extraction) a do modelu je nutné doplnit odtok vodou (pravá strana).

24 Vybrané dekontaminační technologie pro nepolární organické látky: Termální desorpce Kontaminovaná půda je umístěna do termodesorpční pece. Teplota je zvýšena na požadovanou hodnotu a po definovanou dobu je materiál zahříván a prostor pece prosáván dusíkem. Odcházející dusík je zchlazen a kontaminanty kondenzují a jsou jímány. Metoda je založena na teplotní závislosti distribučních koeficientů, především Henryho konstanty. Model je stejný jako v případě ventingu.

25 Vybrané dekontaminační technologie pro nepolární organické látky: Air stripping Přestup kontaminantů z vody do vzduchu je nerovnovážný, model difúzního toku bude probrán příště.

26 Vybrané dekontaminační technologie pro nepolární organické látky: Chemická degradace (např. nanoželezo) Reakce je řízena kinetickou rovnicí, v půdním prostředí je ale rozhodující transport reaktantů. Transportní model je doplněn výpočtem reakce v objemových elementech, které se v čase posunují půdním prostředím. Výpočty mají charakter simulace.


Stáhnout ppt "Rychlost reakce a její závislost na vnějších podmínkách Rychlost reakce pro děj lze vyjádřit následovně: c i jsou koncentrace reagujících látek, a, b,"

Podobné prezentace


Reklamy Google