(6.2)

Где С0, С - концентрации ацетона в моменты времени 0 и ф. Подставляем в него исходные данные С0=3254 и к=0,17 ч-1 и получаем уравнения, которые позволяет прогнозировать изменение концентрации ацетона и скорости процесса во времени.

lnC=lnС0-kt = ln3254 - 0,17t (6.3)

w =kC=0,17C (6.4)

Для построения кинетической кривой по уравнениям (6.3) и (6.4) рассчитываем изменение концентрации и скорости процесса в произвольные моменты времени до достижения концентрации ацетона ниже ПДК. Полученные данные сводим в табл. 6.1.

Таблица 6.1 Кинетика биохимического разложения ацетона

Из таблицы 6.1 видно, что ПДК может быть достигнуто за время менее 43 ч. Скорость разложения ацетона велика в начале процесса, когда концентрация ацетона в растворе большая, а затем быстро уменьшается из-за снижения движущей силы процесса - разницы рабочей и равновесной концентрации. Кинетические кривые, построенные согласно вычислениям, приведены на рис. 6.1: наблюдается линейная зависимость .

Время достижения ПДК можно вычислить по уравнению (6.3)

t=[ln(С0/ПДК)]/k=[ln (3254/2,2)]/0,17=42,87 ч

Кроме концентрации на скорость существенное влияние оказывает температура, при увеличении температуры до 30°С константа скорости возросла в 3,1 раза. Это позволяет вычислить энергию активации и с помощью уравнения Арениуса прогнозировать скорость процесса при изменении температуры:

(6.5)

(6.6)

Решая систему уравнений (6.6), вычисляем энергию активации Е и предэкспоненциальный множитель k0:

Е=[Rln(К2/К1)]/[1/Т1-1/Т2]=[8,314ln3,1]/[0,003389-0,00330]=105,617 кДж/моль

lnk0=lnk1+E/RТ1=ln0,17+105617/(8,314*295)=41,290=2,3logk0=41,29

k0=17,950=8,91*1017

Таким образом, для данного процесса уравнение Аррениуса можно записать в виде

k=8,91*1017*exp (-105617/8,314*T) (6.7)

Энергия активации Е=105,617 кДЖ/моль > 30 кДж/моль характерна для кинетической области протекания процесса биологической очистки. Дополнительную информацию о процессе можно получить из уравнения кинетики переходного состояния [8]:

Еще статьи по теме

Организация охраны и рационального использования водных ресурсов
В настоящее время человек самым активным образом использует все возможные ресурсы, предоставляемые планетой Землёй. Человек использует для своих нужд практически всё, что видит вокруг себя. Само собой, водные ресурсы не являются исключени ...

Снижение уровня загрязненности рек г. Новокузнецка
С помощью системного анализа можно исследовать различные социально-экономические процессы и системы для лучшего понимания проблемы и поиска мероприятий по ее разрешению. В данной расчетной работе мы с помощью методов системного анализа рас ...