skripta kemija u zo
TRANSCRIPT
-
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$ %&&'!
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
3/26
H sve proraune$ mogue je ukljuiti i razliite redoks parove te plinove sa
par#ijalnim tlakovima -npr!
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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!!
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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 &!&&;
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+r8i
izraunati p
izraunatu ionsku jakost
kon#entra#iju vrsta
8omentirati zajedniki rezultate!
G
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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)
vrai se & g%avni meni-beck to main manu.
pokreni porgram 1RUN MINTE72
k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io k%ikni iz%azni ekran 1view output files)koji sa+r8i
izraunati p
izraunatu ionsku jakost
kon#entra#iju vrsta
R
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
8/26
Pro/%em ,#/a#rtati ravnoteni dijagram *3p'ako je zadana ukupna kon#entra#ija karbonata
323
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
9/26
Primjer prikaza ispisa na ekranu!
Na*rai gra. & e;*e%
Pro/%em
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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.
pokreni porgram 1RUN MINTE72
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!
;&
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
11/26
Pro/%em =#/a#rtati ravnoteni dijagram %og a3p'za otopinu koja je u ravnotei sa
atmoserom ako par#ijalni tlak
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
12/26
pokreni porgram 1RUN MINTE72
k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io
k%ikni iz%azni ekran 1view output files)i +o/iveni rez&%ai s&! p' >
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
po-ena vrije+nos 1start value)!;
1increment value2 !;
o+a/erina istoj strani#i koje komponente -vrste. eli prikazati u izlaznom prikazu
-output ile.
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
17/26
Pro/%em ?#/a#rtati ravnoteni dijagram %og a3p'za otopinu koja je u ravnotei s
atmoserom i kal#itom -
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
18/26
vrai se g%avni meni 1beck to main manu2 i +o+aj malo soli npr! /a
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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.
%&
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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:
%;
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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.
pokreni porgram 1RUN MINTE72
k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io izlazni poda#i izgledaju ovako:
%%
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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 '$&;C i vrijednost adsorp#ijskog paramtera &!&&ER i povrinski naboj &!&&;;;
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
24/26
o+re+i /roj pro/%ema-state the number of problems) i upii: ;E
o+re+i komponen& koj& varira6 ! klikni iselektiraj p
po-ena vrije+nos 1start value)!;
1increment value2 !;
o+a/erina istoj strani#i koje komponente -vrste. eli prikazati u
izlaznom prikazu -output ile. npr! 0s2EB-adsorbirani.$ @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
pokreni porgram 1RUN MINTE72
k%ikni OK ako je MINTURM program zavr6io
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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
-
7/25/2019 Skripta Kemija u Zo
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