области, который начинается с температуры 280 К и ниже (рис.2 кривая 1), и температурный интервал диффузионной области, который начинается с температуры 283 К и выше (кривая 2).
, что
соответствует скорости загрязнения рабочей части покрытого палладием и платиной
углеродного электрода.
Табл. 14
|
Кинетическое уравнение лимитирующей стадии кинетики (Pd+Pt/С) |
|||
|
Cкорость протекания |
Константа скорости |
Концентрация образов.продукта |
Концентрация образов. O2 |
|
Vk, г/л(см/с) |
k*(к),см/с |
CHCOH,г/л |
CO2,г/л |
|
3,45E-15 |
0,71E+00 |
2,13E-05 |
1,0667E-05 |
Температурный коэффициент диффузионной области равен:
Табл. 15
|
Температурный коэффициент диффузионной области (Pd+Pt/С) |
||||
|
Темпер. коэф |
e |
Eакт(к) |
R |
T |
|
gд(Pd+Pt/С) |
2,718281828 |
26 |
8,314 |
283 |
|
1,4580598 |
|
|||
При этом kд* – эффективная константа скорости диффузии равна (lgkд*=0,31 по графику зависимости lgkд* от 1/T), kд*= 2,04 см/с, а скорость процесса в диффузионной области, начиная с температуры 283 К (10оС) и выше равна:
Табл. 16
|
Кинетическое уравнение лимитирующей стадии диффузии (Pd+Pt/С) |
|||
|
Скорость протекания |
Константа скорости |
Концентрация образов. продукта |
Концентрация образов. O2 |
|
Vд, г/л(см/с) |
k(д)*,см/с |
CHCOH,г/л |
CO2,г/л |
|
9,89E-15 |
2,04E+00 |
2,13E-05 |
1,0666E-05 |
Зона 3 (температурный интервал 280 –283 К) является переходной областью (рис.2).
Время эксплуатации одного покрытого палладием и платиной углеродного электрода-катализатора будет равно:
Табл. 17
|
Время эксплуатации (Pd+Pt/С) электрода-катализатора |
||||||
|
Время эксплуатации |
Время эксплуатации |
Толщина основы, м |
Толщина поверх, м |
скорость изм. конц-ии |
скорость проц |
Объём. водоёма |
|
t,c |
t,час |
dосн,м |
dпов,м |
Сокисл,г/л |
Vk, г/л(см/с) |
Vвод, дм3 |
|
6,86E+06 |
1906,94 |
9,00E-03 |
4,00E-05 |
2,13E-05 |
3,45E-15 |
3,80E+07 |
|
79 cуток |
||||||
Определение количества покрытых палладием и платиной углеродных электродов производится с учётом времени и степени очистки водоёма до предельно допустимых величин (ПДК) и его производительности по выходу продукта окисления.
где
– концентрация формальдегида в сточных
водах при сбросе (
–
результаты контрольного замера); 
– концентрация
окисленного формальдегида в процессе самоочистки (
; данные стехиометрического расчёта); 
– предельно допустимая концентрация формальдегида
в воде (
);
– коэффициент сменности (равен 2 при смене электродов для
профилактики); 
–
коэффициент эффективности практического выхода продукта (для(Pd+Pt/С) – 0,57);
остаточная концентрация формальдегида (соответствует ПДКHCOH).
Табл. 18
|
Определение количества (Pd+Pt/С) электродов |
||||||||
|
n(Pd+Pt/С) , шт |
kсм |
kэф.очист |
t,c |
Сокисл,г/л |
ПДКHCOH, г/л |
Объём сточ. вод Vcточ, дм3 |
Объём. Водоёма Vвод, дм3 |
Конц.HCOH в сточ. водах CHCOH,г/л |
|
52,95E+00 |
2 |
0,57 |
6,86E+06 |
2,13E-05 |
2,00E-04 |
2,35E+05 |
3,8E+07 |
1,92E+00 |
|
53 штуки |
||||||||
Масса одного электрода равна:
Табл. 19
|
Масса одного электрода (Pd+Pt/С), кг |
||||||
|
Масса одного электрода |
Плотность основ С |
Плотность покр Pd |
Толщина основы, м |
Толщина поверх, м |
Площадь Pd поверх |
Площадь электрода |
|
m(Pd+Pt/С), кг |
r,кг/дм3 |
r,кг/дм3 |
dосн,м |
dпов,м |
Sпов,м2 |
Sосн,м2 |
|
2,24E+00 |
0,6 |
8,9 |
9,00E-03 |
4,00E-05 |
2,50E+00 |
0,25 |
где
– плотность основы угольного электрода
(кг/дм3); 
– площадь основы угольного
электрода (м2); 
– толщина основы
угольного электрода (м);
– плотность покрытия угольного электрода
(кг/дм3); 
– площадь покрытия угольного
электрода (м2); 
– толщина покрытия угольного
электрода (м).
Стоимость электродов Pd+Pt/C равна:
, где
– цена 1
грамма углерода, покрытого палладием и платиной (965 руб.).
Расчёт экономического эффекта приведён в Табл. 23.
Экономический эффект к концу 1-го года эксплуатации водной системы при использовании
электродов-катализаторов из углерода, покрытых палладием и платиной составит -25339041,13 руб., т. е. эффект отрицательный. Экономические затраты на сооружение приспособлений водоочистки водной системы после первого года не окупятся.
Положительный эффект в размере 38578911,25 руб. от внедрения данной системы водоочистки может быть получен зимой 3-го года эксплуатации.
Общий вывод. Применение электродов из углерода, покрытых палладием и платиной, значительно выгоднее, так как при почти одинаковых технических характеристиках по эффективности очистки водоёма от формальдегида (число смен электродов составит: 1 раз в 79 суток для золотых платинированных электродов; и 1 раз в 16 суток для электродов из углерода, покрытых палладием и
платиной), экономический эффект составит 38578911,3 руб. против эффекта в 31059232 руб. Срок окупаемости вложений при использовании электродов из углерода, покрытых палладием и платиной, составит 2 года.
|
Расчёт нормативных, лимитных и сверх лимитных сбросов формальдегида, тонн |
||||||||||||
|
Коэффициенты перевода |
Масса сбросов, т |
Масса остатка, т |
||||||||||
|
расчётный |
ПДК, |
V(сбр, |
К(масса) |
норма |
лимит |
св.лимит |
норма |
лимит |
св.лимит |
норма |
лимит |
св.лимита |
|
период |
г/л |
дм3 |
г-тонна |
Кнор-ти |
Кл |
Ксл |
М(н)сбр |
М(л)сбр |
М(сл)сбр |
Мост-ка(н)сбр |
Мост-ка(л)сбр |
Мост-ка(cв.л)(сбр) |
|
1год(зима) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
1год(весна) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
1год(лето) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
1год(осень) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2год(зима) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
2год(весна) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
2год(лето) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
2год(осень) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
3год(зима) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
3год(весна) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
3год(лето) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
3год(осень) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
4год(зима) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
4год(весна) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
4год(лето) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
4год(осень) |
2E-04 |
2,35E+05 |
0,000001 |
1 |
5 |
25 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
5,88E+00 |
4,70E-05 |
2,35E-04 |
4,51E-01 |
|
Расчёт массы сброса формальдегида, тонн |
||||
|
масса сбр, т |
Концентрация |
объём |
||
|
существ |
сбросов |
фона |
водоёма |
V(вод), |
|
Мсбр,т |
Ссбр,г/л |
Сфон,г/л |
Свод,г/л |
дм3 |
|
0,4512 |
1,92 |
0 |
1,19E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
0,4512 |
1,92 |
0,0002 |
1,21E-02 |
3,80E+07 |
|
Табл. 22 |
||||||||||||||||||
|
Расчёт экономического эффекта по инвестиционным вложениям по очистке | ||||||||||||||||||
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.