Оценка экономического эффекта применения электродов-катализаторов

исходным данным энергии активации и температуре определяются углы a₁ для построения прямой кинетической области и a₂ – для диффузионной (см. табл. 11, excel. лист 3):

,
или  –tga₁=tg(180-a₁)= 8,345·10³, тогда угол (180–a₁)= 83,163^о, a₁=96,83^о.

,
или  –tga₂=tg(180-a₂)=0,819·10³, тогда угол (180-a₂) = 39,31^о,  a₂ = 140,68^о.

Температурный коэффициент кинетической области равен (см. расчёт табл. 12 excel. лист3):

    При этом k_к^* – эффективная константа скорости гетерогенного процесса кинетической области равна – (lgk_к^*=1,12 по графику зависимость lgk_к* от 1/T), а k_к^*= 10^1,12 = 13,18 см/с. Концентрация окислителя в водном растворе равна .

    По графической зависимости (рис.2) определён температурные интервалы кинетической области, который начинается с температуры 274 К и ниже (рис.1 кривая 1), а температурный интервал диффузионной области начинается с температуры 293,3 К и выше (кривая 2).

    Скорость кинетического процесса начиная с температуры 274 К (температурная граница протекания процесса взаимодействия – кинетическая область) будет равна (см. расчёт табл.13. Excel. лист 3):

,

что соответствует скорости загрязнения рабочей части угольного платинированного электрода.

Температурный коэффициент диффузионной области равен (см. расчёт табл. 14. Excel. лист 3):

При этом k_д^* – эффективная константа скорости диффузии равна – (lgk_д^*=1,58 по графику зависимость lgk_д* от  1/T), k_д^*= 37,58 см/с, а скорость процесса в диффузионной области, начиная с температуры 293,3 К (15^оС) и выше равна: (см. расчёт табл.15. Excel.лист 3)

,

что 9 – 10 раз больше скорости кинетической области.

Зона 3 (температурный интервал 274 –293,3 К) является переходной областью (рис.2).

    Определение количества платиновых платинированных электродов производится с учётом времени (табл. 17) и степени очистки водоёма до предельно допустимых величин (ПДК) и его производительности по выходу продукта окисления (см. расчёт табл. 16 и 17, Excel. лист 3).

,

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 C/Pt – 0,75); остаточная концентрация формальдегида (соответствует ПДК_HCOH).

    Время эксплуатации одного угольного платинированного электрода-катализатора (см. расчёт по табл. 17. Excel. лист 3) будет равно:

То есть катализаторы необходимо менять один раз в 3 суток.

    Масса одного электрода равна (см. расчёт табл. 18. Excel. лист 3):

,

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 C/Pt равна

,

где – цена 1 грамма угольного платинированного материала (800 руб.).

    Расчёт экономического эффекта приведён в табл. лист 2. Microsoft. Excel.

    Экономический эффект к концу 1-го года эксплуатации водной системы