Studiengang: Umweltingenieurwesen M.Sc. Modul Wasseraufbereitungstechnologien Hydrochemie der Wasseraufbereitung

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1 Studiengng: Umweltingenieurwesen M.Sc. Modul Wsserufbereitungstechnologien Hydrochemie der Wsserufbereitung Grundlgen: Hydrochemie der Wsserversorgung us dem chelorstudium wünschenswert: eigener Lptop in der Vorlesung ktuell uf Virenfreiheit geprüft tenustusch durch Stick Microzoff Excel und Word (XP) Phreeq

2 Studiengng: Umweltingenieurwesen M.Sc. Modul Wsserufbereitungstechnologien Hydrochemie der Wsserufbereitung (2) Geochemische Modellierung mit Phreeq ewertung der Wssernlyse mit Phreeq Säure-se-Rektionen und Titrtionskurven

3 Geohemische Modellierung mit Phreeq Geochemische Modellierung mit Phreeq

4 Geohemische Modellierung mit Phreeq Einführung in Preeq zur wsserchemischen Modellierung Geochemische Rechenprogrmme modellieren umfngreiche Wechselwirkungen gelöster Stoffe untereinnder und in Wechselwirkung mit definierten Fest- und Gsphsen von in Wsser gelösten Stoffen. /R075/ Prkhurst,. (1995): User's guide to phreeqc- computer progrm for speciction, rectionpth, dvective-trnsport, nd inverse geochemicl clcultions /R150/ Prkhurst,. L.; ppelo,.. J (1999): User's guide to PHREEQ; (Version 2)-- computer progrm for specition, btch-rection, one-dimensionl trnsport, nd inverse geochemicl clcultions /R171/ Prkhurst,. L.; ppelo,..j. (2006): User's guide to phreeqc (version 2) - computer progrmm for specition, btch-rection, one-dimensionl trnsport nd inverse geochemicl clcultions. Sie bestehen us drei wesentlichen Teilen: dem chemischen Modell, der mthemtischen ehndlung und Umsetzung des chemischen Modells und der tenbsis.

5 Geochemische Modellierung mit Phreeq

6 Geochemische Modellierung mit Phreeq ktulisierungsgeschichte der softwre

7 Geochemische Modellierung mit Phreeq Window XP :\Progrmme\USGS\Phreeqc Interctive H:\Progrmme\USGS\Phreeqc Interctive Windows7 ktulisierungsgeschichte der softwre :\Progrm Files (x86)\usgs\phreeqc Interctive

8 Geochemische Modellierung mit Phreeq Ws mchen diese Progrmme eigentlich? Sie lösen Systeme nichtlinerer Gleichungen für definierte Rndbedingungen. mnul.pdf K Mssenbilnz über Rektionsgleichungen Gleichgewichtsbedingungen K K K K K K K

9 Geochemische Modellierung mit Phreeq Ws mchen diese Progrmme eigentlich? O2 + + H2O HO + H + H + OH H2O HO O 2 + H + Stbilisierung des ph-wertes im ereich 4,5 < ph < 7,8 Gleichgewicht mit lcite lcitsättigung oder Klk-Kohlensäure-Gleichgewicht

10 Geochemische Modellierung mit Phreeq System chemischer Rektionsgleichungen: Klk-Kohlensäure-Gleichgewicht + O2 + H2O HO + H lg K1 lgcho ph lgc O2 6,6 HO O 2 + H O + O lg co lg K 2 + ph + lgcho lg K lgc + lg K + ph + lgc L 2 HO ( 20 ) ( 20 ) lg K 2 lgco ph lgcho 10, lg K L lgc + lgco 8,47 gesucht wird ds chemische Gleichgewicht, ph-wert z2.xls ph lgc lgc Gl lg K + 2 lg K + L lgfσ HO ph berechnet

11 Geochemische Modellierung mit Phreeq Ws gehört dzu iese Progrmme enthlten in ihrem sisdtenstz lle für entsprechende Rechnungen erforderlichen efinitionen und Konstnten. ie sisdtensätze lssen sich nch Erfordernis beliebig ergänzen, so dss uch die Möglichkeit besteht, unbeknnte Rektionssysteme zu berücksichtigen. SII SII output-file input-file SII sisdtenstz SII selected_output-file Tbelle

12 Geochemische Modellierung mit Phreeq sisdtenstz Wteq4f.dt SOLUTION_MSTER_SPEIES l l lklinity O O (+4) O (-4) H H H S SO S(-2) H2S S(6) SO

13 Geochemische Modellierung mit Phreeq sisdtenstz K SOLUTION_SPEIES #H+ primry mster species H+ H+ log_k 0.0 -gmm erechnung des ktivitätskoeffizienten *** #HO- 68 H+ + O-2 HO- log_k ln K ΔRH 2 delt_h kcl T RT -nlyticl gmm log K 1 + 2T p T logt T 5 2

14 Geochemische Modellierung mit Phreeq Inputfile, keywords TITLE SOLUTION_MSTER_SPEIES SOLUTION_SPEIES SURFE_MSTER_SPEIES PHSES Mnipultionen mit Lösungen ### und Phsen efinitionen #### SOLUTION 1 temp 10.5 ph 7.12 #*** SVE SOLUTION 1 EQUILIRIUM_PHSES 1 GS_PHSE 1 SURFE 1 ### Eingben ### Zusmmensetzung bspeichern und brufen von Lösungen efinitionen von Stoffen, Minerl- und Gsphsen, sowie Oberflächen. Grundusstttung im sisdtenstz PRINT SELETE_OUTPUT... kriegen wir später ### usgbeoptionen MIX RETION TRNSPORT ### Rektionen ### EN Zusmmensetzung bspeichern und brufen von Phsen

15 Wssernlyse mit Phreeq ewertung der Wssernlyse mit Phreeq eispiel: WW d Musku Reinwsser (Rg21)

16 Wssernlyse mit Phreeq eispiel: Reinwsser WW d Musku (Rg21) TITLE erechnung 21 SOLUTION 1 temp 10.5 ph 7.12 pe 4 redox O(-2)/O(0) units mg/l N 10.8 K Mg 14.2 Fe 0.02 Mn 0 l 0 l 6.8 S(6) 8.1 s SO s O(0) 0.01 O2(g) #O2(g)7.84 SVE SOLUTION 1 SELETE_OUTPUT ## usgbetbelle #### -file :\LEHRE\Mster_UI\ppt\02\Rg21.txt -wter true -lklinity true -io true -c true -totl Mg #Liste von Msterspecies -mollities HO- O-2 #Liste von Species -eq Fe(OH)() Mgnesite #Minerlliste -si Fe(OH)() Mgnesite # Liste von Sättigungsindices EN Rg21 Excel

17 Wssernlyse mit Phreeq eispiel: Reinwsser WW d Musku (Rg21) ph pe ctivity of wter Ionic strength 6.122e-00 Mss of wter (kg) 1.000e+000 Totl lklinity (eq/kg) 4.62e-00 Totl O2 (mol/kg) 5.222e-00 Temperture (deg ) Electricl blnce (eq) -6.00e-004 Percent error, 100*(t- n )/(t+ n ) Itertions 6 Totl H e+002 Totl O e+001

18 Wssernlyse mit Phreeq ewertung von Rohwssernlysen Mg N K NH4 Fe2 Fe Mn H+ HO l SO4 NO OH- WW d Musku Filter 4, HO l SO4 Mg N K 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5,0,5 4,0 4,5 5,0 Excel z2.xls

19 Wssernlyse mit Phreeq Komplexbildungen -frei HO- -frei 2+ + HO HO HO- O [ ] + O SO O 2 [ O ] 0 SO SO 2 4 [ SO ] 0 4 f 0,96 ktivitätskoeffizient f 0,7 log f-0,17 lg f 1 lg f z 0, ,4 z 2 lg f 1 I I

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