Скорость седиментации Wg описывается уравнением Стокса Скорость коагуляции описывается уравнением: где N – число частиц в единице объема t – время


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Семинар 5Б.Превращение примесей в тропосфере Фотохимический смог в городской атмосфереВиды смогаЛондонский смогСмог Лос-АнджелесаСмог (англ. smog от слов smoke (дым) и fog (туман)) — чрезмерное загрязнение воздуха вредными веществами, выделенными в результате работы промышленных производств, транспортом и теплопроизводящими установками при определённых погодных условиях. фотохимический смог – это смог, вызванный загрязнением воздуха выхлопными газами транспорта, содержащими оксиды азота смог, связанный с загрязнением атмосферы копотью или дымом, содержащим диоксид серы Особенности фотохимического смогафотохимический смог образуется в ясную солнечную погоду при низкой влажности воздуха, причем максимальная концентрация вызывающих раздражение органов чувств веществ наблюдается вскоре после полудня;химически он действует как окислитель (усиливает коррозию металлов, приводит к растрескиванию резины и т. д.);фотохимический смог вызывает у людей сильное раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и глаз, губит листву на деревьях;в атмосфере наблюдается появление голубоватой дымки или беловатого тумана и связанное с этим ухудшение видимости. Основные химические соединения – озон и пероксиацетилнитрат (ПАН) 0 1 2 3 4 Продолжительность облучения, ч–1Изменение концентрации примесей в атмосфере при облучении выхлопных газов автомобилей Изменение концентрации озона в загрязненной городской атмосфере связано с процессами превращения оксидов азота. Образование и разрушение озона в тропосфере происходит по реакциям:NO2 + hv  NO + О(3Р) (1)O(3P) + O2 + M  M* + O3 (36)O3 + NO  NO2 + O2 (45)В стационарных условиях скорости реакций разрушения и образования озона равны, поэтому можно записать: [O3] = k[NO2]/[NO], (2)где k – отношение константы скорости реакции фотодиссоциации NO2 к константе скорости реакции взаимодействия О3 и NO. В атмосфере городов ускорение связано с наличием в воздухе органических соединений.CH4 + OH  CH3 + H2OСН3 + О2  СН3ООСН3ОО + NO  СН3О + NO2СН3О + О2  СН2О + НO2НO2 + NO  NO2 + ОНСН2О + OH  Н2О + HCOHCO+O2  HO2 + COHO2 + NO  NO2 + OHCO + OH  CO2 + HH + O2  HO2HO2 + NO  NO2 + OHNO2 + hv  NO + OO + O2 + M  O3 + M*Суммарная реакция:CH4 + 8O2 + 4M = CO2 + 2H2O + 4M*+ 4O3 (3) Дисперсные системы (аэрозоли) в атмосфереУсловия существования устойчивого аэрозоля:скорость седиментации частиц мала;силами инерции при перемещении частиц можно пренебречь (отношение сил инерции к силам вязкости мало);броуновское движение частиц весьма эффективно;система характеризуется высокой удельной поверхностью.Размер аэрозольных частиц:Микрочастицы (радиус меньше 0,5-1,0 мкм) образуются в процессах коагуляции и конденсацииМакрочастицы (радиус > 1,0 мкм) возникают при дезинтеграции поверхности Земли. Скорость седиментации Wg описывается уравнением Стокса:Wg = 2r2чq/(9), (4)где r и ч – радиус и плотность частицы (в сферическом приближении); q – ускорение свободного падения;  – динамическая вязкость газа (для воздуха при 298 К  = 1,81 . 10–4 Па . с). Если Wg = 0,1 м . с–1 при ч = 1 г . см–3 первый критерий устойчивости Второй критерий устойчивостиWr/ = Re < 1, (5)где  – плотность воздуха; W – скорость движения частицы, обусловленного внешним воздействием; Rе – число Рейнольдса, Re = (ρ∙v ∙l)/η.Скорость броуновского движения увеличивается с уменьшением размера частиц и обычно принимается во внимание, если r < 0,5 мкм (третий критерий устойчивости)Четвертый критерий - площадь поверхности частицы превосходит ее объем по крайней мере в 10 раз.верхний предел размеров аэрозольных частиц Cледствием броуновского движения является столкновение частиц и их коагуляция. Скорость коагуляции описывается уравнением:где N – число частиц в единице объема; t – время; D – коэффициент диффузии частиц;D = kT(1+AL/t)6r) (7)где k – константа Больцмана; Т – абсолютная температура; А – поправочный коэффициент Стокса – Кунихема; L – средняя длина свободного пробега молекул газа (L = 65,3 нм при нормальных условиях).Коэффициент А описывается уравнением:A = 1,257 + 0,400exp(–1,10r/L) (8)Из уравнений (6) и (7) :(6) (9) Примеры задачПример 1. Известно, что окисление оксида азота (NO) может протекать при взаимодействии с молекулярным кислородом и озоном. Рассчитайте время полувыведения оксида азота из приземного слоя атмосферного воздуха и определите, какой из этих процессов вносит основной вклад в окисление NO. Принять, что содержание молекул оксида азота в воздухе в среднем составляет 2 . 109 см–3, а концентрация озона равна 15 млрд–1. Константы скоростей реакций окисления оксида азота кислородом и озоном равны соответственно: kк = 1,93 . 10–38см6 . мол.–1 . с–1 и k0 = 1,8 . 10–14см3 . мол.–1 . с–1.Температура воздуха 15°С, давление 101,3 кПа.Пример 2. Какое максимальное количество молекул озона мо­жет образоваться в каждом кубическом сантиметре приземного воздуха при полном окислении метана в присутствии оксидов азота, если концентрация метана уменьшилась с 20 до 1,6 млн–1 . Давление равно 101.3 кПа, температура воздуха 288 К. Задача 1. Сравните скорости выведения из атмосферы молекул метана при их взаимодействии с гидроксидным радика­лом на высотах 5 и 35 км. Концентрация метана изменяется от 2 млн–1 на высоте 5 км до 0,6 млн–1 на высоте 35 км. Энергия активации и предэкспоненциальный множитель константы ско­рости реакции взаимодействия метана с ОН-радикалом равны 14,1 кДж/моль и 2,3 см3 . с–1 соответственно. Концентрации гидроксидных радикалов соответствуют средним для этих высот значениям: [ОН]5 = 8,5 . 105 см–3 и [ОН]35 = 3 . 107см–3. Задача 2. Определите соотношение скоростей процессов газо­фазного и жидкофазного окисления SO2 при условии, что основ­ной вклад в эти процессы вносят следующие реакции:SO2(r) + OH(r)  HSO3(r) (1)SO2(p-p) + H2O(p-p)  H2SO4(p-p) (2)Константы скоростей реакций окисления равны: k1 = 9 . 10–13см3 . мол.–1 . с–1; k2 = 1 . 103 л . моль–1 . с–1.Концентрации примесей в газовой фазе составляют: [ОН] = 5 . 106 см–3; [SO2] = 10–4% (об.); [Н2О2] = 10–7% (об.)Расчеты провести для атмосферного воздуха, имеющего тем­пературу 25°С и содержащего: а) 0, б) 0,0001, в) 0,01 г свободной воды в каждом литре воздуха. Считать, что при растворении в воде концентрация SO2 в газовой фазе не меняется. Газы счи­тать идеальными и подчиняющимися закону Генри. Давление принять равным 1 атм.Домашнее задание

Приложенные файлы

  • pptx 44173233
    Размер файла: 164 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий