Расчёт концентрации бензина в воде, научный вопрос

[Алексей Георгиевич]

Коллеги, добрый день ! Я научный сотрудник одного из медицинских вузов нашей необъятной страны.

 

Помогаю супруге в реализации научного гранта, связанного с экологией.

 

Проводится эксперимент с полезной моделью. Большая часть работ уже выполнена.

 

Суть вопроса. В нашем распоряжении находится экспериментальная ёмкость с дехлорированной водопроводной водой. Объём жидкости (дехлорированная водопроводная вода) ~ 2 000,00 литров (без учёта погрешностей).

 

В экспериментальную ёмкость с дехлорированной водопроводной водой планируется влить от 20 до 40 литров смеси бензинов (АИ-92 и АИ-95).

 

Эти жидкости смешиваться, как известно, не будут. Бензин "распределится" на поверхности воды.

 

Существует ли возможность математически рассчитать концентрацию бензина на поверхности воды, чтобы превысить ПДК, согласно ГН 2.1.5.1315-03 (в норме, для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, концентрация нефтезагрязнителя должна быть не более 0,1 мг/дм3).

 

Оценку загрязнения (до обработки и после обработки поверхности воды полезной моделью) будем осуществлять через подрядчика. Оборудование - «Флюорат-02-3М», методика - ПНД Ф 14.1:2:4.128-98.

 

Спасибо.

[MGM]

Для этого как минимум надо знать величину поверхности воды, т.е геометрические размеры экспериментальной емкости.

[Nemo_78]

22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

Эти жидкости смешиваться, как известно, не будут. Бензин "распределится" на поверхности воды.

    Смешиваться с образованием одной гомогенной фазы или стойкой эмульсии, разумеется, не могут. И тут Вы, безусловно правы. Но взаимно растворяться друг в друге вполне (пусть и не в больших количествах). См. вложение, к примеру...

    Так что, если подходить совсем строго, тут нужно найти/узнать коэффициент распределения двух Ваших модельных жидкостей, а именно дехлорированной водопроводной воды и смеси бензинов двух марок. Подробнее об этой величине можно почитать в любой литературе по технологии экстракционных процессов.

     Ну, и, как Вам совершенно справедливо указали выше, на взаимную растворимость несмешивающихся жидкостей влияет много факторов, наиболее существенными из которых являются температура, площадь контакта (связано с геометрией сосуда), наличие/отсутствие в системе поверхностно активных веществ или антикоагулянтов, повышающих или, наоборот, снижающих взаимную растворимость несмешивающихся жидкостей.

 

        С уважением

Изменено 22 Апреля, 2023 в 09:22 пользователем Nemo_78

[Алексей Георгиевич]

В 22.04.2023 в 12:03, MGM сказал:

Для этого как минимум надо знать величину поверхности воды, т.е геометрические размеры экспериментальной емкости.

Добрый день ! Экспериментальная ёмкость имеет округлую форму. Диаметр - 2,5 метра, высота - 0,7 метра.

[Алексей Георгиевич]

В 22.04.2023 в 12:15, Nemo_78 сказал:

коэффициент распределения

Добрый день ! Данный коэффициент рассчитывает экспериментально или существуют чётко установленные значения ?

 

Существует ли возможность, учитывая дополнительные данные, которые были представлены мною в сообщении выше, и с условием, что перечисленные факторы, которые способны повлиять на экспериментальную модель взаимодействия двух жидкостей, могут быть сведены к "усреднённым" значениям (температура, атмосферное давление и пр.), рассчитать искомые данные с помощью формулы\формул ?

 

Спасибо.

[Nemo_78]

22.04.2023 в 12:54, Алексей Георгиевич сказал:

Данный коэффициент рассчитывает экспериментально или существуют чётко установленные значения ?

   На самом деле, хочу повиниться.  Староват стал, видимо, уже зарапортовываться порой начинаю. Термин "коэффициент распределения" употребим в процессах экстракционного извлечения третьего компонента и распределении его между двумя жидкими несмешивающимися фазами. 

Вам, конечно же, нужно "рыть" в физхимию гетерогенных процессов и химтехнологию, в разделы "Взаимная растворимость несмешивающихся жидкостей".

 

   

22.04.2023 в 12:54, Алексей Георгиевич сказал:

рассчитать искомые данные с помощью формулы\формул ?

   Основной "критерий истины есть практика", разумеется. Но теоретические модели разнообразные, вроде, в изобилии. Вопрос выбора и степени применимости конкретной для Вашей модели, это, наверное, тоже без экспериментальных данных сложновато будет реализовать. Аналогии, конечно, играют существенную роль, но лучше всё же Вам с толковым физхимиком проконсультироваться.

Изменено 22 Апреля, 2023 в 11:31 пользователем Nemo_78

[Sovetnik]

22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

Существует ли возможность математически рассчитать концентрацию бензина на поверхности воды, чтобы превысить ПДК,

Бензин, хоть и плохо, но в воде растворяется.

При длительном их контакте бензин растворится в воде до насыщения, независимо от их площади соприкосновения - диффузия.

В воде растворяется примерно 0,001% бензина. https://www.chem21.info/page/215176060125012044235241012059153220079209032125/

 

То есть, в 1000 г (1 л) воды может раствориться 10 мг бензина, что в 100 раз больше ПДК.

[MGM]

В 22.04.2023 в 14:36, Алексей Георгиевич сказал:

Экспериментальная ёмкость имеет округлую форму. Диаметр - 2,5 метра, высота - 0,7 метра.

Значит величина поверхности (S = (πD^2)/4) будет равна 4,91 м² = 491 дм²

Пренебрегая растворимостью бензина и его способностью образовывать устойчивые эмульсии,

считая , что весь он соберется в верхнем слое, то при вливании 20 л бензина образуется слой

бензина толщиной около 4 мм, содержащий 0,04 л/дм²

При плотности бензина 750 г/л это составит около 30 г/дм²

 

[Алексей Георгиевич]

В 22.04.2023 в 17:38, MGM сказал:

При плотности бензина 750 г/л это составит около 30 г/дм²

 Добрый вечер ! Иначе - 3 г/дм³, что в несколько раз превысит ПДК, верно ?

[бродяга_]

22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

Существует ли возможность математически рассчитать концентрацию бензина на поверхности воды,

абсурдный вопрос с учетом того что бензин не растворился, а находится над водой.

22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

Бензин "распределится" на поверхности воды.