Расчёт концентрации бензина в воде, научный вопрос

[Ariamira]

22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

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.

Для определения концентрации бензина на поверхности воды, необходимо учесть, что бензин будет плавать на поверхности воды, образуя тонкий слой. Рассчитаем толщину слоя бензина, затем найдем концентрацию бензина в воде.

 

1. Определим площадь поверхности воды в ёмкости. Для этого нам понадобится знать размеры ёмкости. Если ёмкость имеет форму прямоугольного параллелепипеда, площадь поверхности S можно найти по формуле:

 

S = a * b,

 

где a и b - стороны основания ёмкости.

 

2. Рассчитаем толщину слоя бензина h на поверхности воды. Объем бензина V_benz = 20-40 литров. Толщина слоя h можно найти по формуле:

 

h = V_benz / S.

 

3. Теперь рассчитаем концентрацию бензина в воде. Предположим, что бензин смешивается с водой на глубине d (например, 1 см). Объем воды, с которым смешивается бензин, составляет:

 

V_water = S * d.

 

4. Концентрация бензина C_benz в воде равна:

 

C_benz = (V_benz / V_water) * 1000 мг/дм³.

 

Если полученная концентрация C_benz превышает ПДК (0,1 мг/дм³), то загрязнение превышает допустимые нормы.

 

Однако, следует учесть, что этот расчет является приближенным, так как в реальных условиях процесс смешивания бензина с водой может быть более сложным из-за влияния температуры, движения воды и других факторов. Поэтому для точной оценки концентрации бензина в воде рекомендуется проводить лабораторные анализы.

 

 

Подход:

 

1. Определить массу бензина, которую планируется влить в ёмкость. Для этого умножьте объем смеси бензинов (например, 20 литров) на среднюю плотность бензина (около 0,74 кг/л). В результате получите массу бензина в килограммах.

 

2. Рассчитайте площадь поверхности воды в ёмкости. Для этого вам потребуется знать форму и размеры ёмкости. Если ёмкость имеет простую форму (например, цилиндр или прямоугольный параллелепипед), то вы сможете найти площадь поверхности с помощью соответствующих формул.

 

3. Разделите массу бензина (из пункта 1) на площадь поверхности воды (из пункта 2). В результате получите массу бензина на единицу площади (кг/м²).

 

4. Теперь рассчитайте концентрацию бензина на поверхности воды в мг/дм³. Для этого умножьте массу бензина на единицу площади (из пункта 3) на 1000 (чтобы перевести кг в мг) и разделите на 1 (так как 1 м² равен 10 дм³). В результате получите концентрацию бензина на поверхности воды в мг/дм³.

 

5. Сравните полученную концентрацию с ПДК (0,1 мг/дм³). Если концентрация превышает ПДК, то вам потребуется уменьшить объем бензина или увеличить объем воды в ёмкости.

 

 

[Алексей Георгиевич]

В 23.04.2023 в 17:06, Ariamira сказал:

Для определения концентрации бензина на поверхности воды, необходимо учесть, что бензин будет плавать на поверхности воды, образуя тонкий слой. Рассчитаем толщину слоя бензина, затем найдем концентрацию бензина в воде.

 

1. Определим площадь поверхности воды в ёмкости. Для этого нам понадобится знать размеры ёмкости. Если ёмкость имеет форму прямоугольного параллелепипеда, площадь поверхности S можно найти по формуле:

 

S = a * b,

 

где a и b - стороны основания ёмкости.

 

2. Рассчитаем толщину слоя бензина h на поверхности воды. Объем бензина V_benz = 20-40 литров. Толщина слоя h можно найти по формуле:

 

h = V_benz / S.

 

3. Теперь рассчитаем концентрацию бензина в воде. Предположим, что бензин смешивается с водой на глубине d (например, 1 см). Объем воды, с которым смешивается бензин, составляет:

 

V_water = S * d.

 

4. Концентрация бензина C_benz в воде равна:

 

C_benz = (V_benz / V_water) * 1000 мг/дм³.

 

Если полученная концентрация C_benz превышает ПДК (0,1 мг/дм³), то загрязнение превышает допустимые нормы.

 

Однако, следует учесть, что этот расчет является приближенным, так как в реальных условиях процесс смешивания бензина с водой может быть более сложным из-за влияния температуры, движения воды и других факторов. Поэтому для точной оценки концентрации бензина в воде рекомендуется проводить лабораторные анализы.

 

 

Подход:

 

1. Определить массу бензина, которую планируется влить в ёмкость. Для этого умножьте объем смеси бензинов (например, 20 литров) на среднюю плотность бензина (около 0,74 кг/л). В результате получите массу бензина в килограммах.

 

2. Рассчитайте площадь поверхности воды в ёмкости. Для этого вам потребуется знать форму и размеры ёмкости. Если ёмкость имеет простую форму (например, цилиндр или прямоугольный параллелепипед), то вы сможете найти площадь поверхности с помощью соответствующих формул.

 

3. Разделите массу бензина (из пункта 1) на площадь поверхности воды (из пункта 2). В результате получите массу бензина на единицу площади (кг/м²).

 

4. Теперь рассчитайте концентрацию бензина на поверхности воды в мг/дм³. Для этого умножьте массу бензина на единицу площади (из пункта 3) на 1000 (чтобы перевести кг в мг) и разделите на 1 (так как 1 м² равен 10 дм³). В результате получите концентрацию бензина на поверхности воды в мг/дм³.

 

5. Сравните полученную концентрацию с ПДК (0,1 мг/дм³). Если концентрация превышает ПДК, то вам потребуется уменьшить объем бензина или увеличить объем воды в ёмкости.

 

 

Добрый вечер !

 

По первому абзацу с формулами, концентрация бензина составила 4081 мг в дм³, иначе - 4,081 г в дм³ (S бассейна = π * r² = 3,14 * (1,25 м)² = 4,9 м² (4,91 м²).

 

При выполнении рекомендации, изложенных в "Подходе", не совсем непонятно, как проводить математику по 4 пункту. До 4 пункта получается следующая картина: масса бензина 14,8 кг, масса бензина на единицу площади 3,02 кг на м².

 

Буду признателен, если вы продемонстрируйте математический расчёт, в рамках 4 пункта рекомендаций (второй абзац).

 

Спасибо.

[бродяга_]

23.04.2023 в 19:13, Алексей Георгиевич сказал:

масса бензина на единицу площади 3,02 кг на м².

площадь соприкосновения может быть завязана только с временем и скоростью растворимости.

при отсутствии параметра времени величина площади не имеет значения.

при не ограниченно времени контакта получим лишь насыщенный раствор и величина растворимости будет

зависеть от температуры и содержании примесей, то есть солей в воде.

[MGM]

В 23.04.2023 в 19:06, Ariamira сказал:

3. ....  В результате получите массу бензина на единицу площади (кг/м²).

4. .... умножьте массу бензина на единицу площади (из пункта 3) на 1000 (чтобы перевести кг в мг) - Чушь!!! 1 кг =1000 г = 1000*1000 = 1000000 мг

 

и разделите на 1 ???  (так как 1 м² равен 10 дм³ - Чушь полная!!! Либо 1 м² =100 дм²   Либо 1 м³ = 1000 дм³ !!!

Что-то у советчицы нелады с единицами измерения! 

[Ariamira]

23.04.2023 в 19:13, Алексей Георгиевич сказал:

Добрый вечер !

 

По первому абзацу с формулами, концентрация бензина составила 4081 мг в дм³, иначе - 4,081 г в дм³ (S бассейна = π * r² = 3,14 * (1,25 м)² = 4,9 м² (4,91 м²).

 

При выполнении рекомендации, изложенных в "Подходе", не совсем непонятно, как проводить математику по 4 пункту. До 4 пункта получается следующая картина: масса бензина 14,8 кг, масса бензина на единицу площади 3,02 кг на м².

 

Буду признателен, если вы продемонстрируйте математический расчёт, в рамках 4 пункта рекомендаций (второй абзац).

 

Спасибо.

Это не точно) дома буду получше что-то пришлю, там несколько вариантов.

 

По вашим параметрам, площадь поверхности бассейна S = 4,9 м². Теперь рассчитаем толщину слоя бензина h. Предположим, что объем бензина V_benz = 30 литров (среднее значение между 20 и 40 литров), что равно 0,03 м³. Тогда:

 

h = V_benz / S = 0,03 м³ / 4,9 м² = 0,0061 м (6,1 мм).

 

Теперь рассчитаем концентрацию бензина C_benz в воде, предполагая, что бензин смешивается с водой на глубине d = 0,01 м (1 см). Объем воды, с которым смешивается бензин, составляет:

 

V_water = S * d = 4,9 м² * 0,01 м = 0,049 м³.

 

Концентрация бензина C_benz в воде равна:

 

C_benz = (V_benz / V_water) * 1000 мг/дм³ = (0,03 м³ / 0,049 м³) * 1000 мг/дм³ = 612 мг/дм³.

 

Полученная концентрация бензина C_benz составляет 612 мг/дм³, что значительно превышает ПДК (0,1 мг/дм³). Однако, следует учесть, что этот расчет является приближенным, и для точной оценки концентрации бензина в воде рекомендуется проводить лабораторные анализы.

 

Желательно максимально точные параметры иметь 

[Shizuma Eiku]

В 22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

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).

Это некорректная постановка вопроса т.к. ГОСТ регулирует концентрацию углеводородов, растворенных в объеме воды, а поверхность это просто площадь. Из физики мы знаем, что яблоки в груши не переводятся.

Если воды примерно 2 тонны т.е. 2000 литров, то для достижения предельной концентрации в 0.1мг/литр нужно внести углеводородов 2000*0.1=200мг, 1/5 грамма. Отобрать такое количество бензина будет трудно из-за его летучести.

В 22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

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

Как видно, 20-40 литров это абсурдно-много, даже 1 мл много.

В 22.04.2023 в 11:35, Алексей Георгиевич сказал:

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

 

Помогаю супруге в реализации научного гранта, связанного с экологией.

Лучше заняться таким вопросом, где понятна суть проблемы. От этого и сама работа будет лучше, и ее защита проще, и исследование полезнее.