2.2. Математическая модель процесса кристаллизации гидрофосфита свинца
Кристаллизация гидрофосфита свинца осуществляется путём химической реакции:
В основу математической модели процесса заложена следующая концепция.
В результате химической реакции раствор гидрофосфита свинца становится пересыщенным и образуются кластеры
гидрофосфита свинца. При этом концентрация гидрофосфита свинца понижается за счёт образования кластеров и
повышается за счёт протекания в растворе химической реакции. В свою очередь кластеры, объединяясь, образуют
зародыши. Также кластеры расходуются на рост кристаллов. То есть, с одной стороны, существует тенденция ухода
кластеров из раствора в твёрдую фазу, а с другой стороны, - возникновение кластеров за счёт пересыщения раствора.
Кристалл рассматривается, как частица, состоящая из кластеров, которые в него окристаллизовываются.
Под скоростью роста кристалла понимается изменение числа кластеров в кристалле за единицу времени.
Распределение кристаллов в растворе рассматривается по числу находящихся в них кластеров.
Число кристаллов пополняется за счёт возникновения зародышей из кластеров.
Математическая модель процесса кристаллизации гидрофосфита свинца включает в себя:
уравнения изменения концентраций диацетата свинца и гидрофосфита натрия
|
| (14.8) |
|
| (14.9) |
уравнение изменения концентрации гидрофосфита свинца
|
| (14.10) |
уравнение изменения числа кластеров в растворе
|
| (14.11) |
уравнение баланса числа кристаллов по числу входящих в них кластеров
|
| (14.12) |
уравнение изменения скорости роста кристаллов
|
| (14.13) |
граничное условие для уравнения (14.12)
|
| (14.14) |
начальные условия:
где - концентрация i-го реагента;
- коэффициенты соотношения масс компонентов;
- скорость прилива раствора гидрофосфита натрия;
V - объём раствора;
- плотность кристаллов
гидрофосфита свинца;
- объём кластера;
- равновесная концентрация гидрофосфита свинца;
- константа скорости химической реакции;
- константа скорости образования кластеров;
n - число кластеров в растворе;
- константа скорости зародышеобразования;
- константа скорости роста кристалла;
- константа степени зависимости скорости роста кристалла от числа кластеров;
- скорость роста кристалла;
k - количество кластеров в растущем кристалле; t - время; N(k)dk - число кристаллов,
содержащих количество кластеров от k до k + dk.
Индексы обозначают: 1 - ацетат натрия; 2 - гидрофосфит натрия; 3 - гидрофосфит свинца
|