Акион - Википедия - Aqion

акион
изначальный выпуск1 января 2012 г. (2012-01-01)
Стабильный выпуск
версия 7.1 / август 2020
Написано вC ++
Операционная системаWindows
Размер3,7 МБ
Доступно вАнглийский, немецкий
Интернет сайтaqion.de

Акион это гидрохимия программный инструмент. Он устраняет разрыв между научным программным обеспечением (таким как PhreeqC[1]) и расчет / решение «простых» задач, связанных с водой, в повседневной практике. Программное обеспечение aqion бесплатно для частных пользователей, образовательных учреждений и компаний.

Мотивация и история

Первый. Большинство из гидрохимическое программное обеспечение предназначен для специалистов и ученых. Чтобы сгладить крутую кривую обучения, aqion предлагает введение в фундаментальные темы, связанные с водой, в форме «карманного химического калькулятора».

Второй. Программа является посредником между двумя терминологическими концепциями: Расчеты выполняются в «научной сфере» термодинамики (активности, видообразование, значения log K, ионная сила и т. Д.). Затем вывод переводится на «язык» общего пользования: молярные и массовые концентрации, щелочность, буферная емкость, жесткость воды, проводимость и другие.

История. Версия 1.0 была выпущена в январе 2012 года (после полугодового тестового запуска в 2011 году). Проект активен с 1-2 обновлениями в месяц.

Функции

Сферы применения

Пределы применения

Базовый алгоритм и численный решатель

В гидрохимии есть два основных подхода: Закон массового действия (LMA) и Минимизация энергии Гиббса (GEM).[3]Программа aqion относится к категории LMA подход. В двух словах: система NB независимые базовые компоненты j (т.е. первичные виды), которые объединяются, чтобы сформировать NS вторичный вид я, представлен набором уравнений действия массы и баланса массы:

(1) закон массового действия: с i = 1 ... NS

(2) закон баланса массы: с j = 1 ... NB

куда Kя это константа равновесия образования вторичных видов я, и νя, j представляет собой стехиометрический коэффициент основных видов j у вторичных видов я (значения νj, я может быть положительным или отрицательным). Здесь, виды деятельности ая обозначаются фигурными скобками {i}, а концентрации cя прямоугольными скобками [i]. Обе величины связаны соотношением

(3) коррекция активности:

с γя как коэффициент активности, рассчитанный Уравнение Дебая – Хюккеля и / или Уравнение Дэвиса. Подставляя уравнение (1) в уравнение (2), получаем нелинейную полиномиальную функцию fj для j-й основной вид:

(4)      

какой целевая функция из Метод Ньютона – Рафсона.

Для решения уравнения (4) aqion использует численный решатель из программного обеспечения с открытым исходным кодом. PhreeqC.[1][4]В константы равновесия Kя взяты из термодинамической базы данных wateq4f.[5]

Примеры, тестирование и проверка

Программное обеспечение aqion поставляется с набором примеров решений (входные воды) и руководством по устранению типичных проблем, связанных с водой (онлайн-руководство с примерно 40 примерами). Больше примеров и упражнений для тестирования и повторного запуска можно найти в классических учебниках гидрохимии.[6][7][8]

Программа была проверена эталонными тестами конкретных отраслевых стандартов.[9]

Скриншоты

  • Панель ввода химических элементов

  • Вывод калькулятора pH (пример)

  • Расчетные параметры карбонатной системы кальцита

  • кривые титрования (пример: добавление NaOH к заданной входящей воде)

Рекомендации

  1. ^ а б Parkhurst, D.L. и C.A.J. Appelo: Руководство пользователя PHREEQC (версия 2), компьютерной программы для видообразования, периодической реакции, одномерного переноса и обратных геохимических расчетов. USGS Отчет об исследовании водных ресурсов 99-4259, 1999
  2. ^ Примечание: верхний предел - морская вода.
  3. ^ http://www.kristall.uni-frankfurt.de/media/handouts/GEM-lecture.PDF[постоянная мертвая ссылка ]
  4. ^ Примечание. Чтобы не усложнять задачу, числовой решатель PhreeqC передан на аутсорсинг. aqion.exe в отдельный DLL.
  5. ^ Болл Дж. У. и Д. К. Нордстром: WATEQ4F - «Руководство пользователя с пересмотренной базой термодинамических данных и тестовыми примерами для расчета видообразования основных, следовых и окислительно-восстановительных элементов в природных водах», USGS Отчет открытого файла 90-129, 185 стр., 1991.
  6. ^ Штумм В. и Дж. Дж. Морган: Химический состав водной среды, химическое равновесие и скорость в природных водах (3-е изд.), John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1996 г., ISBN  978-0471511854
  7. ^ Морель, Ф. М. и Дж. Г. Геринг: Принципы и приложения водной химии (2-е изд.), Джон Вили, Нью-Йорк, 1993, ISBN  978-0471548966
  8. ^ Аппело, К. А. Дж. И Д. Постма: Геохимия, подземные воды и загрязнение. Тейлор и Фрэнсис, 2005 г., ISBN  978-0415364287
  9. ^ DIN 38404-10: Немецкие стандартные методы исследования воды, сточных вод и осадков - Физические и физико-химические параметры (группа C) - Определение кальцитонасыщенности воды (C 10)

внешняя ссылка