Phreeqc-使用教程

Phreeqc使用教程GEMSdata2015.04.02ZhangTaoSoutheastUniversityPhreeqc&GEMS水化热力学、动力学模拟学习前，最好大体上了解Phreeqc和GEMS的操作和计算方法。仅提供软件操作方法，不能代替软件manual的阅读！！！遇到不能解决的问题，还是要看manual！学习目标：应用Phreeqc进行如下计算：热力学模拟。动力学模拟模拟。从GEMS中获得热力学数据。常用的数据库Phreeqc中自带的数据库：Phreeqc.dat,minteq.dat,wareq4f.dat.PSI/Nagra数据库。CEMdata07,CEMdata14.GEMSdatabase.Gwbdatabase.Thermoddem.Llnl,dat….Thermodynamicmodeling.1.Solution.122.Equilibriumphase.33.Reaction.44.Selectedoutput.主要按钮：121，右击鼠标，弹出图中界面。2.按图中2按钮，选择需要的数据库。3.选择图中的有.dat后缀的文件，打开。3一、导入数据库二、Solution溶液1温度pH水质量溶液密度1.选择溶液的温度，加入水质量，pH，密度。122.选择进入元素成分，选择溶液中元素。3.注意单位。34.选中元素，注意填入的是浓度，不是物质的量。三、Equilibriumphase平衡相。1.选择所需要的反应物与产物，跟据自己研究的条件，决定是否选择（因为reaction模块中也可以添加反应物）。1名称饱和指数物质的量化学式只溶解只析出强制平衡开始物相数目三、Reaction反应。结束物相数目描述1.选择参与反应的物相。12.填写各物相的相对摩尔分数。23.线性反应步。选择需要反应的物质量，单位，以及反应的步数。344.直接确定步数和每一步反应的物质的量。四、Selectedoutput选择性输出。11.选择Allfalse.2.选择所需要输出的数据块。2五、运算。11.按下run按钮就可以进行计算了2.计算的结果在output中显示。2Kineticmodeling.11.Pressbutton.22.Openkinetics.11.定义物相.3.反应物的初始摩尔数。如果缺省，默认为1mol322.选择物相.44.反应物当前摩尔数当反应发生时，这个数值会增加或者减少。如果缺省，默认为1mol55.速率表达式中的参数。66.积分步骤公差（mols)对每一个时间间隔的每一步积分而言，速率表达式的第五次序和第四次序之间的不同一定会小于这个公差，或时间间隔自动减少。反应重要性小的一些浓度差异需要更小一些的公差。动力学积分数字上的准确性可通过减少公差实现，以决定结果改变的重要性。缺省为10-8.111.选择step,时间步。2.产生100s,200s,300s之后的结果。33.总时间将会分成的步数。12.当应用到速率积分和积分方法相关时的情况时，指定了首选的时间间隔数目。21.选择计算方法。6指定了第五次序所含的方法将应用到所有的积分中，它需要6个直接的速率赋值。对于1，2，3程序会试着限制速率赋值到这个值。Rate数据块用来定义动力学反应的数学速率表达式。一般的速率表达式是在rates数据块中进行的，多相反应指定参数或动力学运移在Kinetic数据块中进行。CaCO3溶解的速率方程：12232[][()][]fRkHkCOaqkHO[…]中表示的是离子的活度，k1,k2,k3为温度常数。在纯CaCO3-H2O以及固定的CO2浓度体系中，CaCO3整个反应速率（前进与后退）近似为：23[1()]CalcitefCalciteIAPRRK𝑅𝐶𝑎𝑙𝑐𝑖𝑡𝑒Mmolcm-2S-1Fe2S溶解10.190.50.112()10()()PyriteaqROH-start1A0=parm(1)#定义参数A02V=parm(2)#定义参数V10rate=(A0/V)*(m/m0)^0.67*10^-13.7*(1-SR(“Quartz”))#速率方程20saverate*time#速率×时间结果保存。-endKINETICSQuartz-formulaSiO2-m0158.8#石英初始含量-parms23.130.16#参数1，2的值-time_step5yearin15#一共5年分15个时间步QuartzRATESCalcite-start1remM=currentnumberofmolesofcalcite#定义M2remM0=numberofmolesofcalciteinitiallypresent#定义M03remPARM(1)=A/V,cm^2/L#定义参数14remPARM(2)=exponentforM/M0定义参数210si_cc=SI(“Calcite”)#定义Si-CC为CaCO3的饱和溶解度常数20if(M=0andsi_cc0)thengoto200#当M=0或溶解度小于0时，溶解结束。30k1=10^(0.198-444.0/TK)#定义k140k2=10^(2.84-2177.0/TK)#定义k250ifTC=25thenk3=10^(-5.86-317.0/TK)#T=25时60ifTC25thenk3=10^(-1.1-1737.0/TK)#T25时70t=180ifM00thent=M/M0#反应当前浓度占原浓度的比值90ift=0thent=1100area=PARM(1)*(t)^PARM(2)#定义反应中的表面积110rf=k1*ACT(“H+”)+k2*ACT(“CO2”)+k3*ACT(“H2O”)#反应速率120rem1e-3convertsmmoltomol#单位转化130rate=area*1e-3*rf*(1-10^(2/3*si_cc))#速率方程140moles=rate*TIME#参与反应的物质的量200SAVEmoles-endPyrite-start1remPARM(1)=log10(A/V,1/dm)#定义参数12remPARM(2)=expfor(M/M0)#定义参数23remPARM(3)=expforO2#定义参数34remPARM(4)=expforH+#定义参数410if(M=0)thengoto200#反应物不存在，反应结束20if(SI(“Pyrite”)=0)thengoto200#如果FeS2析出，反应结束30lograte=-10.19+PARM(1)+PARM(2)*LOG10(M/M0)#计算溶解速率的对数40lograte=lograte+PARM(3)*LM(“O2”)+PARM(4)*LM(H+)##计算溶解速率的对数50moles=(10^lograte)*TIME#计算由Time给定的时间间隔溶解的摩尔数60if(molesM)thenmoles=M#限制溶解到保留的预订摩尔数200SAVEmoles#返回时间子区域的反应摩尔数。-end动力学的计算需要知道各个物相反应的速率公式，这在Phreeqc数据库中是缺少的。目前存在的动力学反应速率公式只有CaCO3和FeS2。还有很多计算公式需要补充。AcquiringThermodynamicdatainGEMSFromDaleprentice.1.AddingDatabases1.FindtheGEMSsoftwarefolderonyourcomputer.2.Clickonthe‘Gems3-app’folderthenopenthe‘Resources’folder.3.Inthe‘Resources’folderyoushouldseethewindowtotheright.Openthe‘DB.default’folder–thisopensthefolderwhichcontainsthecomponentstothevariousdatabases.1.3.2.1.AddingDatabases1.Findthe‘Cemdata14’folderIsentyouinapreviouse-mail.2.Openthefolderandselectallthefilesandcopythemintothe‘DB.default’folder.3.NowyoushouldhavethemostuptodatedatabaseinyourGEMSprogramme.2.2.FindinginformationinGEMS1.OpentheGEMSprojectyouwishtofindthethermodynamicinfoyouwanttouse.2.Gointo‘Databasemode’.3.Clickon‘DComp’.Searchfortheproductyouneedtheinfofor.4.Exampleis‘C4FH13’.2.3.4.2.FindinginformationinGEMSPage1containsthefollowinginfo:1.volumeatstandardconditions.2.GibbsEnergyofformation3.Enthalpyofformation4.Entropy5.Specificheatcapacity6.Standardconditions7.LogKinformationandthepaperwheretheinformationwastakenfrom.1.2.3.4.5.6.7.2.FindinginformationinGEMSPage2:1.Upperandlowertemperaturelimitsthatthebelowequationcanbeusedforgivenproduct.2.containsthecoefficientsforthebelowequationwhichaltersthespecificheatcapacitybasedonT.C°p=a0+a1T+a2T-2+a3T-0.5;novalue=0.Valuesarein[J/K/mol]1.2.3.4.5.6.1.2.HOPETHISHELPS!!Ifnot,here’sapotato