Energieformel für die Trennung von O2O2O_2 aus einem Gemisch aus O2O2O_2, NH3NH3NH_3 und H2OH2OH_2O

Ich habe ein Physikproblem, bei dem ich sichergehen möchte, dass ich es richtig mache.

Der praktische Aspekt dieses Problems besteht darin, dass die Photosyntheseeffizienz von Algen durch gelöstes O 2 im Wachstumsmedium gehemmt wird und die Wirtschaftlichkeit jedes Algenkultivierungssystems sehr empfindlich auf die Photosyntheseeffizienz reagiert.

Das Problem, das ich zu lösen versuche, ist die Bestimmung der theoretischen Energie, um ein Gasgemisch aus O 2 , NH 3 und H 2 O (in Siedepunktreihenfolge) in zwei Gasströme zu trennen, von denen einer zu 99,99 % reines O 2 ist der andere Strom kann zusammen mit NH 3 und H 2 O bis zu 50 % des ursprünglichen O 2 enthalten . Die Eingangs- und Ausgangstemperaturen und -drücke sind STP und der Eingang ist zumindest bei gesättigter Feuchtigkeit.

Vermutlich wird die Energie aus den Gleichungen in diesem Papier abgeleitet .

Irgendwelche ungefähren Ideen, wie die Formel aussehen würde?

PS: Das detaillierte Modell des Algensystems ist hier .

Die theoretische Grenze wird Ihnen nicht viel nützen, denke ich, da die offensichtliche Trennmethode darin besteht, das O<sub>2</sub> zu kühlen und abzukochen, und die Verluste bei dieser Methode nicht wird nahe am Optimum sein. Interessieren Sie sich für die theoretisch optimale Trennmethode oder für die praktischste? Das optimale Verfahren ist wahrscheinlich eine Gaszentrifuge, aber dies sind Gaszentrifugen im industriellen Maßstab, die wahrscheinlich gesteuert werden. Die Energiekosten sind bei jedem Verfahren viel größer als die thermodynamische Grenze.
Diese Algensuppe produziert diese Mischung, einschließlich Ammoniak? Ich bezweifle das. Jede Lösung in Wasser, die etwas Ammoniak abgibt, wäre so alkalisch, dass alle (die meisten?) lebenden Zellen sofort abgetötet würden.
@ColinMcFaul: Wenn Sie die Punkte im Kommentar klarstellen, ist es einfach, eine Antwort zu geben. Interessieren Sie sich für die theoretische Grenze, die geringste Energie für die Trennung oder den realen Prozess des Kühlens und Kochens?

Antworten (1)

So wie ich es verstehe, tritt keine Phasenänderung auf. Bei STP können Sie die ideale Gasnäherung verwenden. Daher sind in Ihrer Gleichung nur Entropiekosten enthalten. Berechnen Sie die Massenbilanz und berechnen Sie dann nur die Mischungsentropie ∑ R X   l N ( X ) . Habe ich etwas vergessen?

Ich gehe davon aus, dass theoretische Untergrenzen für die Energie sogar für halbdurchlässige Membranen gelten würden. Ist das korrekt?
Energieformel für die Trennung von O2O2O_2 aus einem Gemisch aus O2O2O_2, NH3NH3NH_3 und H2OH2OH_2O
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