Phreeqc 使用教程

….
Thermodynamic modeling.
主要按钮：
1. Solution.
2. Equilibrium phase. 3. Reaction. 4. Selected output.
1 3
2
4
一、导入数据库
1，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。
Pyrite -start 1 rem PARM(1) = log10(A/V, 1/dm) #定义参数1 2 rem PARM(2) = exp for (M/M0) #定义参数2 3 rem PARM(3) = exp for O2 #定义参数3 4 rem PARM(4) = exp for H+ #定义参数4 10 if (M <= 0) then goto 200 #反应物不存在，反应结束 20 if (SI(“Pyrite”) >= 0) then goto 200 #如果FeS2析出，反应结束 30 lograte = -10.19 + PARM(1) + PARM(2)*LOG10(M/M0) #计算溶解速率的对数 40 lograte = lograte + PARM(3)*LM(“O2”) + PARM(4)*LM("H+") # #计算溶解速率的对数 50 moles = (10^lograte) * TIME #计算由Time给定的时间间隔溶解的摩尔数 60 if (moles > M) then moles = M #限制溶解到保留的预订摩尔数 200 SAVE moles #返回时间子区域的反应摩尔数。 -end
1
2
3
二、Solution溶液
1.选择溶液的温度，加入水质量，pH，密度。 2.选择进入元 素成分，选择 溶液中元素。 3. 注意单位。 4. 选中元素，注 意填入的是浓度， 不是物质的量。 1 3 pH 温度 溶液密度 水质量 1
2
三、 Equilibrium phase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.
2.
1. Find the GEMS software folder on your computer. 2. Click on the ‘Gems3-app’ folder then open the ‘Resources’ folder. 3. In the ‘Resources’ folder you should see the window to the right. Open the ‘DB.default’ folder – this opens the folder which contains the components to the various databases.
RATES Calcite -start 1 rem M = current number of moles of calcite #定义M 2 rem M0 = number of moles of calcite initially present #定义M0 3 rem PARM(1) = A/V, cm^2/L #定义参数1 4 rem PARM(2) = exponent for M/M0 定义参数2 10 si_cc = SI(“Calcite”) #定义Si-CC为CaCO3的饱和溶解度常数 20 if (M <= 0 and si_cc < 0) then goto 200 #当M<=0或溶解度小于0时，溶解结束。 30 k1 = 10^(0.198 - 444.0 / TK ) #定义k1 40 k2 = 10^(2.84 - 2177.0 / TK) #定义k2 50 if TC <= 25 then k3 = 10^(-5.86 - 317.0 / TK ) #T<=25时 60 if TC > 25 then k3 = 10^(-1.1 - 1737.0 / TK ) #T>25时 70 t = 1 80 if M0 > 0 then t = M/M0 #反应当前浓度占原浓度的比值 90 if t = 0 then t = 1 100 area = PARM(1) * (t)^PARM(2) #定义反应中的表面积 110 rf = k1*ACT(“H+”)+k2*ACT(“CO2”)+k3*ACT(“H2O”) #反应速率 120 rem 1e-3 converts mmol to mol #单位转化 130 rate = area * 1e-3 * rf * (1 - 10^(2/3*si_cc)) #速率方程 140 moles = rate * TIME #参与反应的物质的量 200 SAVE moles -end
1. 选择step,时间步。
1
2. 产生100s, 200s,300s之后 的结果。
3. 总时间将会分成的步数。 3
1. 选择计算方法。
1
2.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。 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。
2. Go into ‘Database mode’.
3. Click on ‘DComp’. Search for
the product you need the info for.
4. Example is ‘C4FH13’.
4.
2. Finding information in GEMS
Page 1 contains the following info:
Phreeqc 使用教程 GEMS data
2015.04.02 Zhang Tao Southeast University
Phreeqc & 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！
1. 2.
volume at standard conditions. Gibbs Energy of formation
1. 2. 3. 4. 5. 6.
3.
4. 5. 6. 7.
Enthalpy of formation
Entropy Specific heat capacity Standard conditions Log K information and the paper where the information was taken from.
四、 Selected output选择性输出。
1.选择All false. 2 2. 选择所需 要输出的数 据块。
1
五、运算。
1.按下run按钮就可以进行计算了 2.计算的结果在output中显示。
1
2
Kinetic modeling.
1
2
1. Press button. 2. Open kinetics.
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。
Acquiring Thermodynamic data in GEMS
From Dale prentice.
1. Adding Databases
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. GEMS database. Gwb database. Thermoddem. Llnl,dat
2. contains the coefficients for the below equation which alters the specific heat capacity based on T. C°p= a0 +a1T+a2T -2 +a3T -0.5; no value = 0. Values are in [J/K/mol]
Quartz
-start 1 A0 = parm(1) # 定义参数A0 2 V = parm(2) #定义参数V 10 rate = (A0 / V) * (m/m0)^0.67 * 10^-13.7 * (1 - SR(“Quartz”)) #速率方程 20 save rate * time #速率×时间结果保存。 -end KINETICS Quartz -formula SiO2 -m0 158.8 # 石英初始含量 -parms 23.13 0.16 #参数1，2 的值 -time_step 5 year in 15 #一共5年 分15个时间步
1. 定义物相. 2. 选择物相.
3.反应物的初始摩尔数。如果缺省， 默认为1mol 4. 反应物当前摩尔数 1 1
当反应发生时，这个数值会增加或者减少。 如果缺省，默认为1mol
5. 速率表达式中的参数。 6. 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. 2 3 4 6 5
3. Now you should have the most
up to date database in your GEMS programme.
2. Finding information in GEMS
1. Open the GEMS project you
2.
wish to find the thermodynamic 3. info you want to use.
2
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：
R f k1[ H ] k2 [CO2 (aq )] k3[ H 2O]
[…]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：
1
名称 饱和 指数 物质的量 化学式 只溶解
只析出
强制平衡
三、 Reaction反应。
1.选择参与反应的物相。 2.填写各物相的相对摩 尔分数。 3. 线性反应步。 选择需要反应的物质量， 单位，以及反应的步数。 4.直接确定步数和每 一步反应的物质的量。
开始物相数目 结束物相数目 描述
3
1 2
4
3.
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1. Adding Databases
1. Find the ‘Cemdata14’ folder I
sent you in a previous e-mail.
2. Open the folder and select all
2.
the files and copy them into the ‘DB.default’ folder.
7.
2. Finding information in GEMS
Page 2:
1. Upper and lower temperature limits that the below equation can be used for given product.
1. 2.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
RCalcite
������������������������������������������������ Fe2S 溶解 Mmol cm-2S-1
IAP 2 R f [1 ( )3 ] K Calcite
RPyrite 1010.19 (O2( aq ) )0.5 ( H ) 0.11