Ejemplo simple de disolución cinética de calcita con Phreeqc y Aquifer Lab - Tutorial

Este es un ejemplo de disolución de calcita con cinética donde se define una tasa simplificada y una molalidad inicial. El tutorial cubre la creación de un archivo de entrada para Phreeqc, la selección de la base de datos, la simulación de Phreeqc en Aquifer App y el análisis de los datos de salida procesados en un Jupyter notebook. Finalmente, se grafica la molalidad de Calcio y el pH en función del tiempo.

Tutorial

Archivo de Phreeqc

TITLE Kinetic dissolution of calcite calculated with Phreeqc

SOLUTION 1
 temp 10
 pH   6
 C    1

EQUILIBRIUM_PHASES 1
 CO2(g) -1.5

KINETICS 1
 Calcit2 
  formula CaCO3 
  -m0 1 
  -steps 30000 in 20 steps

RATES
Calcit2
 -start
 10 rate=10^-6.91 - 10^-1.52*(tot("Ca"))^2
 20 save 1 * rate * time 
 -end

END

Código

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#solution composition 
compDf = pd.read_csv('solutionComposition.csv', index_col=[0,1,2])

compDf.head()

			Element	Molality	Moles
Simulation	Type	Number
1	initial	1	C	0.001000	0.001000
	batch	1	C	0.002326	0.002326
		1	Ca	0.000184	0.000184
		2	C	0.002688	0.002688
		2	Ca	0.000365	0.000365

#caDf = compDf.loc[(compDf.index.get_level_values('Type') == 'batch') & (compDf.Element == 'Ca')]
caDf = compDf.loc[compDf.Element == 'Ca']
caDf.head()

			Element	Molality	Moles
Simulation	Type	Number
1	batch	1	Ca	0.000184	0.000184
		2	Ca	0.000365	0.000365
		3	Ca	0.000540	0.000540
		4	Ca	0.000707	0.000707
		5	Ca	0.000863	0.000863

#solution description for ph values
descDf = pd.read_csv('solutionDescription.csv', index_col=[0,1,2])
descDf.head()

			Parameter	Value
Simulation	Type	Number
1	initial	1	pH	6.00000
		1	pe	4.00000
		1	Specific Conductance (µS/cm, 10°C)	8.00000
		1	Density (g/cm³)	0.99972
		1	Volume (L)	1.00033

#phDf = descDf.loc[(descDf.index.get_level_values('Type') == 'batch') & (descDf.Parameter == 'pH')]
phDf = descDf.loc[descDf.Parameter == 'pH']
phDf.head()

			Parameter	Value
Simulation	Type	Number
1	initial	1	pH	6.000
	batch	1	pH	6.017
		2	pH	6.210
		3	pH	6.338
		4	pH	6.432

#define time list
timeList = np.linspace(0,30000,21)
timeList

array([    0.,  1500.,  3000.,  4500.,  6000.,  7500.,  9000., 10500.,
       12000., 13500., 15000., 16500., 18000., 19500., 21000., 22500.,
       24000., 25500., 27000., 28500., 30000.])

#plot Ca molality
plt.plot(timeList[1:],caDf.Molality*1000)
plt.ylabel('Ca (mMoles)')
plt.xlabel('Time Seconds')

Text(0.5, 0, 'Time Seconds')

#plot pH
plt.plot(timeList,phDf.Value)
plt.xlabel('pH')
plt.xlabel('Time (Seconds)')

Text(0.5, 0, 'Time (Seconds)')

Datos de entrada

Puede descargar los datos de entrada aquí.