Управляемое растворение вещества

[cyrussmeat]

Считайте, подсистема перемешивания в формулировке есть. К примеру, аэратор или помпа )

Т.е. идеальное решение подразумевает равномерное, в течение длительного времени, поступления нужного вещества без задействования каких-либо механических устройств дозирования?

Да.

[avor]

Т.е. идеальное решение подразумевает равномерное, в течение длительного времени, поступления нужного вещества без задействования каких-либо механических устройств дозирования?

Да.

Это гарантированный способ получить плохо управляемый и плохо регулируемый объект.

Представьте что у вас объект замкнут и не испытывает никаких возмущений. При постоянной подаче небольшой дозы вещества в объект и при идеальном перемешивании мы получаем систему, в которой концентрация будет постоянно расти до определенного предела. Т.Е. концентрация не будет поддерживаться постоянной.

Теперь представим что в системе произошло возмущение. Например резко увеличился объем, концентрация резко упала через некоторое время она восстановится, но затем продолжит расти.(т.е. опять ни о каком постоянстве концентрации речи идти не может.)

Давайте создадим некий идеальный объект, в котором будет искусственно подобрана скорость отбора раствора и скорость поступления концентрированного раствора и расход свежего растворителя, так что бы концентрация была постоянной. А теперь представим любое возмущение в системе например изменение скорости подачи растворителя или отбора пробы. Все концентрация тут же поплывет и уже не восстановится никогда, если мы не подберем новые скорости подачи тд тп.

Абсолютно не робастая и не регулируемая схема.

[amik]

Коллега avor, тут, к сожалению, второй день форум глючит. Сможете свой пост повторить?

[amik]

К слову. Допустим, имеем желатиновый шарик с вкраплением некоей растворимой соли. Смотрим скорость растворения шарика, исходя из его поверхности. Скорость растворения обусловлена поверхностью (раз уж о перемешивании забыли) шарика. Решение известно.
Делаем 3-Д модель и на 3-Д принтере печатаем шарики(ну или цилиндрики) с возрастанием концентрации от периферии к центру. Профит.

[talgar]

Я сформулировал со своей стороны то, что я хочу получить: постоянную концентрацию вещества в объёме воды в течение длительного времени "бросив таблетку, пакет, контейнер и т.п." - форма концентрата меня не сильно интересует. Меня интересует возможность длительного процесса обеспечения более-менее стабильной и определённой концентрации вещества за счёт химического процесса.

Давайте попробую сформулировать конкретно для вас в предметно решённой задаче с помощью программно-аппаратной части:
Есть два объёма.
Первый - объём с концентратом вещества (высококонцентрированный раствор солей).
Второй - объём чистой воды. Полученной, скажем, обратным осмосом.
Есть достаточно точный датчик, измеряющий проводимость в объёме воды. (Здесь не стоит цепляться за распределения, неточности и прочую шелуху - предположим, что вопрос решён умнее, чем мы с вами можем предположить)
Есть точный насос, который управляется логикой с датчика. При недостаточной концентрации он включается и тихонько подмешивает по нужному алгоритму концентрат в объём воды до достижения нужной проводимости. Можно добавить свежей воды и аппаратно-логическая схема снова подмешает какое-то кол-во концентрата.

И простой вопрос - можно ли такое повторить с помощью текущих/перспективных наработок химпрома или проще остаться в программно-аппартной части.

Нужно придумать буфер. Как вариант - равновесная система сорбент-сорбат. Если в новой порции раствора концентрация сорбата повышается, сорбент забирает излишек, возвращая систему к равновесию. И наоборот, при разбавлении раствора сорбент отдаёт часть сорбата в раствор. Вряд ли постоянство концентрации будет идеальным, к тому же скорость отклика под вопросом, но подумать стоит.

[cyrussmeat]

> Avor. Представьте что у вас объект замкнут и не испытывает никаких возмущений. При постоянной подаче небольшой дозы вещества в объект и при идеальном перемешивании мы получаем систему, в которой концентрация будет постоянно расти до определенного предела. Т.Е. концентрация не будет поддерживаться постоянной.

Согласен. Если предположить, что оно поступает ВСЕГДА постоянно и равномерно - условие достижения нужного уровня концентрации ниже того, который в концентрате, выполняться не будет. В том и загвоздка - какие могут быть варианты по остановке на заданном градиенте осмоса?

[cyrussmeat]

К слову. Допустим, имеем желатиновый шарик с вкраплением некоей растворимой соли. Смотрим скорость растворения шарика, исходя из его поверхности. Скорость растворения обусловлена поверхностью (раз уж о перемешивании забыли) шарика. Решение известно.
Делаем 3-Д модель и на 3-Д принтере печатаем шарики(ну или цилиндрики) с возрастанием концентрации от периферии к центру. Профит.

Avor поправил: если растворение будет постоянное, хоть и равномерное - концентрация в какой-то момент превысит нужную норму в любом случае. Если управлять только скоростью растворения, то нужно накладывать требования на поступление новых объёмов воды, чтобы в грубом виде поддерживать эту концентрацию на постоянном уровне.

[cyrussmeat]

Нужно придумать буфер. Как вариант - равновесная система сорбент-сорбат. Если в новой порции раствора концентрация сорбата повышается, сорбент забирает излишек, возвращая систему к равновесию. И наоборот, при разбавлении раствора сорбент отдаёт часть сорбата в раствор. Вряд ли постоянство концентрации будет идеальным, к тому же скорость отклика под вопросом, но подумать стоит.

Буферный вариант занятен, но сорбент, ведь, нужно подбирать для каждого варианта вещества отдельно?

[amik]

Да всё непросто. Вы здесь не первый аквариумист или гидропоник, которых подобные вопросы занимают.

[Гесс]

Да, идея talgar-а мне пока нравится больше всего.
Получится такой себе абсорбер наоборот - Если мы прокачиваем раствор через колонку на выходе из которой поток и концентрация вещества А в потоке постоянны (и концентрация равна требуемой) (этого надо пытаться достигнуть за счет изменения длины и диаметра колонки).
А раствор берем прямо из бака. Если концентрация ниже заданной - вещество тупо вымывается из колонки, сначала из головы, в самом конце из хвоста. При достижении требуемой концентрации - пойдет такое себе уравновешивание колонки. PROFIT. Как этого добиться зависит в первую очередь от вещества, растворителя, концентрации, температуры и всего прочего и решение будет уникальным для каждого набора параметров, то есть переключить установку с поддержания 0.5 г/л на 0.7 г/л будет нельзя.

[cyrussmeat]

Да всё непросто. Вы здесь не первый аквариумист или гидропоник, которых подобные вопросы занимают.

=) Агротех-гидропоник.

[cyrussmeat]

Да, идея talgar-а мне пока нравится больше всего.
Получится такой себе абсорбер наоборот - Если мы прокачиваем раствор через колонку на выходе из которой поток и концентрация вещества А в потоке постоянны (и концентрация равна требуемой) (этого надо пытаться достигнуть за счет изменения длины и диаметра колонки).
А раствор берем прямо из бака. Если концентрация ниже заданной - вещество тупо вымывается из колонки, сначала из головы, в самом конце из хвоста. При достижении требуемой концентрации - пойдет такое себе уравновешивание колонки. PROFIT. Как этого добиться зависит в первую очередь от вещества, растворителя, концентрации, температуры и всего прочего и решение будет уникальным для каждого набора параметров, то есть переключить установку с поддержания 0.5 г/л на 0.7 г/л будет нельзя.

Изменением концентрации первичного концентрата в самой "колонке", получается можно - т.е. считаем нужные "режимные" диапазоны и заливаем подготовленный вариант концентрата для переключения на иной режим?

[cyrussmeat]

Вы меня навели на неплохую мысль о том, что можно считать равновесную систему целиком - если сорбция вещества из раствора поддаётся моделированию, то и вариант amic'а с регулируемой скоростью растворения тоже можно считать хоть и частичным, но решением - дело только в расчёте параметрических границ области стабильности и расчёте унитарного объёма подобной формы вещества на основе которой можно обслуживать разные объёмы.

[avor]

В том и загвоздка - какие могут быть варианты по остановке на заданном градиенте осмоса?

Вам об этом было сказано в самом начале дискуссии:

Да, но в этом случае ни о какой заданной и поддерживаемой концентрации речи быть не может.
А речь идет тупо о замедлении растворения.

Да, идея talgar-а мне пока нравится больше всего.

Слушайте, господа химики, шо вы ей богу, как дети малые. Это проблема решается элементарно с помощью датчика концентрации и дозатора растворителя и дозатора концентрата и регулируемым отбором части раствора. И не хитрым алгоритмом расчета.

[cyrussmeat]

Слушайте, господа химики, шо вы ей богу, как дети малые. Это проблема решается элементарно с помощью датчика концентрации и дозатора растворителя и дозатора концентрата и регулируемым отбором части раствора. И не хитрым алгоритмом расчета.

Конечно решается. На промышленном уровне стоимость такого решения вполне приемлема.

Но на околопотребительском уже ощутима стоимость даже только контроллера, не говоря уже о всём сенсорно-эффекторном обвесе.

Оттуда ноги в виде интереса и выросли - чисто proof of concept: посмел ли химический гений придумать буфер не только для PH в виде бикарбонатов )

[bigM]

К слову. Допустим, имеем желатиновый шарик с вкраплением некоей растворимой соли. Смотрим скорость растворения шарика, исходя из его поверхности. Скорость растворения обусловлена поверхностью (раз уж о перемешивании забыли) шарика. Решение известно.
Делаем 3-Д модель и на 3-Д принтере печатаем шарики(ну или цилиндрики) с возрастанием концентрации от периферии к центру. Профит.

то что Вы предлагаете называется спансула: растворяемая капсула наполняется действующим веществом и такими же меньшего размера растворимыми капсулами с действующим веществом и ещё меньшими капсулами, далее рекурсия. за счет этого поддерживается равномерное высвобождение и стабильная концентрация.

[amik]

Интересный приём - можно взять на вооружение

[bigM]

рапид-ретард называется.