PhreeqcUsers Discussion Forum

Registrations currently disabled due to excessive spam. Please email phreeqcusers at gmail.com to request an account.
Welcome Guest
 

  • Forum Home
  • Login
  • Register

  • PhreeqcUsers Discussion Forum »
  • Processes »
  • Dissolution and precipitation »
  • Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia
« previous next »
  • Print
Pages: [1]   Go Down

Author Topic: Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia  (Read 4090 times)

tatsu

  • Contributor
  • Posts: 2
Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia
« on: 11/06/15 15:21 »
Hi. I am trying to calculate the calcite and hydroxide precipitation in ammonia solution without redox reactions.
After calculation, I got methan, hydrogen and nitrogen generation in the result.
Do I have mistakes on the input file?

input

SOLUTION 1
    pH    7.0    charge
   temp   25.0
   unit mmol/l
   -water    1   #kg
      N(-3)   100   #as NH4
      C(4)   500   #as CO3-2
      Ca   500
      Cl   120
      Na   150

EQUILIBRIUM_PHASES 1
   Calcite          0.0   0.0
   CalciumHydroxide   0.0   0.0

PHASES
CalciumHydroxide
   Ca(OH)2 = Ca+2 + 2OH-
   log_k          -5.26

END

output
------------------
Reading data base.
------------------

   SOLUTION_MASTER_SPECIES
   SOLUTION_SPECIES
   PHASES
   EXCHANGE_MASTER_SPECIES
   EXCHANGE_SPECIES
   SURFACE_MASTER_SPECIES
   SURFACE_SPECIES
   RATES
   END
------------------------------------
Reading input data for simulation 1.
------------------------------------

   DATABASE C:\Program Files (x86)\USGS\Phreeqc Interactive 3.1.2-8538\database\phreeqc.dat
   SOLUTION 1
       pH    7.0    charge
      temp   25.0
      unit mmol/l
      water    1   #kg
         N(-3)   100   #as NH4
         C(4)   500   #as CO3-2
         Ca   500
         Cl   120
         Na   150
   EQUILIBRIUM_PHASES 1
      Calcite          0.0   0.0
      CalciumHydroxide   0.0   0.0
   PHASES
   CalciumHydroxide
      Ca(OH)2 = Ca+2 + 2OH-
      log_k          -5.26
   END
-------------------------------------------
Beginning of initial solution calculations.
-------------------------------------------

Initial solution 1.   

-----------------------------Solution composition------------------------------

   Elements           Molality       Moles

   C(4)              5.317e-01   5.317e-01
   Ca                5.317e-01   5.317e-01
   Cl                1.276e-01   1.276e-01
   N(-3)             1.063e-01   1.063e-01
   Na                1.595e-01   1.595e-01

----------------------------Description of solution----------------------------

                                       pH  =  12.205      Charge balance
                                       pe  =   4.000   
       Specific Conductance (オS/cm, 25ーC)  = 27263
                          Density (g/cmウ)  =   1.06394
                               Volume (L)  =   0.99985
                        Activity of water  =   0.983
                           Ionic strength  =   4.344e-01
                       Mass of water (kg)  =   1.000e+00
                 Total alkalinity (eq/kg)  =   1.202e+00
                       Total CO2 (mol/kg)  =   5.317e-01
                         Temperature (ーC)  =  25.00
                  Electrical balance (eq)  =   2.936e-13
 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|)  =   0.00
                               Iterations  =  12
                                  Total H  = 1.113645e+02
                                  Total O  = 5.713382e+01

----------------------------Distribution of species----------------------------

                                               Log       Log       Log    mole V
   Species          Molality    Activity  Molality  Activity     Gamma   cmウ/mol

   OH-             2.475e-02   1.594e-02    -1.606    -1.798    -0.191     -3.04
   H+              8.117e-13   6.243e-13   -12.091   -12.205    -0.114      0.00
   H2O             5.551e+01   9.829e-01     1.744    -0.007     0.000     18.07
C(4)          5.317e-01
   CaCO3           4.432e-01   4.898e-01    -0.353    -0.310     0.043    -14.60
   CO3-2           5.644e-02   1.354e-02    -1.248    -1.868    -0.620     -2.70
   NaCO3-          3.173e-02   2.319e-02    -1.499    -1.635    -0.136      1.60
   HCO3-           2.576e-04   1.803e-04    -3.589    -3.744    -0.155     26.27
   CaHCO3+         6.934e-05   4.952e-05    -4.159    -4.305    -0.146      9.93
   NaHCO3          8.435e-06   9.322e-06    -5.074    -5.030     0.043      1.80
   CO2             2.329e-10   2.574e-10    -9.633    -9.589     0.043     29.09
Ca            5.317e-01
   CaCO3           4.432e-01   4.898e-01    -0.353    -0.310     0.043    -14.60
   Ca+2            8.074e-02   2.153e-02    -1.093    -1.667    -0.574    -16.91
   CaOH+           7.698e-03   5.626e-03    -2.114    -2.250    -0.136     (0) 
   CaHCO3+         6.934e-05   4.952e-05    -4.159    -4.305    -0.146      9.93
Cl            1.276e-01
   Cl-             1.276e-01   8.415e-02    -0.894    -1.075    -0.181     18.65
H(0)          4.992e-36
   H2              2.496e-36   2.759e-36   -35.603   -35.559     0.043     28.61
N(-3)         1.063e-01
   NH3             1.061e-01   1.173e-01    -0.974    -0.931     0.043     24.42
   NH4+            2.123e-04   1.285e-04    -3.673    -3.891    -0.218     18.36
Na            1.595e-01
   Na+             1.278e-01   9.196e-02    -0.894    -1.036    -0.143     -0.69
   NaCO3-          3.173e-02   2.319e-02    -1.499    -1.635    -0.136      1.60
   NaHCO3          8.435e-06   9.322e-06    -5.074    -5.030     0.043      1.80
   NaOH            1.326e-13   1.465e-13   -12.877   -12.834     0.043     (0) 
O(0)          9.575e-22
   O2              4.788e-22   5.291e-22   -21.320   -21.276     0.043     30.40

------------------------------Saturation indices-------------------------------

  Phase               SI** log IAP   log K(298 K,   1 atm)

  Aragonite         4.80     -3.54   -8.34  CaCO3
  Calcite           4.94     -3.54   -8.48  CaCO3
  CalciumHydroxide  -0.00     -5.26   -5.26  Ca(OH)2
  CO2(g)           -8.13     -9.59   -1.46  CO2
  H2(g)           -32.46    -35.56   -3.10  H2
  H2O(g)           -1.51     -0.01    1.50  H2O
  Halite           -3.68     -2.11    1.57  NaCl
  NH3(g)           -2.73     -0.93    1.80  NH3
  O2(g)           -18.38    -21.28   -2.89  O2

**For a gas, SI = log10(fugacity). Fugacity = pressure * phi / 1 atm.
  For ideal gases, phi = 1.

-----------------------------------------
Beginning of batch-reaction calculations.
-----------------------------------------

Reaction step 1.

Using solution 1.   
Using pure phase assemblage 1.   

-------------------------------Phase assemblage--------------------------------

                                                      Moles in assemblage
Phase               SI  log IAP  log K(T, P)   Initial       Final       Delta

Calcite           0.00    -8.48     -8.48    0.000e+00   5.312e-01   5.312e-01
CalciumHydroxide   -1.79    -7.05     -5.26    0.000e+00           0   0.000e+00

-----------------------------Solution composition------------------------------

   Elements           Molality       Moles

   C                 5.463e-04   5.463e-04
   Ca                5.463e-04   5.463e-04
   Cl                1.276e-01   1.276e-01
   N                 1.063e-01   1.063e-01
   Na                1.595e-01   1.595e-01

----------------------------Description of solution----------------------------

                                       pH  =  12.373      Charge balance
                                       pe  = -10.495      Adjusted to redox equilibrium
       Specific Conductance (オS/cm, 25ーC)  = 20209
                          Density (g/cmウ)  =   1.00294
                               Volume (L)  =   1.00765
                        Activity of water  =   0.993
                           Ionic strength  =   1.611e-01
                       Mass of water (kg)  =   1.000e+00
                 Total alkalinity (eq/kg)  =   1.382e-01
                       Total CO2 (mol/kg)  =   1.319e-04
                         Temperature (ーC)  =  25.00
                  Electrical balance (eq)  =   3.553e-13
 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|)  =   0.00
                               Iterations  =  30
                                  Total H  = 1.113645e+02
                                  Total O  = 5.554031e+01

----------------------------Distribution of species----------------------------

                                               Log       Log       Log    mole V
   Species          Molality    Activity  Molality  Activity     Gamma   cmウ/mol

   OH-             3.277e-02   2.373e-02    -1.485    -1.625    -0.140     -3.58
   H+              5.252e-13   4.234e-13   -12.280   -12.373    -0.094      0.00
   H2O             5.551e+01   9.927e-01     1.744    -0.003     0.000     18.07
C(-4)         4.144e-04
   CH4             4.144e-04   4.301e-04    -3.383    -3.366     0.016     32.22
C(4)          1.319e-04
   CO3-2           6.346e-05   2.110e-05    -4.198    -4.676    -0.478     -3.80
   NaCO3-          6.286e-05   4.752e-05    -4.202    -4.323    -0.121      0.07
   CaCO3           5.362e-06   5.565e-06    -5.271    -5.255     0.016    -14.60
   HCO3-           2.508e-07   1.904e-07    -6.601    -6.720    -0.120     25.40
   NaHCO3          1.249e-08   1.296e-08    -7.904    -7.888     0.016      1.80
   CaHCO3+         4.964e-10   3.815e-10    -9.304    -9.418    -0.114      9.86
   CO2             1.760e-13   1.826e-13   -12.755   -12.738     0.016     29.09
Ca            5.463e-04
   Ca+2            4.601e-04   1.570e-04    -3.337    -3.804    -0.467    -17.28
   CaOH+           8.082e-05   6.111e-05    -4.092    -4.214    -0.121     (0) 
   CaCO3           5.362e-06   5.565e-06    -5.271    -5.255     0.016    -14.60
   CaHCO3+         4.964e-10   3.815e-10    -9.304    -9.418    -0.114      9.86
Cl            1.276e-01
   Cl-             1.276e-01   9.336e-02    -0.894    -1.030    -0.136     18.42
H(0)          2.392e-07
   H2              1.196e-07   1.241e-07    -6.922    -6.906     0.016     28.61
N(-3)         1.052e-01
   NH3             1.051e-01   1.091e-01    -0.978    -0.962     0.016     24.42
   NH4+            1.155e-04   8.105e-05    -3.937    -4.091    -0.154     18.22
N(0)          1.105e-03
   N2              5.526e-04   5.734e-04    -3.258    -3.242     0.016     29.29
N(3)          0.000e+00
   NO2-            0.000e+00   0.000e+00   -58.443   -58.590    -0.147     25.32
N(5)          0.000e+00
   NO3-            0.000e+00   0.000e+00   -83.260   -83.407    -0.147     29.85
Na            1.595e-01
   Na+             1.595e-01   1.210e-01    -0.797    -0.917    -0.120     -0.99
   NaCO3-          6.286e-05   4.752e-05    -4.202    -4.323    -0.121      0.07
   NaHCO3          1.249e-08   1.296e-08    -7.904    -7.888     0.016      1.80
   NaOH            2.767e-13   2.871e-13   -12.558   -12.542     0.016     (0) 
O(0)          0.000e+00
   O2              0.000e+00   0.000e+00   -78.590   -78.574     0.016     30.40

------------------------------Saturation indices-------------------------------

  Phase               SI** log IAP   log K(298 K,   1 atm)

  Aragonite        -0.14     -8.48   -8.34  CaCO3
  Calcite           0.00     -8.48   -8.48  CaCO3
  CalciumHydroxide  -1.79     -7.05   -5.26  Ca(OH)2
  CH4(g)           -0.52     -3.37   -2.84  CH4
  CO2(g)          -11.28    -12.74   -1.46  CO2
  H2(g)            -3.81     -6.91   -3.10  H2
  H2O(g)           -1.51     -0.00    1.50  H2O
  Halite           -3.52     -1.95    1.57  NaCl
  N2(g)            -0.07     -3.24   -3.18  N2
  NH3(g)           -2.76     -0.96    1.80  NH3
  O2(g)           -75.68    -78.57   -2.89  O2

**For a gas, SI = log10(fugacity). Fugacity = pressure * phi / 1 atm.
  For ideal gases, phi = 1.

------------------
End of simulation.
------------------

------------------------------------
Reading input data for simulation 2.
------------------------------------

-------------------------------
End of Run after 0.031 Seconds.
-------------------------------

Logged

dlparkhurst

  • Global Moderator
  • *****
  • Posts: 4069
Re: Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia
« Reply #1 on: 11/06/15 23:47 »
That's what thermodynamics says should happen. One way to look at it is that you can calculate a pe from each redox pair (C(-4)/C(4), N(-3)/N(3), N(-3)/N(0), etc). At redox equilibrium, the pes calculated from all sets of redox pairs are the same. So, to have that happen, you need to make some C(-4), N(0), etc in the calculated amounts.

Now, if you don't really want to consider N(0) and all the other redox reactions, you can use the Amm.dat database, which splits N(-3) from the rest of the nitrogen system. If you define Amm in SOUTION, its concentration will remain unchanged unless you use REACTION, KINETICS, or allow Amm(g) to escape. There will be no conversion to N species, and there will be no redox reactions.
Logged

tatsu

  • Contributor
  • Posts: 2
Re: Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia
« Reply #2 on: 15/06/15 08:29 »
Thank you very much!

I just simulate titration of calcium carbonate with hydrogen chloride, so that I don't need to consider any redox reactions.
The calculation with Amm.dat works well.
Logged

  • Print
Pages: [1]   Go Up
« previous next »
  • PhreeqcUsers Discussion Forum »
  • Processes »
  • Dissolution and precipitation »
  • Precipitation of calcite and calcium hydroxide with ammonia
 

  • SMF 2.0.19 | SMF © 2021, Simple Machines | Terms and Policies
  • XHTML
  • RSS
  • WAP2