Применение кинематических моделей к интерпретации экспериментальных данных в области фотокаталитического очищения водных загрязнителей позволяет оптимизировать систему фотореактора, чтобы достичь достаточного объема фотореактора и минимизировать ту часть реактора, которая не облучается. Простейшие модели кинетики нулевого или первого порядка достаточны для описания и моделирования процесса фотоминерализации органических соединений. Существуют ряд фотокаталитических процессов, которые имеют нелинейный характер и не могут быть описаны кинетическим уравнением псевдо-первого порядка. В статье конкретно рассматривается задача оптимизации групповой реализации фотокаталитического процесса в любой зафиксированной момент в гетерогенно загрязненной среде, где степени загрязнения мест взятия проб воды составляют упорядоченное линейное множество. Целью настоящей работы является: 1.Формирование обобщенной нелинейной модели процесса фотокаталитического очищения вод; 2.Оптимизация группового процесса очищения вод на территории с гетерогенной степенью загрязнения вод. Проанализированы условия применения кинематического уравнения псевдо-первого порядка для оптимизации фотокаталитического очищения загрязнителей в гетерогенной водной среде. Для решения задачи оптимизации учитываем специфику группового процесса фотокаталитического очищения в гетерогенной среде, где обнаруживается функциональная связь между основными технологическими показателями и применяется некоторое ограничительное условие. Физической смысл дополнительно вводимого ограничительного условия применительно к основным технологическим показателям заключается в ограничение средств, пригодных для реализации метода группового фотокатализа. С учетом этого обстоятельства, несколько сужается пространство возможных функций пригодных для аппроксимации указанной функциональной связи. Предложен параметрический метод оптимизации группового каталитического процесса, предусматривающее наложение ограничительного условия на искомую оптимальную функцию. Дано решение модельной задачи минимизации оставшегося в заданный момент загрязнения с применением метода безусловной вариационной оптимизации.
Utilization of kinematic models for interpretation of experimental data in the sphere of photocatalitic removal of water pollutants make it possible to optimize the photoreactor system in order to reach the sufficient volume of photo reactor and to minimize the part of reactor which is not illuminated. The simple models of kinetics of zero and the first order are quite enough for describing and modelling the process of photomineralization of organic compounds. There are some photocatalitic processes of non-linear character and that cannot be described by a kinetic equation of the pseudo first order. The article set the task on optimization of group realization of photocatalitic process in any fixed time in heterogeneously polluted medium where the level of pollution in sites of water probes collection composed the linear regularized set. The purpose of the article was (1) forming a generalized non-linear model of process of photocatalitic clearing of water; (2) optimization of group process of water clearing process at the territory characterized by heterogenic level of water pollution. Conditions for utilization of kinematic equation of the pseudofirst order for optimization of photocatalitic clearing of pollutants in heterogeneous water media were analyzed. To solve the optimization task, the specifics of group process of photocatalitic clearing in heterogeneous media is to be taken into account where the functional dependence between major technological parameters occurrs and some limitation condition is to be applied. The physical meaning of additionally introduced limitation condition in regard of major technological parameters is that resources usable for realization of group method of photo catalyze are limited. In view of above the space of possible functions usable for said functional dependence decreased. The parametric method for optimization of group catalytic process including limitation condition imposed on searched optimum function is suggested. The model solution of task on minimization of rest pollution at the given moment is given using method of non-conditional variation optimization.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.