A Magyar Hidrológiai Társaság XXXI. Országos Vándorgyűlése (Gödöllő, 2013. július 3-5.)
3. szekció. FELSZÍN ALATTI VIZEK - A HIDROGEOLÓGIA ÉS A MÉRNÖKGEOLÓGIA IDŐSZERŰ FELADATAI - 5. Fekete Zsombor (Miskolci Egyetem): Sajátos adszorpciós izotermák a transzportmodellezésében
Látható, hogy a jobb oldalon feltűntetett izoterma határkoncentrációinak közelében alakulnak ki az előresiető lépcsők. A határkoncentráció és a lépcsők koncentrációja közötti eltérést a modellezés térbeli diszkretizációja okozhatja. A Langmuir izotermával leírt adszorpcióra jellemző az első éles koncentráció front kialakulása transzport során (Sheng és Smith, 1999). Ezek az éles koncentráció frontok jelennek meg a többlépcsős Langmuir izoterma esetében is. A legkisebb késleltetések a határkoncentrációk közelében, de azok alatt alakulnak ki, így ezek azok a koncentrációk, amelyeknek leggyorsabb a teijedésük. Ha a koncentráció meghaladja az adott határkoncentrációt, akkor már magasabb késleltetést okoz és így az éles frontok egységesen haladnak előre. A lépcsőket jellemző koncentrációk alacsony késleltetést okoznak és magasabb késleltetések csak a frontok mentén alakulnak ki. Ez hatással lehet az esetleges bomlásra is, ha az adszorbeált fázis alacsonyabb bomlási állandóval rendelkezik. Az összes koncentráció csökkenése a két fázis megoszlása miatt a lépcsők mentén gyorsabb, míg a frontok közelében (zónásan) lassabban megy végbe. A térbeli diszkretizációból származó hiba azzal magyarázható, hogy két szomszédos cella között a front mentén nagy a koncentrációkülönbség. Felbontástól függetlenül előfordulhat, hogy két szomszédos cella koncentrációi két egymás utáni határkoncentráció közelében vannak. Kedvezőtlen esetekben előfordulhat, hogy az egyik lépcső nem jelenik meg a modellezett koncentráció eloszlásban. Ebben valószínűleg fontos szerepet játszik a lépcsők megoszlási együtthatóinak viszonya is, aminek hatását későbbiekben vizsgálni tervezzük. Ha a többlépcsős izotermában használt exponens nem egységnyi, akkor egyrészt jobb illesztések érhetőek el a mért adatokra, másrészt kisebbek az ugrások a késleltetésben. Ezzel mérséklődik a diszktretizációból származó hiba is. A diszperziót a munka során alapvetően figyelmen kívül hagytuk, mivel a változó késleltetések hatásának vizsgálata volt a célunk. Tesztmodell alapján elmondható, hogy a koncentrációfrontok diszperzió mellett is kialakulnak, de meredekségük csökken és a nagy koncentráció gradiensek mérséklődnek. Ez szintén azzal jár, hogy a folyamat jobban modellezhetővé válik: két szomszédos cella között nem alakul ki olyan koncentrációkülönbség, mely összemérhető lenne a határkoncentrációk különbségével. Összefoglalás Az oldott anyagtranszport numerikus modellezése lehetővé teszi sajátos, a Henry, Langmuir vagy Freundlich izotermák által nem leírható adszorpció figyelembevételét. Szemléletes példa erre a többlépcsős, Langmuir alapú izoterma. Az okozott késleltetés ilyen esetben nem monoton a koncentráció függvényében: több koncentrációhoz is megnövekedett késleltetés tartozik. Ennek hatására lépcsősen ..előresiető" koncentrációk alakulhatnak ki, melyekre éles front jellemző a haladási irányban. A koncentrációfront mentén a magas gradiens problémákat okozhat a modellezésben, mely a térbeli diszkretizációból adódik, de független a felbontástól. Ez eltérést okozhat a lépcsők koncentrációjában, ami sok esetben mérsékelhető diszperzió, diffúzió figyelembevételével vagy 1-nél nagyobb exponens használatával. Későbbiekben tervezzük a módszer megbízhatóságát alátámasztani, a modellezett eredmények összevetését mért áttörési görbékkel. Ezek mellett vizsgálandónak tartjuk az összetett izotermák paramétereinek és azok viszonyának hatását a térbeli eloszlás kialakulására.
