17、化学过程中的pH传感、控制与模拟

化学过程中的pH传感、控制与模拟

1. 化学过程中pH的传感

在化学过程中，pH传感器的建模涉及一个非线性方程，无法直接求解pH值。为了解决这个问题，我们可以使用MATLAB的 fzero 函数。

1.1 pH方程

pH的方程如下：
[
0 = W_{a4} + 10^{pH - 14} - 10^{-pH} + W_{b4}\frac{1 + 2\times10^{pH - pK_2}}{1 + 10^{pK_1 - pH} + 10^{pH - pK_2}}
]
其中，$W_{a4}$和$W_{b4}$是混合流出物的反应不变量，$pK_1$和$pK_2$分别是$H_2CO_3$和$HCO_3^-$解离常数的以10为底的对数。

1.2 PHSensor函数

PHSensor 函数用于计算pH值，其代码如下：

%% PHSensor Model pH measurement of a mixing process
% Compute pH as a function of wA4 and wB4 and also the slope of pH with
% respect to those states. Requires the use of fzero.
%
%%  Forms
%    pH = PHSensor( x, d )
%    d = PHSensor('struct')
%
%%  Inputs
%    x   (2,:) Sta