CC BY
23
н ТEХНOЛOГИИ 0PГHНИЧECHИХ И НE0PГHНИЧECHИХ REinECTR ■-
------------------□ □---------------------
Діаграма стану системи КНСО3 -(C2H5)2NH2Cl - Н2О при 40 °С, визначає концентраційні і температурні умови отримання гідрокарбонату калію і карбонату калію з хлориду калію в присутності діетиламіну з найбільшим виходом. Вивчено хід ліній насичення щодо індивідуальних солей гідрокарбонату калію та N,N-діетіламмонію хлориду
Ключові слова:діаграма, розчинність, хлорид калію, гідрокарбонат калію
□--------------------------------□
Диаграмма состояния системы КНСО3 - (CH)2NH2Cl - Н2О при 40 °С, определяет концентрационные и температурные условия получения гидрокарбоната калия и карбоната калия из хлорида калия в присутствии диэтила-мина с наибольшим выходом. Изучен ход линий насыщения относительно индивидуальных солей гидрокарбоната калия и NN-диэтиламмония хлорида
Ключевые слова: диаграмма, растворимость, хлорид калия, гидрокарбонат калия
□ □
Diagram of the КНСО3 - (С.Д,).ріН2а
- Н2О system at 40 °C, determines the concentration and temperature conditions for obtaining potassium bicarbonate and potassium carbonate from potassium chloride in the presence of diethylamine with the highest yield. To study the saturation lines with respect to individual salts of potassium bicarbonate and N,N-dietilammony chloride
Key words: diagram, solubility,
potassium chloride, potassium bicarbonate ------------------□ □---------------------
УДК 541.123.31(084.2)
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ КНСО3 - ^2H5)2NH2CL -Н2О ПРИ 40 °С
В.В. Панасенко
Аспирант*
Контактный тел.: (0572) 63-39-61 E-mail: panasenkovv@i.ua
Г.И. Гринь
Доктор технических наук, профессор, проректор по научнопедагогической работе Контактный тел.: (057) 707-63-53 E-mail: gryn@kpi.kharkov.ua *Национальный технический университет «Харьковский
политехнический институт» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, Украина, 61002
В. А. Панасен ко
Доктор технических наук, профессор, начальник отдела Государственный научно-исследовательский и проектный
институт основной химии ул. Мироносицкая, 25, г. Харьков, Украина, 61002 Контактный тел.: (057) 707-26-17 E-mail: panasenko2004@bk.ru
С.А. Мазунин
доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой
Кафедра неорганической химии Пермский государственный университет ул. Букирева, 15, г. Пермь, Россия, 614015 Контактный тел.: (3422) 39-63-03 E-mail: smazunin@psu.ru
Введение
Получение К2С03 методом электролиза растворов хлорида калия с последующей переработкой гидроксида калия в карбонат калия характеризуется сложностью процесса из-за многостадийности, большим потреблением энергии [1 - 7], дорогостоящим сырьем и соответственно высокой стоимостью получаемого гидрокарбоната и карбоната калия. Так по данным Г.И. Микулина [3, 4] и С.В. Беньковского [6] удельный расход электроэнергии на 1 т КОН составляет более 2300 кВт/час (без учета затрат энергии теплоты в виде пара)
и более 190 кВт/час на 1 т К2С03. При электролизе хлорида калия в КОН переходит только половина калия. Остальной калий остается в виде неразложившегося КС1, загрязняя получаемый при карбонизации щелоков поташ хлоридами. Метод электролиза наносит значительный вред окружающей среде в результате газовых выбросов хлора и его соединений, ртути, а также сточных вод содержащих токсичные соединения.
Обладая более высокой растворимостью, чем сода поташ не может быть получен методом аналогичным аммиачному способу Сольве [6 - 8]. Замена аммиака диэтиламином (ДЭА), ^^диэтиламмония хлорид ко-
3
торого обладает большей растворимостью и высаливающей способностью чем хлорид аммония, позволяет получать кристаллический КНСО3, а в дальнейшем при его кальцинации и К2С03 [9 - 13].
Работа посвящена исследованию системы КНСО3 - (С2Н5)^Н2С1 - Н2О при 40°С являющейся диагональным разрезом четверной взаимной системы К+, (C2H5)2NH2+ // НСОз-,а- - Н2О по стабильной паре солей. Определение растворимости в этой системе позволяет установить физико-химические, технологические закономерности процесса образования гидрокарбоната калия сразу в кристаллическом виде из хлорида калия,
ДЭА, диоксида углерода и является целью настоящих исследований.
Результаты и обсуждения
Полученные результаты представлены в таблице и изображены на рис. 1.
Таблица
Растворимость в системе КНСО3 — (C2H5)2NH2Cl — Н2О при 40 °С
Экспериментальная часть
Диаграмма состояния системы КНСО3 - (C2H5)2NH2Cl - Н2О при 40 °С в литературных источниках не описана. Изучение проводили препаративным методом при температуре 40 ± 0,1 °С в водяном термостате.
Состав равновесной твердой фазы определяли видоизмененным методом остатков [14 - 17]. Состав жидкой фазы устанавливали аналитическим методом [18, 19]. Содержание хлорид-ионов определяли аргентометрическим титрованием. Эквивалентную точку находили по функциональной зависимости потенциала серебряного электрода от количества добавленного раствора нитрата серебра. В качестве электрода сравнения использовался стеклянный электрод. Пробу подкисляли 1 мл 85%-й фосфорной кислоты. Измерение потенциала серебряного электрода во время титрования проводили на ионо-мере ЭВ-74. Определение содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов осуществляли прямым потенциометрическим ацидометрическим титрованием [18, 19].
Определение ионов калия проводили пламеннофотометрическим методом на фотометре фирмы Zeiss. В качестве регистратора использовали цифровой прибор Ф-30.
При вычислениях составов исследуемых жидких фаз использовали уравнение ионного баланса для определения содержания ионов диэтиламмония.
Для приготовления исходных реакционных смесей использовались следующие химические реактивы: гидрокарбонат калия квалификации ч. д. а. (растворимость в воде 32,89 масс. % при температуре 40 °С); хлорид калия - ч. д. а. (перекристаллизованный, растворимость в воде 28,47 масс. % при температуре 40 °С); N^-диэтиламмония хлорид - ч. (перекристалп лизованный, растворимость в воде 72,55 масс. % при температуре 40 °С); диэтиламин - ч. (перегнанный при температуре кипения 56,3 °С); вода дистиллированная, соляная кислота из фиксанала; нитрат серебра
- ч. д. а.; фосфорная кислота - ч. д. а. (81 масс. %, плотность 1,67 г/см3).
№ п/п Состав насыщен ного раствора, масс. % Твердая фаза
KHCO3 K2co3 (C2H5)2NH2Cl H2O
1 2б,б2 7,27 - бб,11 KHCO3
2 1б,70 5,49 11,81 бб,01 KHCO3
3 14,8б 4,83 18,91 б1,41 KHCO3
4 12,4б 2,12 27,57 57,8б KHCO3
5 9,74 0,21 35,14 54,91 KHCO3
б 10,45 - 3б,57 52,98 KHCO3+KCl
7* 9,95 - 48,03 42,02 KHCO3+KCl
8* 10,51 — 53,39 3б,09 KHCO3+KCl
9* 9,59 - б2,25 28,1б KHCO3+KCl
10* 9,30 - бб,41 24,29 KHCO3+KCl
11* 3,38 - 72,28 24,34 (C2H5)2NH2Cl + KHCO3 + KCl
12* 0,29 - 72,37 27,35 (C2H5)2NH2Cl + KCl
13 - - 72,55 27,45 (C2H5)2NH2Cl
- вычисленные составы
На диаграмме состояния системы КНС03 - (С2Н5)^Н2С1 - н2о
(рис.1) выявлены поля ненасыщенных растворов ^), кристаллизации исходных компонентов (КНС03; (С2Н5)да2С1) и оконтурены следующие постороно ние фазовые области: область кристаллизации хлорида калия (КС1); область совместной кристаллизан ции хлорида калия и ^^диэтиламмония хлорида (КС1 + (С2Н5)^Н2С1); область совместной кристаллил зации хлорида и гидрокарбоната калия (КС1 + КНС03); четырехфазная область совместного существования насыщенного раствора и кристаллов гидрокарбоната калия и хлорида калия и ^^диэтиламмония хлорида (КНСО3 + (С2Н5^Н2С1 + КС1).
Гидрокарбонат калия на диаграмме является условным компонентом, содержание которого равно сумме содержаний КНСО3 и К2СО3 в насыщенном растворе; содержание К2СО3 в точках отображено на диаграмме вертикальными штрихами, направленными вниз от точек проекции.
В системе изучено ход линий насыщения относительно индивидуальных солей гидрокарбоната калия и хлорида диэтиламмония. Выявлено, что данная система содержит посторонние фазовые области, что позволяет отнести ее к переходному типу. Интерполяцией по методу наименьших квадратов по точкам на линии двойного насыщения относительно гидрокарбоната и хлорида калия в системе К+, (С2Н5)^Н2+ // НС03-, С1- - Н20 вычислен состав нонвариантного переходного раствора (точка Р1, рис. 1.), насыщенного относительно этих солей (масс. %): КНС03 - 10,45; (С2Н5)^Н2а - 36,57; Н20 - 52,98.
Е
Этим же методом рассчитан состав нонва-риантного переходного раствора (точка Р2, рис. 1.) насыщенного относительно хлорида калия и ^^диэтиламмония хлорида (масс. %): КНС03 - 0,29; (а2H5)2NH2a - 72,55; Н20 - 27,45.
н,о
Рис. 1. Изотерма растворимости системы KHCO3 — (C2H5)2NH2Cl - H2O при 40 °С
По уравнению прямой в многомерном пространстве рассчитан состав точки пересечения ноды, соединяющей вершины хлорида калия и трояконасыщенный относительно гидрокарбоната калия,
Н^диэтиламмония хлорида и хлорида калия раствор в системе К+, (С2Н5)^Н2+ // НС03-, С1- - Н20 с плоскостью системы КНС03 - (a2H5)2NH2a - Н20 (точка р', рис. 1.) (масс. %): КНС03 - 3,38; (a2H5)2NH2a -72,28; Н20 - 24,34.
Линия р'р! является множеством точек пересечения нод, исходящих из вершины хлорида калия к точкам на линии двойного насыщения относительно хлорида и гидрокарбоната калия в системе К+, (С2Нб)^Н2+ // НС03-, С1- - Н20 с плоскостью системы КНС03 -(С2Нб)^Н2С1 - Н20, а линия р'р2 получается путем пересечения нод из той же вершины к точкам на линии двойного насыщения относительно хлорида калия и N,N-диэтиламмония хлорида с плоскостью системы КНСО3 - (С2Н5^Н2С! - Н2О.
Выводы
Изучено ход линий насыщения относительно индивидуальных солей гидрокарбоната калия и хлорида диэтиламмония. Выявлено, что система содержит посторонние фазовые области, что позволяет отнести ее к переходному типу.
Установлен состав нонвариантного переходного раствора: насыщенного относительно гидрокарбоната и хлорида калия в системе К+, (С2Нб)^Н2+ // НС03-, С1- - Н20 (масс. %): КНС03 - 10,45; (a2H5)2NH2a
- 36,57; Н20 - 52,98; насыщенного относительно хлорида калия и ^^диэтиламмония хлорида (масс. %): КНС03 - 0,29; (С2Н5)^Н2С1 - 72,55; Н20 - 27,45.
Литература
1. Пат. DE 19730573 B4, МКИ С0Ш 7/07. Verfahren zur vollautomatischen Regelung der Karbonisierung von Kalilauge zu Pott-
aschelauge [Текст] / Honigschmid-Grossich, Niederkassel., Degussa AG, 40474 Dusseldorf Anmeldetag 21.01.99^ Offenlegungstag 0б.10.05.
2. Пат. 75140б0 US, МКИ С01D 7/12. Porous potassium carbonate having special pore structure and method for its production [Текст]
/ Hachiro Hirano, Yasunori Yamaguchi, Minako Okamura, assignor to Asahi Glass Company, Limited, Tokyo (JP); Application 30.12.04: Published 07.04.09.
3. Микулин Г.И. Исследование процесса получения поташа из хлористого калия с применением гексаметиленимина: отчет о
НИР, тема № 281-бб [Текст] / Г.И. Микулин. - Х.: НИОХИМ, 19б9. - 122 с.
4. Пат. 325494б US, МКИ С0Ш 23/б3. Process for the manufacture of potash solutions including pre-carbonation [Текст] / Karl
W., assignor to Dynamit Nobel Aktiengesellschaft, Patent Abteilung Troisdorf, Germany, a corporation of Germany^ Application 17.11.б4^ Published 07.0б.бб.
5. Пат. 55089485 (A) JP, МКИ C01D7/07. Manufacture of potassium bicarbonate [Текст] / Okazaki Toshimasa, Itou Atsuji, Matsub-
ayashi Shigeyasu, assignor to Toa Gosei Chem IND^ Application 2б.12.78^ Published 07.07.80.
6. Беньковский С.В. Технология содопродуктов [Текст] / С.В. Беньковский, С.М. Круглый, С.К. Секованов. - М.: Химия, 1972.
- 352 с.
7. Чернов В.Ф. Производство кальцинированной соды [Текст] / В.Ф. Чернов. - М.: Госхимиздат, 195б. - 31б с.
8. Ткач Г.А. Производство соды по малоотходной технологии [Текст] / Г.А. Ткач, В.П. Шапорев, В.М. Титов. - Харьков: ХГПУ,
1999. - 429 с.
9. Wasag T. Otrzymywante potazu metoda aminowa z zastosowaniem dwuetyloaminy [Текст] / [T. Wasag, T. Wasag, U. Siewielec, G.
Poleszczuk] // Przemisl chemiczny. - 1974. - № 2. - P. 94 - 97.
10. Пат. 27б80б0 US, МКИ С0Ш 23/б4. Manufacture of potassium bicarbonate by use of strongly basic amines [Текст] / Alan G. F., Syracuse N. Y., assignor to Allied Chemical & Hye Corporation, New York Application 30.11.53^ Published 23.10.5б.
11. Зубарев М.П. Фазовые равновесия в системе K+, Na+, (C2H5)2NH2+ // Cl-, HCO3- - H2O: дис. ... кандидата хим. наук: 02.00.01 [Текст] / Зубарев Михаил Павлович. - Пермь, 2000. - 191 с.
12. Пат. 108243б GB, МКИ C01D5/02^ C01D5/14^ C01D7/16^ C07C51/41. Improvements in or relating to the preparation of metal salts [Текст] / assignor to Kaiser Aluminium Chem Corp^ Application 17.08.б4^ Published 0б.09.б7.
3
13. Wasag T. Zastoswanie amin do produkcji weglanow alkalicznych [Текст] / T. Wasag, T. Wasag, G. Poleszczuk // Chemik. - 197б.
- Vol. 29, № 9. - P. 293 - 297.
14. Аносов В.Я. Основы физико-химического анализа [Текст] / В.Я. Аносов, М.И. Озерова, Ю.Я. Фиалков. - М.: Наука, 197б. -503 с.
15. Мазунин С.А. Основы физико-химического анализа. Многокомпонентные водно-солевые системы [Текст] / С.А. Мазунин. -Пермь: ПГУ, 2000. - 212 с.
16. Панасенко В.В. Фазовые равновесия в тройной системе KCl - (С2Н5)2МН20 - Н2О при 30 °С [Текст] / В.В. Панасенко, Г.И. Гринь, С.А. Мазунин // Вестник НТУ «ХПИ». - 2010. - № 11. - С. 103 - 107.
17. Панасенко В.А. Растворимость в системе NaCl - (С2Н5)^Н - Н2О при 50 °С [Текст] / В.А. Панасенко, С. А. Мазунин // Журнал прикладной химии. - 2004. - Т. 77, № 11. - С. 1912 - 1913.
18. Шарло Г. Методы аналитической химии [Текст] / Г. Шарло. - М.: Химия, 19б9. - 1204 с.
19. Крешков А.П. Основы аналитической химии: учебник для студентов химико-технологических специальностей вузов: в 2-х т. [Текст] / А.П. Крешков. - М.: Химия, 197б. - Т. 2: Количественный анализ. - 45б с.
--------------------□ □-------------------------
Описано конструктивну схему та принцип роботи вібраційного електромагнітного кавітатора, який забезпечує високопродуктивне магніто-кавітаційне знезараження води. Одночасна дія магнітного та кавітаційного полів на шкідливі мікроорганізми ефективно руйнує їх оболонки, гарантуючи високий ступінь очищення води
Ключові слова: вода, кавітація, кавітаційне пола, мікробульбашка, кавітатор, окиснення, хімічна реакція
□---------------------------------------□
Описаны конструктивная схема и принцип работы вибрационного электромагнитного кави-татора, который обеспечивает высокопродуктивное магнито-кавитационное обеззараживание воды. Одновременное действие магнитного и кавитационного полей на вредные микроорганизмы эффективно разрушает их оболочки, гарантируя высокую степень очистки воды
Ключевые слова: вода, кавитация, кавитационное поле, микробульбашка, кавитатор, окисление, химическая реакци
□---------------------------------------□
The structural scheme and the principle of electromagnetic vibrational cavitator that provides the high productivity magnetic-cavity water disinfection have been described. The simultaneous action of cavitational and magnetic fields on the harmful microorganisms effectively destroyed their shells, ensuring a high degree of water purification Key words: water, cavitation, cavitation field, microbubble, cavitator, oxidation, chemical reaction --------------------□ □-------------------------
УДК534.29:бб.084
МАГНІТО-
КАВІТАЦІЙНЕ
ЗНЕЗАРАЖЕННЯ
ВОДИ
Л . І. Шевчук
Кандидат технічних наук, доцент Національний університет «Львівськая
політехніка», Інститут хімії та хімічної технології Кафедра технології органічних речовин пл. Святого Юра, 2, м. Львів, 79013, Україна
І.С. Афтаназі в
Доктор технічних наук, професор* Контактний тел.: 050-944-86-31 E-mail ivan.aftanaziv@gmail.com
О.І. Строган
Інженер І категорії *Національний університет «Львівськая
політехніка»,
Інститут математики та фундаментальних наук Кафедра нарисної геометрії та графіки вул. С. Бандери, 12, г. Львів, 79013, Україна
1. Вступ
Не зважаючи на доволі значний перелік фізико-хімічних методів очищення води від різноманітних забруднень досконалого, універсального і придатного для широкої розмаїтої гами можливих забруднень все ще не існує. Особливою мірою це стосується
біологічного забруднення води, оскільки шкідливій мікрофлорі, як правило, притаманна репродуктивна здатність, до того ж швидкоплинна в часі. Тому пошуки новітніх технологій водопідготовки, спрямовані на створення нових більш досконалих із позицій забезпечення високої якості водоочищення за умови їх придатності для промислового застосування, все ще
Е
