CC BY
10
Химические науки / Chemical Science Оригинальная статья / Original Article УДК 541.123.3; 543.246 DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-3-19-23
Фазовая диаграмма солевой композиции системы LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2
© 2018 Расулов А. И. 1, Гаматаева Б. Ю. 1, Гасаналиев А. М. 1, Мамедова А. К. 2
1 Дагестанский государственный педагогический университет, Махачкала, Россия; e-mail: [email protected]; [email protected]; abdulla.gasanaliev @mail.ru 2 Муниципальное бюджетное образовательное учреждение СОШ № 34 Махачкала, Россия; e-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ. Цель. Изучение фазового комплекса хлорид-нитратной солевой композиции, для выявления эффективных низкоплавких теплоаккумулирующих материалов (ТАМ) для обратимого аккумулирования тепла. Метод. Методом синхронного термического анализа изучена фазовая диаграмма солевой композиции, определены состав и температура кристаллизации точек нонвариантного равновесия (НВТ). Результаты. Определены состав и температура плавления низкоплавких солевых композиций. Вывод. Получены составы солевой композиции перспективных в области обратимого аккумулирования тепла.
Ключевые слова: метод, система, эвтектика, диаграмма, фаза, солевая композиция.
Формат цитирования: Расулов А. И., Гаматаева Б. Ю., Гасаналиев А. М., Мамедова А. К. Фазовая диаграмма солевой композиции системы и^-КС1_-8гС1_2-8г(1\Юз)2 // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2018. Т. 12. № 3. С. 1923. 001: 10.31161/1995-0675-2018-12-3-19-23
Phase Diagram for the Salt Composition of System LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2
© 2018 Abutdin I. Rasulov. 1, Bariyat Yu. Gamataeva 1, Abdulla M. Gasanaliev 1, Aida K. Mamedova 2
1 Dagestan State Pedagogical University, Makhachkala, Russia; e-mail: [email protected]; [email protected]; abdulla.gasanaliev @mail.ru 2 Municipal Budgetary Educational Institution Secondary School No. 34, Makhachkala, Russia; e-mail: [email protected]
ABSTACT. Aim. The study of phase complex of the chloride-nitrate salt composition to identify effective low-melting heat-storing materials (HSM) for reversible storage heat. Method. The phase diagram for the salt composition was studied by the method of simultaneous thermal analysis. It is defined the composition and crystallization temperature of nonvariant equilibrium points (NEP). Results are given for the structure and melting point of low-melting salt compositions. Conclusion. The promising salt compositions in the field of reversible heat storage were obtained.
Keywords: method, system, eutectic, diagram, phase, salt composition.
For citation: Rasulov A. I., Gamataeva B. Yu., Gasanaliev A. M., Mamedova A. K. Phase Diagram for the Salt Composition of System LiCL-KCL-SrCL2-Sr(NO3)2. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2018. Vol. 12. No. 3. Pp. 19-23. DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-3-19-23 (In Russian)
Введение
В условиях глобализации экономики синтез новых материалов с заданными свойствами выходит на новый уровень,
происходит существующих возможность использования
усовершенствование технологий, что дает для комплексного
сырья, сберегающего энергетические и трудовые ресурсы.
Одним из основных характеристик для разработки новых композиционных материалов является диаграммы состояния многокомпонентных систем. Данная работа посвящена изучению фазовой диаграммы четырехкомпонентной хлорид -нитратной солевой композиции, для выявления эффективных низкоплавких ТАМ.
Материалы и методы
В эксперименте были использованы соли марки «ХЧ». Соли предварительно сушились в сушильном шкафу SPT 200 при пониженном давлении и при постепенном повышении температуры до 350-400 оС в течение 15-20 ч.
Изучение фазовых взаимоотношений проводили на установке синхронного термического анализатора, модификации STA 409PC (термоанализатор),
выпущенного германской фирмой «NETZSCH».
Результаты и обсуждение
Исследование диаграммы плавкости солевой композиции системы LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 проводили на синхронном термическом анализаторе [1].
Для изучения фазового комплекса четырехкомпонентной хлорид-нитратной солевой композиции (рис. 1) с применением приемов проективной геометрии [2] выбрано двухмерное политермическое сечение АВС в поле кристаллизации нитрата стронция.
Вершинам псевдотрехкомпонентной системы АВС соответствуют составы:
А - 50 мол. % нитрата стронция + 50 мол. % хлорида калия;
В - 50 мол. % нитрата стронция + 50 мол. % хлорида лития;
С - 50 мол. % нитрата стронция + 50 мол. % хлорида стронция. (рис. 2).
Плоскость двухмерного политермического сечения АВС находится в поле кристаллизации Sr(NO3)2, в соответствии с требованиями проекционно-
термографического метода, так как у него наибольшее поле кристаллизации в фазовом комплексе данной солевой композиции. Из вершины нитрата стронция на стороны двухмерного политермического сечения АВС спроецированы точки эвтектического и перитектического фазовых равновесий (Еп; Е12; Р9; Е3).
SI(NQb) 2
ею
490
LiCI
(610)
е4-544
Рис. 1. Фазовая диаграмма системы
1°С
400 -
370
330 330
300 "
к
50<ЩЫ03)2
15%Ш2
35%Ш
к Ж ж х _______
^ Ж+8г(Ш3)2 + КС1
Ж + 8г(Ш3)2 + 8гС12
Ж + 8<да3)2 ч/ + 81СГ2+КС1 N р= Ж+81<КОз)2 + SгCI2+3KCI•2Sr(NOз)2 / \_\ = / Ж+8г(Юз)2
\ ---+ 8гС12 + ПС1
Sr(NOз)2 + SrCI2 + 3КС1^г(Шз^С1
1°С
380
338
-300
ь
0 3 6 9 12 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
50<ЩЫ0з)2
15%8гС12
35%ыа
Мол. %
Рис. 2. Диаграмма состояния политермического разреза КЬ
81(Ю!)2-50%
8102-50% , С
Е11
328
81(Ю!)2-50% К3-5С% А
Р9 л 400
Е3 280
a(^o)2-50/ ЫС1-50%
Рис. 3. Расположение разрезов в политермическом сечении
1°С
400 —
390
370
300—1
275 250
Sr(NO3 )2 + SrCI2+KCI+3KCI•2Sr(NO3)2
Sr(NO3 )2 + SrCI2+LiCI+3KCI•2Sr(NO3)2 -1-1-1-1-1-1-
8.
50 45 40 35 30 28 25 22 20
Мол. %
Рис. 4. Диаграмма состояния лучевых разрезов 8г^О3)2 ^ £ ^г и 8г^О3)2 ^ Р ^Р
Таблица
Характеристики НВТ системы ЫС1-КС1-8гС12-8г^О3)2
Обозначения 1,°е Состав, мол. %
НО! КО1 БГО!2 БГ(МОз)2
£1 250 55 21 1 23
Р 275 56 16 3 25
Для определения вторичных проекций точек нонвариантного равновесия в фазовом комплексе солевой композиции исследуемой системы в плоскости двухмерного политермического сечения АВС был выбран одномерный политермический разрез КL, вершинам которого соответствуют составы: К - 50 мол. % нитрата стронция + 15 мол. % хлорида стронция + 35 мол. % хлорида калия;
Ь - 50 мол. % нитрата стронция + 15 мол. % хлорида стронция + 35 % хлорида лития (рис. 2).
Изучением составов солевых композиций разреза КЬ за счет уменьшения содержания КС1 и соответствующего повышения мольного содержания ЬЮ при неизменном соотношении нитрата и хлорида стронция (50%8г(Ш3)2 и 15% 8гС12), построена диаграмма с координатами 8= и Р=, которые являются вторичными проекциями эвтектики и перитектики (рис. 2).
Содержание ЫС1, КС1 и 8гС12 точках (8 ) и (Р ) при неизменном соотношении 50%8г(К03)2 определяли уменьшением содержания хлорида стронция по лучевым разрезам (рис. 3) в направлении нонвариантных равновесий.
Состав точек нонвариантного равновесия (четверная эвтектика и перитектика) выявляли по пересечению линий первичной кристаллизации 8г(к03)2 с линией четвертичной кристаллизации.
Характеристики по нонвариантным точкам солевой композиции системы ЫС1-КС1-8гС12-8г(К03)2 даны в табл.
Заключение
Объемы кристаллизаций в тетраэдре хлорид-нитратной солевой композиции распределены между всеми компонентами и бинарными соединениями, однако наибольшая область принадлежит нитрату стронцию, благодаря которому основные политермические разрезы выбраны в его
объеме, что позволило определить проекции многих НВТ систем.
Выявлен состав двух композиций нонвариантного равновесия эвтектического и перитектического характеров плавления с
1. Альмяшев В. И., Гусаров В. В. Термические методы анализа: Учеб. пособие. СПб: ГЭТУ (ЛЭТИ), 1999. 40 с.
2. Гасаналиев А. М., Расулов А. И., Гаматаева Б. Ю., Мамедова А. К. Фазовый комплекс
1. Al'myashev V. I., Gusarov V. V. Termicheskie metody analiza: Ucheb. posobie [Thermal analysis methods]. Saint Petersburg, GETU (LETI) Publ., 1999. 40 p. (In Russian)
2. Gasanaliev A. M., Rasulov A. I., Gamataeva B. Yu., Mamedova A. K. Phase complex of the
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Расулов Абутдин Исамутдинович,
кандидат химических наук, доцент кафедры химии, факультет биологии, географии и химии, Дагестанский государственный педагогический университет (ДГПУ), Махачкала, Россия; e-mail:
abutdin.rasulov@mail. ru
Гаматаева Барият Юнусовна, доктор химических наук, профессор кафедры химии, факультет биологии, географии и химии, ДГПУ, Махачкала, Россия; e-mail: [email protected]
Гасаналиев Абдулла Магомедович, доктор химических наук, профессор кафедры химии, факультет биологии, географии, химии, ДГПУ, Махачкала, Россия; e-mail: abdulla.gasanaliev @mail.ru
Мамедова Аида Кафлановна, кандидат химических наук, учитель химии МБОУ «СОШ № 34», г. Махачкала, Россия; e-mail: abutdin.rasulov@mail. ru
температурами плавления 250 и 275 С соответственно. Выявленные составы являются перспективными
фазопереходными материалами.
четырехкомпонентной системы NaCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 и физико-химические свойства эвтектической смеси // Журнал физической химии. 2012. Т. 86. № 2. С. 1-8.
four-component system NaCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 and physicochemical properties of the eutectic mixture. Zhurnal fizicheskoy khimii [Physical Chemistry Journal]. 2012. Vol. 86. No. 2. Pp. 1-8. (In Russian)
THE AUTHORS INFORMATION Affiliations
Abutdin I. Rasulov, Ph.D (Chemisty), associate professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, Dagestan State Impact Pedagogical University (DSPU), Makhachkala, Russia; e-mail: abutdin.rasulov@mail .ru
Bariyat Yu. Gamataeva, Doctor of Chemistry, professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, DSPU, Makhachkala, Russia; email: [email protected]
Abdulla M. Gasanaliev, Doctor of Chemistry, professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, DSPU, Makhachkala, Russia; email: abdulla.gasanaliev @mail.ru
Aida K. Mamedova, Ph.D (Chemisty), Chemistry teacher, Municipal Budgetary Educational Institution Secondary School No. 34, Makhachkala, Russia; e-mail: [email protected]
Литература
References
Принята в печать 03.09.2018 г.
Received 03.09.2018.
