CC BY
51
10
Известия ДГПУ, №3, 2014
УДК 541.123.3; 543.226
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ
Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4
PHASE EQUILIBRIUM IN SYSTEM Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4
© 2014 Гасаналиев А. М., Магомедов Р. Р., Гаматаева Б. Ю. Дагестанский государственный педагогический университет
© 2014 Gasanaliev A. M., Magomedov R. R., Gamataeva B. Yu.
Dagestan State Pedagogical University
Резюме. Методами термического анализа, в частности дифференциального термического (ДТА), визуально-политермического (ВПА) и синхронного термического анализа (СТА), впервые исследованы двух- (Li2W2O7-BaWO4) и трехкомпонентная (Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4) системы. Определены, характеристики нонвариантных точек эвтектического характера, построены диаграммы состояния систем.
Abstract. The authors of the articles for the first time investigate a two-Li2W2O7-BaWO4 and three-component system Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4 by the methods of thermal analysis, in particular of the differential-thermal (DTA), visual-polythermal (VPA) and synchronous-thermal analysis (STA). They also determine the features of the non-variant points, built the diagram of the system state.
Rezjume. Metodami termicheskogo analiza, v chastnosti differencial'no-termicheskogo (DTA), vi-zual'no-politermicheskogo (VPA) i sinhronno-termicheskogo analiza (STA), vpervye issledovana dvuh-komponentnaja Li2W2O7-BaWO4 i trehkomponentnaja sistema Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4. Opredeleny harakteristiki nonvariantnyh tochek jevtekticheskogo haraktera, postroena diagramma sostojanija sistemy.
Ключевые слова: система, диаграмма, фазовое равновесие, вольфраматы лития и бария, дивольфрамат лития.
Keywords: system, diagram, phase equilibria, tungstates (wolframs) lithium and barium, lithium bi-wolframat.
Kljuchevye slova: sistema, diagramma, fazovoe ravnovesie, volframaty litija i barija bivolframat litija.
Современная химическая индустрия стимулирует развитие физико-химических исследований сложных объектов природы и техники, представляющих системы из многих компонентов, а отрасли промышленности требуют создания новых перспективных материалов на их основе, обладающих широким диапазоном эксплуатационных характеристик [4; 5]. Соли кислородсодержащих кислот (таких как вольфраматы) щелочных металлов, в частности, соли лития востребованы в качестве сред для проведения химических реакций, выращивания монокристаллов и полупроводниковых соединений, в качестве электролитов различного назначения, растворителей тугоплавких оксидов, рабочих тел тепловых аккумуляторов, флюсов для сварки и пайки, носителей для сглаживания пиковых нагрузок устройств, работающих при высоких температурах, для получения расплавов и растворителей для ядерной энергетики.
Создание материалов различного назначения обычно основывается на изучении процессов фазообразования и физикохимических свойств многокомпонентных систем.
Целью данной работы является термический анализ трехкомпонентной системы Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4, построение ее диаграммы плавкости, в том числе и в проекции на плоскость треугольника составов, определение полей кристаллизации компонентов.
Теоретический анализ систем
Треугольник составов исследуемой трехкомпонентной системы Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4 включает в себя три двухкомпонентные системы. Характеристики точек нонвариантных равновесий этих систем представлены в таблице 1, из которой видно, что исследованные ранее бинарные системы Li2WO4-BaWO4 [1], Li2WO4-Li2W2O7 [5], характеризуются эвтектическим типом
Естественные и точные науки
11
плавления, а система Li2W2O7-BaWO4 изучена нами.
Таблица 1. Характеристики точек нонва-риаитиых равновесий ограняющих элементов системы Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4
Система Характеристики НВТ Источник
Состав, мол. % Характер плавления 1пл, °С Твердые фазы
I II
U2WO4- BaWO4 91 9 ei 688 U2WO4, BaWO4 [1]
U2WO4- U2W2O7 60 40 е2 696 U2WO4, U2W2O7 [2]
Экспериментальная часть
Объектами исследования являются двух-(Li2W2O7-BaWO4) и трехкомпонентная
(Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4) системы.
Экспериментальные исследования проводили методами визуально- политермического анализа (ВПА) и дифференциального термического анализа (ДТА) на установках в стандартном исполнении [3]. Найденные нонвариантные составы подтверждали методом синхронного термического анализа (СТА). Исходные реактивы квалификации BaWO4 (ч.д.а.), Li2WO4 (х.ч.). Дивольфрамат лития (Li2W2O7) синтезирован нами твердофазным методом из равноэквивалентных количеств вольфрамата лития и оксида вольфрама (VI). Синтез проведен при температуре 900°С, в течении 50 часов. Идентификация полученного дивольфрамата лития проведено методом ДТА и рентгенофазового анализа. Все исходные вещества были предварительно обезвожены при температурах 300-350еС. Температуры плавления соответствовали справочным данным [6]. Исследования проводили в стандартных платиновых тиглях. Индифферентным веществом являлся свежепрокаленный оксид алюминия (Al2O3) марки «х. ч.». Все составы выражены в мол. %, а температура в градусах Цельсия.
Результаты и их обсуждение
Система Li2W2O7-BaWO4, является ограняющей стороной трехкомпонентной системы Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4. По результатам термического анализа выявлено, что в ней реализуется эвтектика при 18 мол. % BaWO4 с температурой плавления 780 С (табл. 2). Ликвидус системы представлен двумя полями кристаллизации, принадлежащими исходным компонентам (Li2W2O7, BaWO4) (рис. l).
Рис. 1. Диаграмма состояния системы Li2W2O7-BaWO4
Трехкомпонентная солевая система
Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4, является сечением, изучаемой нами тройной оксидной системы Li2O-BaO-WO3, и выявлена при её триангуляции.
Термический анализ фазовых равновесий в системе Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4 проведен комплексом методов при изучении составов, расположенных на восьми внутренних разрезах (рис. 2). По результатам их изучения выявлены составы и температуры точек, соответствующих пересечению их с моновариантными линиями, ограничивающими поверхности ликвидуса системы (табл. 2).
Таблица 2. Характеристика точек пересечений внутренних разрезов системы
Li2 ATO4-Li2W2OrBaWO4
№ Исходные компоненты, мол.% Добавочный компонент, мол.% t,°C Кристаллизующиеся фазы
1 10 U2W2O7 + 90 U2WO4 9 BaWO4 656 U2WO4, BaWO4
2 18 U2W2O7 + 82 U2WO4 8 BaWO4 649 U2WO4, BaWO4
3 27 U2W2O7 + 73 U2WO4 7 BaWO4 620 U2WO4, BaWO4
4 37 U2W2O7 + 63 U2WO4 6 BaWO4 612 U2WO4, BaWO4
5 45 U2W2O7 + 55 U2WO4 7 BaWO4 620 U2W2O7, BaWO4
6 55 U2W2O7 + 45 U2WO4 10 BaWO4 710 U2W2O7, BaWO4
7 70 U2W2O7 + 30 U2WO4 14 BaWO4 765 U2W2O7, BaWO4
8 6 BaWO4 + 94U2WO4 3 U2W2O7 610 Li2W2O7, U2WO4
12
Известия ДГПУ, №3, 2014
Объемную диаграмму состояния трехкомпонентной системы Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4 ограняют три диаграммы состояния бинарных систем (Li2WO4-BaWO4, Li2WO4-Li2W2O7, Li2W2O7-BaWO4). Поверхность ликвидуса характеризуется тремя полями кристаллизации, которые принадлежат исходным компонентам. Выявлено, что доминирующее поле кристаллизации принадлежит BaWO4, что связано с его высокой температурой плавления. Линии моновариантных равновесий соединяются, образуя НВТ эвтектического характера(табл. 3).
Таблица 3. Характеристики НВТ системы Li2WO4-Li2W2OrBaWO4
Характеристики НВТ
Система Состав, мол. % Характер плавления 1пл, °С Твердые фазы
I II III
U2WO4- 60 35 5 Е 602 U2WO4,
U2W2O7- U2W2O7, Ba
BaWO4 WO4
Рис. 2. Проекция поверхности кристаллизации системы Li2wO4-Li2W2OrBaWO4 на треугольник составов
LljWjO,
745"
740°
Рис. 3. Объемная диаграмма состояния трехкомпонентной системы Li2WO4-Li2W2OrBaWO4
Полученные результаты экспериментального изучения фазовых равновесий в системах Li2W2O7-BaWO4, Li2WO4-Li2W2O7-BaWO4 перспективны для усовершенствования химической и электрохимической технологии получения вольфрама, его литиевых бронз, а также для разработки и усовершенствования новых прогрессивных и технологических вольфраматных электролитов. Результаты термического анализа позволяют сделать вывод о целесообразности использования расплавов изученных систем для химико-термической обработки металлов при 600-780°С, что существенно ниже температур плавления индивидуальных компонентов и предлагаемых в литературе электролитов.
Литература
1. Айвазова А. М. Объемные изображения при исследовании фазовых равновесий в МКС. Автореф. дис. ... канд. хим. наук. Махачкала. 1999. 20 с. 2. Богодухова Н. А., Дробашева Т. И., Бухалова Г. А., Haerman. F.2. //Arong. A//g. Chem. 1929. V. 177. P. 145. 3. Егунов В. П. Введение в термический анализ. Самара: ПО «СамВен», 1996. 270 с. 4. Делимарский Ю. К., Барчук Л. П. Применение солевых
расплавов. М., 1985. 327 с. 5. Тарасова К. П., Назаров Б. А., Есина Н. О. // Тр. Института электрохимии УНЦ АН СССР. 1974. Вып. 21. С. 61-65. 6. Термические константы веществ: Справочник / под ред. Глушко В. П. М. : ВИНИТИ, 1981. Вып. Х. Ч. 1. 300 с.
References
1. Aivazova A. M. three-dimensional images in the study of phase equilibria in the ISS. Abstract. dis. ... Candidate of Chem. Sciences. Makhachkala. 1999. 20 p. 2. Bogodukhov N. A., Drobysheva T. I., Buhalova G. A. Haerman. F. 2. //Arong. A//g. Chem. 1929. V. 177. P. 145. 3. Eganov B. N. Introduction to thermal analysis. Samara: "Sapsan", 1996. 270 p. 4. Delimarsky Y. K., Barchuk L. P. Application of molten salt. M.,
1985. 327 p. 5. Tarasov K. P., Nazarov B. A., Esin N. O. Proc. Institute of electrochemistry UNTS an SSSR. 1974. Vol. 21. P. 61-65. 6. Thermal constants of substances: a Handbook / edited by Glushko B. N. M. :
VINITI, 1981. Vol. X. 1. 300 p.
Естественные и точные науки
13
Literatura
1. Ajvazova A. M. Ob#emnye izobrazhenija pri issledovanii fazovyh ravnovesij v MKS. Avtoref. dis. ...kand. him. nauk. Mahachkala. 1999. 20 s. 2. Bogoduhova N. A., Drobasheva T. I., Buhalova G. A., Haerman. F.2. //Arong. A//g. Chem. 1929. V. 177. S. 145. 3. Egunov V. P. Vvedenie v termicheskij analiz. Samara: PO «SamVen», 1996. 270 s. 4. Delimarskij Ju. K., Barchuk L. P. Primenenie solevyh rasplavov. M., 1985. 327 s. 5. Tarasova K. P., Nazarov B. A., Esina N. O. // Tr. Instituta jelektrohimii UNC AN SSSR. 1974. Vyp. 21. S. 61-65. 6. Termicheskie konstanty veshhestv: Spravochnik / pod red. Glushko V.P. M.: VINITI,
1981. Vyp. Х. Ch. 1. 300 s.
Статья поступила в редакцию 20.06.2014 г.
УДК 543.3
ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ г. МАХАЧКАЛА
HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS OF DRINKING WATER IN MAKHACHKALA
© 2014 Муртазалиева М. К., Османов Х. А., Абакаргаджиева П. Р. Дагестанский государственный педагогический университет
© 2014 Murtazalieva M. K., Osmanov H. A., Abakargadzhieva P. R.
Dagestan State Pedagogical University
Резюме. В статье приводятся результаты гидрохимических исследований питьевой воды, поступающей в г.Махачкала по каналу Октябрьской революции. Пробы воды брались в начале канала, в конце канала (в месте впадения в водохранилище) и после прохождения очистных сооружений - из городского водопровода. Показано, что многие гидрохимические показатели в начале канала и его конце сильно отличаются - ухудшаются цвет воды, запах, мутность, многократно повышается содержание аммиака, фенолов, СПАВ, сульфатов, хлоридов, нитратов. Это связано с городским участком канала, который загрязняется бытовыми отходами, строительным мусором, а также сточными водами различных организаций.
Abstract. The authors of the article give the results of hydrochemical analysis of the drinking water, flowing into Makhachkala through the October Revolution Channel. The tests were taken at the beginning of the channel (in the place of the flowing into the water reservoir) and after going through the sewage from the city water pipeline. They show that many hydrochemical data in the beginning of the channel and in its end are differ a lot from each other: the water colour, its smell, turbidity get worse, the content of ammonia, phenols,detergents, sulphates, chlorides, nitrates is increased greatly. It is connected with the city part of the channel, polluted with domestic and building wastes, as well as waste waters from the various enterprises.
Rezjume. V stat’e privodjatsja rezul'taty gidrohimicheskih issledovanij pit’evoj vody, postupajushhej v g.Mahachkala po kanalu Oktjabr’skoj revoljucii. Proby vody bralis’ v nachale kanala, v konce kanala (v meste vpadenija v vodohranilishhe) i posle prohozhdenija ochistnyh sooruzhenij - iz gorodskogo vodopro-voda. Pokazano, chto mnogie gidrohimicheskie pokazateli v nachale kanala i ego konce sil'no otlichajutsja -uhudshajutsja cvet vody, zapah, mutnost’, mnogokratno povyshaetsja soderzhanie ammiaka, fenolov, SPAV, sul'fatov, hloridov, nitratov. Jeto svjazano s gorodskim uchastkom kanala, kotoryj zagrjaznjaetsja bytovymi othodami, stroitel’nym musorom, a takzhe stochnymi vodami razlichnyh organizacij.
Ключевые слова: питьевая вода, р. Сулак, канал Октябрьской революции, гидрохимические показатели, анаэробная среда, система питательного водоснабжения, загрязняющие вещества.
Keywords: drinking water, the Sulak river, October Revolution Channel, hydrochemical data, anaerobic environment, feeding water supply system, polluting substances.
Klyuchevye slova: pit’evaya voda, r. Sulak, kanal Oktyabr’skoy revolyutsii, gidrohimicheskie pokazateli, anaerobnaya sreda, sistema pitatel’nogo vodosnabzheniya, zagryznyayuschie veschestva.
