CC BY
14Том 7
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Химия
Вып. 4
УДК 661.321:541.123
DOI: 10.17072/2223-1838-2017-4-502-514
М.П. Зубарев
Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия
ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ В КВАЗИЧЕТВЕРНОЙ СИСТЕМЕ KCl - NaHCO3 - Si(76 % мас. (СзШ^ШО, 24% мас. NaCl) - H2O ПРИ 10°С
Исследована растворимость в квазичетверной системе ЫаНСОз - KCl - Si(76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24% мас. NaCl) - H2O при 10°С. Определен ход линий моновариантных равновесий, проведено исследование дивариантных равновесий в системе KCl - NaCl -(C2Hs)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O при 10°С путем построения двух первичных разрезов. Данные по растворимости в системе использованы для определения оптимальных концентрационных условий получения NaHCOi из сильвинита, диэтиламина, диоксида углерода при мольном соотношении диэтиламина и хлорида натрия равном 0,63.
Ключевые слова: водно-солевые системы; прогностический метод изучения; сильвинит; сода; поташ; диэтиламин; оптимальные условия синтеза
M.P. Zubarev
Perm State University, Perm, Russia
STUDY OF SOLUBILITY IN THE QUASI-TERNARY KCl - NaHCO3 - Si(76 % wt (C2HO2NH2CI,
24% wt NaCl) - H2O SYSTEM AT 10°С
The solubility in the quasi-ternary KCl - NaHCO3 - Si(76 % wt (C2Hs)2NH2Cl, 24% wt NaCl)
- H2O system and contouring systems has been studied. The compositions of monovariant and divariant solutions vas determined. Solubility data in the system has used been for determine the optimal conditions of obtaining the sodium hydrocarbonate from sylvite, diethylamine, carbon dioxide at 0.63 molar ratio diethylamine and sodium chloride.
Keywords: water-salt systems; predictive method for studying; sylvinite; soda; potash; diethylamine; the optimal synthesis conditions
© Зубарев М.П., 2017
Введение
Приоритетным направлением развития науки в настоящее время является разработка безотходных и малоотходных технологий. Не менее важной является проблема глубокой и комплексной переработки минерального сырья, в частности утилизация хлорида натрия в производстве соды.
В Пермском крае на базе Верхнекамского месторождения калийных солей
осуществляется добыча и переработка сильвинита с целью получения хлорида калия, который в основном используется в качестве минерального удобрения. Но неэффективность существующей схемы переработки порождает многочисленные технологические, экологические и экономические проблемы, так как основным способом разделения хлоридов калия и натрия сильвинита является флотационный метод. При этом получается хлорид калия низкого качества, а большая часть хлорида натрия, загрязненного флотоагентами, идет в отвал, вызывая загрязнение окружающей среды.
Некоторая часть этого хлорида натрия затем используется для получения соды по методу Сольве, для которого также характерны крупнотоннажные отходы.
На кафедре неорганической химии Пермского государственного университета была предложена схема глубокой комплексной переработки сильвинита на соду и поташ, внедрение которой позволило бы решить многие экологические проблемы.
Для получения индивидуальных солей необходимо вести процессы в областях их кристаллизации. Именно диаграмма растворимости позволяет определить концентрационные условия кристаллизации той или иной твердой фазы.
Физико-химической основой предложенного способа получения соды и поташа из сильвинита, диэтиламина и углекислого газа является растворимость в пятерной взаимной водно-солевой системе K+, Na+, (C2ft)2NH2+ // HCO3", Cl- - H2O (1). Настоящее исследование посвящено изучению разрезов системы KCl -NaCl - (C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O, которая является частью пятерной взаимной системы, а также определению оптимальных
концентрационных условий получения гидрокарбоната натрия из смеси хлоридов натрия и калия (сильвинита), диоксида углерода и диэтиламина при различных соотношениях исходных компонентов: от избытка хлорида натрия до
стехиометрического соотношения хлорида
натрия и диэтиламина. Нонвариантные и моновариантрые равновесия в системе были изучены ранее [1-4].
Исследование растворимости в системе проводили прогностическим методом. Основным методом определения состава равновесной твердой фазы являлся видоизмененный метод остатков [5, 6]. Поскольку в процессе насыщения гидрокарбонат натрия в растворе подвергается частичной декарбонизации, опыты
производили в токе диоксида углерода. Исходную навеску помещали в сосуд, снабженный термостатируемой рубашкой, механической мешалкой и приспособлением для барботирования диоксида углерода.
Установление равновесия определяли по постоянству трех измерений показателя преломления насыщенного раствора, производимых с интервалом 30 мин на рефрактометре RL1. Плотность раствора определяли пикнометрическим методом. Плотность и показатель преломления использовались в качестве дополнительных параметров, позволяющих следить за изменением концентрации каждого из ионов в насыщенном растворе на линии моновариантного равновесия и которые служат критерием отброса возникших случайно ошибок в аналитических определениях.
Содержание ионов натрия и калия в насыщенных растворах определяли пламенно-фотометрическим методом. Определение содержания хлорид-ионов проводили аргентометрическим потенциометрическим титрованием. Содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов определяли прямым потенциометрическим ацидометрическим титрованием [2,3,5]. Концентрацию иона диэтиламмония вычисляли, используя уравнение ионного баланса.
Экспериментальная часть
Изотерма растворимости квазичетверной системы NaHCÜ3 - KCl - Si (76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24% мас. NaCl) - H2O построена по данным о растворимости в оконтуривающей тройной системе NaHCÜ3 -KCl - H2O, а также в оконтуривающих квазитройных системах KCl - S9- H2O и NaHCÜ3 - S9 - H2O. Тройная система NaHCÜ3 - KCl - H2O описана ранее [2, 3]. Изотермы растворимости оконтуривающих квазитройных систем KCl - Si- H2O и NaHCÜ3 - Si-
H2O построены по данным растворимости в системах KCl - NaCl - ^ft^N^Cl - H2O и NaCl - NHCO3 - (C2H5)2NH2Cl - H2O с использованием математической модели изотермы растворимости четверной взаимной водно-солевой системы [7].
Поверхность кристаллизации гидрокарбоната натрия исследована путем изучения двух разрезов, исходящих из вершины кристаллизации гидрокарбоната натрия: NaHCO3 - S2( 69,3 % мас. (C^fcNHzCl, 21,9 % мас. NaCl, 8,8 % мас. KCl) - H2O и NaHCO3 -S3( 56,2 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 17,8 % мас. NaCl, 26,0 % мас. KCl) - H2O. Для определения структуры фазовых областей разрезов использовали данные по растворимости в пятерной системе KCl - NaCl - NaHCO3 -(C2H5)2NH2Cl - H2O [2, 3]
Изотерма растворимости разреза NaHCO3 -KCl - Si - H2O построена на основании исследований моновариантных и ди-вариантных равновесий (путем исследования вторичных разрезов) в данном разрезе, а также по экспериментальным данным по растворимости в нонвариантных точках и линиях моновариантного равновесия в системе KCl - NaCl - (C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O [2,3].
Данные исследований моновариантных равновесий в разрезе KCl - NaHCO3 - S9 - H2O при 10°С приведены в табл. 1 и рис. 1. На рис. 1 изображена комбинированная проекция изотермы растворимости данного разреза. На изотерме растворимости выявлены следующие поверхности - обширная поверхность кристаллизации гидрокарбоната натрия, поверхность кристаллизации хлорида калия, слабовыраженная поверхность кристаллизации хлорида натрия. Определен ход моновариантных линий двойного насыщения относительно солей гидрокарбоната натрия и хлорида калия, хлоридов калия и натрия, хлорида и гидрокарбоната натрия.
На рис. 3 показана удовлетворительная зависимость результатов аналитических определений содержания ионов в насыщенном растворе, плотности и показателя преломления в экспериментальных точках от состава (содержания хлорид-ионов). Исправленные значения содержания ионов натрия в насыщенных растворах, исходя из содержания хлорид- и гидрокарбонат-анионов, катионов калия и соотношения солей в конкретном условном компоненте, не превышают ошибок аналитических определений.
NaHCO3 (4)
KCl (0) мольн. % S1
Рис. 1. Перспективная проекция изотермы в квазичетверной системе NaHCO3 - KCl - S1- H2O при 10°С
Таблица 1
Растворимость в квазичетверной системе KCl - NaHCO3 - Si - H2O при 10°С
№ п/п Плотность, Г/мл 10 nD Состав насыщенного раствора, % мас, Твердая фаза
KCl NaCl Et2NH2Cl NaHCO3 H2O
1 1,202 1,3730 21,9 - - 6,3 71,9 NaHCO3+KCl
2 1,153 1,3770 17,6 1,6 5,0 4,2 71,6
3 1,115 1,3816 13,3 3,4 10,9 2,5 69,8
4 1,096 1,3875 8,3 5,6 17,9 1,4 66,8
5 1,097 1,3944 4,7 7,4 23,6 0,88 63,3
6 1,106 1,4012 3,7 9,2 29,1 0,43 57,5 NaHCO3+KCl+ NaCl
7 1,095 1,3985 - 9,9 31,3 0,35 58,5 NaHCO3 + NaCl
8 1,125 1,3976 3,3 9,5 30,0 - 57,3 KCl+ NaCl
D
1.405 1.400 1.395 1.390 1.385 1.380 1.375 1.370
M
K /
e04 J
2.5
3.0
3.5 4.0 4.5 5.0
С1-,моль/кг
2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
С1-,моль/кг
K+, моль/кг 3.5
e04 а
\_K
_ A
Na+.моль/кг 1.8
*\A
/K
4.5 5.0
Cl, моль/кг
5.0
Cl ,моль/кг
НС03-,моль/КГ
0.8
3.0
1.6
2.5
1.4
2.0
1.2
1.5
1.0
1.0
0.5
0.8
0.0
0.6
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
2.5
3.0
3.5
4.0
Рис. 2. Зависимость концентрации ионов и физических свойств раствора от состава квазичетверной системы NaHCO3 - KCl -S1 - H2O при 10°С
Данные по растворимости в разрезе NaHCO3 - S2- H2O представлены в табл. 2 и изображены на рис. 3, 4. На изотерме растворимости разреза NaHCO3 - S2 - H2O (рис. 3) изображены составы следующих характерных точек:
1) A - экспериментальная точка на линии тройного насыщения относительно гидрокарбоната натрия и хлоридов натрия и калия в пятерной системе KCl - NaCl -(C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O;
2) D - вычисленная по экспериментальным данным точка на поверхности кристаллизации хлорида калия в системе KCl - NaCI -(C2H5)2NH2CI - H2O;
3) B - точка пересечения предельной ноды, соединяющей смесь твердых хлоридов натрия и калия с четверным эвтоническим раствором, насыщенным относительно гидрокарбоната натрия, хлоридов натрия, калия, диэтиламмония в системе KCl - NaCl -(C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O;
4) С - точка пересечения предельной ноды, соединяющей смесь твердых хлоридов натрия и калия с трояконасыщенным относительно хлоридов натрия, калия и диэтиламмония раствором в системе KCl - NaCl -(C2H5)2NH2Cl - H2O;
На изотерме растворимости разреза №НСОз - S2 - Н2О выявлены следующие поля и фазовые области:
1) поле ненасыщенных растворов Н2О-Л4-Л^-ШО;
2) поле кристаллизации гидрокарбоната натрия ШШОз-Я4-Л- NaHCOз;
3) квазиполе кристаллизации хлорида калия F-Л-D-F ;
4) трехфазная область (квазиполе) совместного существования насыщенного раствора и кристаллов хлорида натрия и калия Л-Б-С^;
5) квазиполе совместного существования насыщенного раствора, кристаллов гидрокарбоната натрия, хлоридов калия и натрия №НСОз-Л-Б- №НСОз;
6) четырехфазная область (квазиполе) совместного существования насыщенного раствора и кристаллов хлоридов калия, натрия и диэтиламмония S2-Б-C-Slo;
7) пятифазная область (квазиполе) совместного существования кристаллов гидрокарбоната натрия, хлоридов калия, натрия, диэтиламмония и четверного эвтонического раствора, насыщенного относительно этих солей №НСОз -Б- S2 -№НСОз.
Таблица 2
Растворимость в разрезе ШНСОз - S2 - Н2О при 10°С
№ п/п Плотность, г/мл 10 ^ Состав насыщенного раствора, % мас. Твердая фаза
КС1 №С1 Et2NH2C1 №ЫСО3 Ы2О
1 1,054 1,3488 - - - 7,3 92,7 NaHCOз
2 1,051 1,3528 0,47 1,2 3,7 5,9 88,8
3 1,056 1,3668 1,6 3,9 12,5 2,7 79,3
4 1,064 1,3770 2,1 5,3 16,7 1,8 74,0
5 1,080 1,3909 2,9 7,1 22,6 0,84 66,5
6 1,106 1,4012 3,7 9,2 29,1 0,43 57,5 KC1+NaЫCOз
7 1,143 1,3835 3,7 9,2 29,3 - 57,7 КС1
На рис. 4 показана удовлетворительная зависимость результатов аналитических определений содержания ионов в насыщенном растворе, плотности и показателя преломления в экспериментальных точках от состава (содержания хлорид-ионов). Исправленные
значения содержания ионов натрия в насыщенных растворах, исходя из содержания хлорид- и гидрокарбонат-ионов и соотношения солей в конкретном условном компоненте, не превышают ошибок аналитических
определений.
н2о
(С2Ы5)^Ы2С1 +
ка+ша (6)
0 20
шысо3
40 60
% мас.
80
Рис. 3. Перспективная проекция изотермы растворимости разреза МаЫСОэ - S2 - Ы2О при 10°С
1.41 1.40 -1.39 -1.38 -1.37 -1.36 -1.35 -1.34
A
]f
0.8
0.6
0.2
0
5 6
Cl, моль/кг
5 6
Cl ,моль/кг
К+,моль/кг 0.6
Na+.моль/кг 1.8
1.6 -
1.0 -
A
/ F
4 -5
Cl ,моль/кг
5
Cl ,моль/кг
р,г/мл 1.16
5 6
Cl ,моль/кг
Рис. 4. Зависимость концентрации ионов и физических свойств раствора от состава системы
N аНСОз - S2 - Н2О при 10°С
Данные по растворимости в квазитройной системе №НСОз - Sз- Н2О представлены в табл. з и изображены на рис. 5, 6. На изотерме растворимости квазитройной системы NaHCOз-Sll-H2O (рис. 5) изображены составы следующих характерных точек:
1) G - экспериментальная точка на линии двояконасыщеных относительно гидрокарбоната натрия и хлорида калия
растворов в системе KCl-NaCl-(C2H5)2NH2Cl-NaHCO3-H2O;
2) F - вычисленная по экспериментальным данным точка на поверхности кристаллизации хлорида калия в системе KCl - NaCl - ^ft^N^Cl - H2O.
3) B - точка пересечения предельной ноды, соединяющей смесь твердых хлоридов натрия и калия с четверным эвтоническим раствором, насыщенным относительно
HCOз",моль/кг
1.0
0.4
0.0
0
2
3
4
2
3
4
1.4
1.2 -
0.8
0
2
3
4
0
2
3
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
0
2
3
4
гидрокарбоната натрия, хлоридов натрия, калия, диэтиламмония в системе KCl - NaCl -(C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O;
4) С - точка пересечения предельной ноды, соединяющей смесь твердых хлоридов натрия и калия с трояконасыщенным относительно хлоридов натрия, калия, диэтиламмония раствором в системе KCl -NaCl - (C2H5)2NH2Cl - H2O;
5) L - точка пересечения предельной ноды, соединяющей смесь твердых гидрокабоната натрия, хлоридов натрия и калия с точкой на линии трояконасыщенных растворов относительно гидрокарбоната натрия, хлоридов натрия, калия в системе KCl
- NaCl - (C2H5)2NH2Cl - NHCO3 - H2O;
6) D - точка пересечения с плоскостью разреза ноды, исходящей из точки на линии двояконасыщенных относительно хлоридов натрия и калия растворов в системе KCl - NaCl
- (C2H5)2NH2Cl - H2O к смеси хлоридов калия и натрия.
На изотерме растворимости разреза NaHCO3 - S3 - H2O выявлены следующие поля и фазовые области:
1) поле ненасыщенных растворов H2O-R4 -
G-F-H2O;
2) поле кристаллизации гидрокарбоната натрия №ЫСОз-Д4-О-№ЫСОз;
3) квазиполе кристаллизации хлорида калия О^^^;
4) трехфазная область (квазиполе) совместного существования насыщенного раствора и кристаллов гидрокарбоната натрия и хлорида калия ШЫСОз-О^-^ЫСОз;
5) область совместного существования насыщенного раствора и кристаллов хлорида натрия и хлорида калия L-B-C-D;
6) четырехфазная область (квазиполе) совместного существования насыщенного раствора и кристаллов гидрокарбоната натрия, хлорида калия и натрия №ЫСОз^-В-№ЫСОз;
7) квазиполе кристаллизации хлорида диэтиламмония, хлорида калия и натрия Sз-B-С^п;
8) пятифазная область (квазиполе) совместного существования кристаллов гидрокарбоната натрия, хлоридов калия, натрия, диэтиламмония и четверного эвтонического раствора, насыщенного относительно этих солей №ЫСОз-В^з-NaЫCOз.
(C2H5)2NH2Cl + + KCl+NaCl (7)
0 20 NaHCO3
40 60
% мас.
80
100 S3
Рис. 5. Перспективная проекция изотермы растворимости разреза №ЫСОз - Sз - Ы2О при 10°С
На рис. 6 показана удовлетворительная зависимость результатов аналитических определений содержания ионов в насыщенном растворе, плотности и показателя преломления в экспериментальных точках от состава (содержания хлорид-ионов). Исправленные
значения содержания ионов натрия в насыщенных растворах, исходя из содержания хлорид- и гидрокарбонат-ионов и соотношения солей в конкретном условном компоненте, не превышают ошибок аналитических
определений.
I ю
1.39
1.36
1.35
1.34
НСОз-,моль/кг 1.0
0.6 -
0.4 -
0.0 -
45
С1 , моль/кг
4 5
С1 ,моль/кг
К+,моль/кг 1.4
1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.0 -
у ?
У G
Р4 ^
№+,моль/кг 1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
4 5
С1 , моль/кг
С1 , моль/кг
р,г/мл 1.16
1.14 -
1.12 -
1.10 -
1.08 -
1.06 -
1.04
0 1 2 3 4 5
С1 ,моль/кг
Рис. 6. Зависимость концентрации ионов и физических свойств раствора от состава системы
NaHCOз - Вц - Н2О при 10°С
R
0.8
1.38
1.37
G
0.2
F
0
2
3
0
2
3
0
2
3
4
0
2
3
Таблица 3
Растворимость в разрезе NaHCO3 - S3 - H2O при 10°С
№ п/п Плотность, г/мл 10 nD Состав насыщенного раствора, % мас. Твердая фаза
KCl NaCl Et2NH2Cl NaHCO3 H2O
1 1,054 1,3438 - - - 7,3 92,7 NaHCO3
2 1,063 1,3525 1,5 1,0 3,2 6,0 88,2
3 1,068 1,3600 3,0 2,1 6,6 4,8 83,5
4 1,076 1,3680 4,7 3,2 10,2 3,6 78,3
5 1,083 1,3760 6,3 4,3 13,6 2,4 73,5
6 1,096 1,3875 8,3 5,6 17,9 1,4 66,8 KCl+NaHCO3
7 1,143 1,3835 9,6 6,5 20,7 - 63,2 KCl
На рис. 7 изображена комбинированная проекция изотермы растворимости
квазичетверной системы NaHCO3 - KCl - Si (76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24 % мас. NaCl) -
Н2О с нанесенными изогидрическими линиями. Содержание воды на изогидрической линии указано в квадратных скобках.
NaHCO3 (4)
0 20
KCl (0)
40 60
мольн. %
100
S,
Использование данных о растворимости для технологических прогнозов.
Данные о растворимости в разрезе NaHCO3
- KCl - Si - H2O при 10оС могут быть использованы для расчета коэффициента утилизации иона натрия при получении гидрокарбоната натрия из смеси хлоридов
калия и натрия при мольном отношении диэтиламина и хлорида натрия, равном 0,6282 по следующему уравнению:
Naa+(C2H5)2NH+CO2+H2O=NaHCOз^+(C2H5)2NH2a
Коэффициент использования ионов натрия (выраженный в %) при получении гидрокарбоната натрия из сильвинита может быть рассчитан по формуле [3]:
UNa+ = J
100
U + = [Q-] - [Na+]- [K+] 0 UNa+ = [Cl-]- [K+] 100 Для вывода уравнения изолиний коэффициента использования ионов натрия в разрезе NaHCO3 - KCl - S1 - H2O используем формулу (2).
Учитывая, что общее содержание ионов хлора в насыщенном растворе равно сумме молярных концентраций хлоридов
диэтиламмония, натрия и калия, концентрация ионов натрия равна сумме молярных концентраций гидрокарбоната натрия и хлорида натрия, а концентрация ионов калия равна молярной концентрации хлорида калия, получим формулу для определения коэффициента использования ионов натрия: [(C2Hs)2NH2Cl] - [NaHCO3] [NaCl] + [(C^NHjCl] • Учитываем также, что условный компонент S состоит из хлоридов натрия и диэтиламмония. Обозначим мольную долю хлорида натрия как а. (Для данного разреза а=0,372) Тогда количество хлорида диэтиламмония можно рассчитать по формуле [(C2Hs)2NH2Cl]= (1 - a)[S], а количество хлорида натрия: [NaCl]= a[S] Из формул получаем: [NaHCO3]= (1 - а - U№+)[S]. Из уравнения следует, что изолинии коэффициентов использования ионов натрия представляют собой прямые линии, исходящие из вершины хлорида калия к стороне гидрокарбонат натрия - условный компонент
S.
Выведем уравнения для изолиний постоянного содержания хлорида калия в сильвините. Природный сильвинит содержит от 17 до 40 % мас. хлорида калия или от 14 до 34.3 % моль. Мольная доля хлорида калия в сильвините равна:
N(KCl)= [KC1]s + [NaCl]S ,
[S]=
(2)
где [KC1]s и [NaCl]S - соответственно кол-4 ' ичество хлорида калия и хлорида натрия в сильвините (моль).
Количество хлорида калия в сильвините пропорционально мольной доле хлорида калия в насыщенном растворе: [KC1]s = [KCl],
а количество хлорида натрия в сильвините пропорционально сумме мольных долей хлоридов диэтиламмония и натрия в насыщенном растворе:
[NaCl]S =[(C2Hs)2NH2C1] + [NaCl] Из уравнений получаем следующее уравнение:
N(KC])=_[KCl]_
N(KC1) [KCl] + [(C2Hs)2NH2C1] + [NaCl] Учитывая состав условного компонента S, (3) получаем для изолиний содержания хлорида калия в сильвините следующее уравнение: [KCl] - N(KC1) • [KCl] N(KC1)
Таким образом, изолинии содержания хлорида калия в сильвините представляют собой прямые линии и исходят из вершины (4) солевого треугольника состава, отвечающей гидрокарбонату натрия на сторону KCl - S. (5)
На рис. 4 изображена изотерма растворимости разреза NaHCO3 - KCl - S1 - (6) H2O при 10°С с нанесенными на нее изолиниями коэффициента использования ионов натрия пунктирными линиями и изолиний содержания хлорида калия в сильвините штрихпунктирными линиями.
Сопоставляя сетки изолиний с солевой проекцией квазичетверной системы можно сделать вывод, что максимальный равновесный коэффициент использования ионов натрия возрастает от 52,8 до 60,1 % с уменьшением концентрации хлорида калия в сильвините от 40 до 17 % мас. соответственно. Мольное соотношение диэтиламин / суммарное содержание хлоридов натрия и калия в сильвините при этом возрастает от 0,41 до 0,54.
Выводы
Исследована растворимость в двух квазитройных системах: NaHCO3 - S2 (69.3 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 21.9 % мас. NaCl, 8.8 % мас. KCl) - H2O, NaHCO3 - S3 (56.2 % мас. (C2H5)2NH2Cl , 17.8 % мас. NaCl, 26 % мас. KCl) - H2O, при 10°С, которые являются разрезами квазичетверной системы. KCl -NaHCO3 - S1 (76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24 % мас. NaCl) - H2O при 10°С. Определена структура фазовых областей данных разрезов. Зависимость результатов аналитических определений содержания ионов в насыщенном растворе, плотности и показателя преломления в экспериментальных точках от состава (содержания хлорид-ионов) носит
удовлетворительный характер. Исправленные значения содержания ионов натрия и калия в насыщенных растворах, исходя из содержания хлорид- и гидрокарбонат-ионов и соотношения солей в условном компоненте не превышают ошибок аналитических определений.
Исследована растворимость в одной квазичетверной системе: KCl - NaHCO3 - S1 (76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24 % мас. NaCl) -H2O при 10°С. Определены составы нонвариантных растворов и ход линий моновариантных равновесий. Исследована поверхность кристаллизации гидрокарбоната натрия путем построения вторичных разрезов, проходящих через вершину NaHCO3. Показана удовлетворительная зависимость результатов аналитических определений содержания ионов в насыщенном растворе, плотности и показателя преломления в экспериментальных точках от состава (содержания хлорид-ионов). Исправленные значения содержания ионов натрия в насыщенных растворах, исходя из содержания хлорид- и гидрокарбонат-ионов и соотношения солей в конкретном условном компоненте, не превышают ошибок аналитических определений.
Исследована поверхность кристаллизации гидрокарбоната натрия в системе, путем изучения растворимости двух квазитройных и одного квазичетверного разреза пирамиды состава. На солевой проекции изотермы растворимости построены изогдирические линии.
Выведены уравнения для изолиний коэффициентов использования ионов натрия и содержания хлорида калия в сильвините для изотермы растворимости квазичетверной системы KCl - NaHCO3 - S1 (76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24 % мас. NaCl) - H2O. Определены оптимальные концентрационные
условия получения гидрокарбоната натрия из сильвинита, диэтиламина и углекислого газа с максимальным равновесным коэффициентом использования ионов натрия при мольном отношении диэтиламина и хлорида натрия, равном 0,63. Максимальный равновесный коэффициент использования ионов натрия возрастает от 52.8 до 60.1% с уменьшением концентрации хлорида калия в сильвините от 40 до 17% мас. соответственно. Мольное соотношение диэтиламин / суммарное содержание хлоридов натрия и калия в сильвините при этом возрастает от 0.41 до
0.54.
Автор выражает благодарность
Корешковой Е.Н. и Горкуновой К.А. за помощь, оказанную при проведении экспериментов.
Библиографический список
1. Зубарев М.П., Мазунин С.А., Ушаков А.В., Шульгина Н.П. Фазовые равновесия в системе NaCl - KCl - NaHCO3 -(C2H5)2NH2Cl - H2O при 10°С. // Перспективы развития естественных наук в высшей школе: тр. межд. научн. конференции. T.II. Пермь, 2001. С. 155-159.
2. Зубарев М.П., Мазунин С.А. Изучение нонвариантных и моновариантных равновесий в системе KCl - NaCl -(C2H5)2NH2Cl - NaHCO3 - H2O при 10°С // Вестник Пермского универсистета. Серия Химия. 2013. Вып. 2(10). С. 53-66
3. Зубарев М. П. Фазовые равновесия в системе K+, Na+, (C2H5)2NH2+//Cl-, HCO3-H2O: дис...канд. хим. наук. Пермь, 2000. 183с.
4. Мазунин С.А., Зубарев М.П., Панасенко ВЛ. Растворимость в системе N+, (C2^)2NH2+ // НСО3-, Cl" - H2O при 10°С // Журнал неорганической химии. 2001 Т.46 №4 С. 669-679.
5. Мазунин С.А. Прогностический метод исследования многокомпонентных водно-солевых систем// Вестник Пермского универсистета. Серия Химия. 2012. Вып. 2(6). 73 с.
6. Мазунин С.А. Растворимость в системе Na+, NH4+, (C2H5)2NH2+ // HCO3-, Cl- - H2O : дис ... докт. хим. наук. Пермь, 2000. 201 с.
7. Зубарев М.П., Двинянинова Н.Б., Косолапов А.С., Кистанова Н.С. Математическое моделирование изотермы растворимости пятерной водно-солевой системы простого эвтонического типа // Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии: Материалы и тезисы докладов III региональной научной конференции/ Перм. ун-т. - Пермь, 2004. С. 140-141.
References
1. Zubarev M.P., Mazunin S.A., Ushakov A.V., Shulgina N.P. Fazovye ravnovesiia v sisteme NaCl - KCl - NaHCO3 - (C2H5)2NH2Cl -H2O pri 10°S. // Perspektivy razvitiia estestvennykh nauk v vysshei shkole: tr. mezhd. nauchn. konferentsii. T.II. Perm, 2001. S.155-159.
2. Zubarev M.P., Mazunin S.A. Izuchenie nonvariantnykh i monovariantnykh ravnovesii v sisteme KCl - NaCl - (C2H5)2NH2Cl -NaHCO3 - H2O pri 10°S // Vestnik Permskogo universisteta. Seriia Khimiia. 2013. Vyp. 2(10). S. 53-66
3. Zubarev M. P. Fazovye ravnovesiia v sisteme K+, Na+, (C2H5)2NH2+//Cl-, HCO3--H2O: dis...kand. khim. nauk. Perm, 2000. 183s.
4. Mazunin S.A., Zubarev M.P., Panasenko V.A. Rastvorimost v sisteme Na+, (C2H5)2NH2+ // NSO3-, Cl- - H2O pri 10°S // Zhurnal neorganicheskoi khimii. 2001 T.46 №4 S. 669679.
5. Mazunin S.A. Prognosticheskii metod issledovaniia mnogokomponentnykh vodno-solevykh sistem// Vestnik Permskogo universisteta. Seriia Khimiia. 2012. Vyp. 2(6). 73 s.
6. Mazunin S.A. Rastvorimost v sisteme Na+, NH4+, (C2H5)2NH2+ // HCO3-, Cl- - H2O : dis ... dokt. khim. nauk. Perm, 2000. 201 s.
7. Zubarev M.P., Dvinianinova N.B., Kosolapov A.S., Kistanova N.S. Matematicheskoe modelirovanie izotermy rastvorimosti piaternoi vodno-solevoi sistemy prostogo evtonicheskogo tipa // Problemy teoreticheskoi i eksperimentalnoi analiticheskoi khimii: Materialy i tezisy dokladov III regionalnoi nauchnoi konferentsii/ Perm. un-t. - Perm, 2004. S.140-141.
Об авторах
Зубарев Михаил Павлович, кандидат химических наук, доцент, кафедра неорганической химии, химической технологии и техносферной безопасности ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15. zubarev@psu.ru
About the authors
Zubarev Mikhail Pavlovich,
Candidate of Chemistry, Associate Professor of
Inorganic Chemistry, Chemical Technology and
Technosphere Security Dept.
Perm State University
614990, 15, Bukireva st., Perm, Russia.
zubarev@psu.ru
Информация для цитирования
Зубарев МП. Изучение растворимости в квазичетверной системе KCl - NHCO3 - Si(76 % мас. (C2H5)2NH2Cl, 24% мас. NaCl) - H2O при 10°С // Вестник Пермского университета. Серия «Химия». 2017. Т. 7. Вып. 4. С. 502-514. DOI: 10.17072/2223-1838-2017-4-502-514.
Zubarev M.P. Izuchenie rastvorimosti v kvazichetvemoi sisteme KCl - NaHCO3 - S1(76 % mas. (C2H5)2NH2Cl, 24% mas. NaCl) - H2O pri 10°S [Study of solubility in the quasi-ternary KCl - NHCO3 -S:(76 % wt (C2H5)2NH2Cl, 24% wt NaCl) - H2O SYSTEM AT 10°С] // Vestnik Permskogo universiteta. Seriya «Khimiya» = Bulletin of Perm University. Chemistry. 2017. Vol. 7. Issue 4. P. 502-514 (in Russ.). DOI: 10.17072/2223-1838-2017-4-502-514.
