CC BY
44
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2016, том 59, №1-2_
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541. 123.6
Г.Икбол, Л.Солиев, И.М.Низомов РАСТВОРИМОСТЬ СИСТЕМЫ CaСOз-Са(НCOз)2-CaF2-H2O ПРИ 25°С
Таджикский государственный педагогический университет им.С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 01.07.2015 г.)
В статье рассмотрены результаты исследования растворимости в узловых точках системы СаC03-Са(НС03)2-CaF2-Н20 при 25°С и впервые построена её диаграмма.
Ключевые слова: химический анализ, кристаллооптический анализ, диаграмма, жидкая фаза, твёрдая фаза.
Четырёхкомпонентная система CaС03-Са(НC03)2-CaF2-Н20 является составной частью более сложной шестикомпонентной системы Na,Са//SO4,CO3,HCO3F-H2O, состояния фазовых равновесий в которой определяют условия утилизации жидких отходов алюминиевого производства. Одной из насущных проблем промышленности нашей республики является разработка надёжных научно обоснованных методов утилизации жидких отходов производства алюминия на ТадАЗе [1,2]. Сточные воды отделений регенерации криолита алюминиевых заводов содержат фториды, карбонаты, гидрокарбонаты и сульфаты натрия и кальция [2-4]. Процессы кристаллизации и растворения солей в водных растворах этих отходов определяются закономерностями фазовых равновесий в шестикомпонентной системе Na,Са//SO4,CO3,HCO3F-H2O и составляющих её пяти- и четырехкомпонентных системах.
В настоящей работе рассмотрены результаты исследования системы CaСO3-Са(НCO3)2-CaF2-Н2О при 25°С методом растворимости с целью установления концентрационных параметров положения её геометрических образов и соотношения полей кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз. Равновесными твёрдыми фазами исследуемой системы при 25°С являются: CaCO3 -кальцит (Сц); Са(НCO3)2 - кальций гидрокарбонат (СаГ) и CaF2 - флюорит(Фо).
Для опытов были использованы следующие реактивы: СаСО3 (ч); Са(НCO3)2 (ч) и CaF2 (ч). Опыты проводили согласно методу донасыщения [5].
Исходя из данных литературы [6,7], нами предварительно были приготовлены смеси осадков с насыщенными растворами, соответствующими нонвариантным точкам, составляющих исследуемую четырёхкомпонентную систему трёхкомпонентных систем: СаСО3- Са(НC03)2-Н20; СаСО3-CaF2-H2O и Са(НCO3)2-CaF2-H2O при 25°С. Затем, исходя из схемы трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава, приготовленные насыщенные растворы с соответствующими равновесными твёрдыми фазами термостатировали перемешивая при 25°С до достижения равновесия.
Адрес для корреспонденции: Гулом Икбол, Солиев Лутфулло, Низомов Исохон. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: Iqbal marastial@yahoo.com; l.Solievl941@mail.ru; Isokhon@mail.ru
Рис.1. Микрофотографии равновесных твёрдых фаз системы СаС03-Са(НС0з)2-Сар2-Н20 при 25°С.
Термостатирование проводили в ультратермостате U-8. Перемешивание смеси осуществляли с помощью магнитной мешалки PD - 09 в течение 50-100 часов. Температура поддерживалась с точностью ±0.1°С с помощью контактного термометра. За кристаллизацией твёрдых фаз наблюдали с помощью микроскопа «ПОЛАМ-P 311». После достижения равновесия в системе равновесные твёрдые фазы сфотографировали цифровым фотоаппаратом «SONY- DSC-S500». Достижение равновесия устанавливалось по неизменности фазового состава осадков. Отделение жидкой и твёрдой фаз осуществляли с помощью вакуумного насоса через обеззоленную (синяя лента) фильтровальную бумагу на воронке Бюхнера. Осадок после фильтрации промывали 96%-м этиловым спиртом и высушивали при 120°С. Химический анализ продуктов проводили по известным методикам [8-10].
Результаты кристаллооптического анализа [11] равновесных твёрдых фаз (микрофотографии) представлены на рис. 1, а результаты химического анализа насыщенных растворов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Растворимость в узловых (нонвариантных) точках системы СаС03-Са(НС03)2-СаР2-Н20 при 25°С
№ точек Состав жидкой фазы, мас.% Фазовый состав осадков
СаСОз Са(НС0з)2 Са?2 H2O
е1 0.0056 - - 99.99 Сц
е2 - 0.144 - 99.85 СаГ
ез - - 0.00178 99.99 Фо
Е3 0.078 0.135 - 99.79 Сц + СаГ
Е 23 - 0.63 0.041 99.32 СаГ+ Фо
Ез3 0.192 - 0.147 99.66 Сц+ Фо
Е4 0.28 0.357 0.234 93.39 Сц +Фо+ СаГ
На основании полученных данных построена диаграмма растворимости системы СаС03-Са(НС03)2-СаБ2-Н20 при 25°С (рис. 2). Положения нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного (Е„) и четырёхкомпонентного (Е„) составов, где п - номера точек, на диаграмме установлены по массцентрическому методу [12]. В связи с малой растворимостью солей в приведенных условиях, что сопровождается смещением положения фигуративных точек смесой к водному углу, концентрация воды взята в отношении 1:5.
На рис. 2 приведена водно-солевая (а) и солевая части (б) диаграммы растворимости системы СаС03-Са(НС03)2-СаБ2-Н20 при 25°С, где отражено взаимное расположение и относительные размеры полей кристаллизации соответствующих равновесных твёрдых фаз.
Как следует из рис. 2, при 25°С в исследуемой четырёхкомпонентной системе поле кристаллизации флюорита (СаБ2) и кальцита (СаСО3) занимает значительную часть диаграмма, что характеризует малую растворимость этих солей в приведённых условиях.
Описание содержания геометрических образов (поля, кривые, точки) рис. 2. приведены в
табл. 2.
СаСО-
Н,0
Са(НС03)2
а
Са¥„
СаСО.
б
Са(НСО )2
Рис.2. Диаграмма растворимости системы CaСOз-Са(НCOз)2 -СаР2-Н2О при 25°С: а) водно- солевая; б) солевая части.
Таблица 2
Описание содержания геометрических образов (поля, кривые, точки) к рис. 2а
Обозначения геометрических образов Расшифровка обозначений
е1 Растворимость СаСО3 в воде
е2 Растворимость Са(НС03)2 в воде
ез Растворимость СаР2 в воде
Е3 Точка совместной кристаллизации Сц + СаГ в системе СаС03-Са(НС03)2-Н20
Е3 Точка совместной кристаллизации Фо + СаГ в системе Са(НС03)2-СаР2- Н20
Е3 Точка совместной кристаллизации Сц + Фо в системе СаС03-СаР2-Н20
Е4 Точка совместной кристаллизации Сц + СаГ + Фо в системе СаС03-Са(НС03)2 - Са?2-Н20
в!- Е3 Кривая кристаллизации Сц в системе СаС03-Са(НС03)2- Н20
в1- Е3 Кривая кристаллизации Сц в системе СаС03-СаР2-Н20
в2- Е3 Кривая кристаллизации СаГ в системе СаС03-Са(НС03)2-Н20
в2- Ез Кривая кристаллизации СаГ в системе СаР2-Са(НС03)2-Н20
вз- Е3 Кривая кристаллизации Фо в системе Са(НСО3)2- СаР2-Н20
вз- Ез3 Кривая кристаллизации Фо в системе СаС03-СаР2-Н20
Е3 - Е4 Кривая совместной кристаллизации Сц + СаГ в системе СаС03-Са(НС03)2-Н20
Ез3 - Е Кривая совместной кристаллизации Саг + Фо в системе СаСО3-Са(НСО3)2-СаР2- Н20
Ез3 - Е4 Кривая совместной кристаллизации Сц + Фо в системе СаС03-Са(НС03)2-СаР2-Н20
Е,3 Е,4 Е\ е1 Е3 Поле кристаллизации Сц в системе СаСО3-Са(НСО3)2 - СаР2-Н20
Е, Е4 ЕЗ е2 Е,3 Поле кристаллизации СаГ в системе СаСО3-Са(НСО3)2- СаР2-Н20
Е| Е,4 Е33 ез Е33 Поле кристаллизации Фо в системе СаСО3-Са(НСО3)2- СаР2-Н20
е1 Е3 Е4 Е33 е1 Поле кристаллизация Сц в системе СаС03-Са(НС03)2-СаР2-Н20
е2 Е3 Е4 Е\ е2 Поле кристаллизация СаГ в системе СаС03-Са(НС03)2-СаР2-Н20
е3 Е33 Е4 Е\ е3 Поле кристаллизация Фо в системе СаС03- Са(НС03)2-СаР2-Н20.
Поступило 08.07.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Азизов Б. Утилизация отходов производства алюминия. - Душанбе, 2006, 62 с.
2. Мирсаидов У.М., Исматдинов М.Э., Сафиев Х.С. Проблемы экологии и комплексная переработка сырья и отходов производства. - Душанбе: Дониш, 1999, 53 с.
3. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журн. прикл. химии, 1976, т.49, №5, с. 1152.
4. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журн. неорг. химии, 1977, т.22, №3, с. 873.
5. Горощенко Я.Г., Солиев Л., Горников Ю.И. - Укр.хим. журн., 1987, т.53, №6, с. 568.
6. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т.1., кн. 1-2. - СПб.: Химиздат, 2003, 1151 с.
7. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т.11., кн. 1-2. - СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.
8. Крешков А.П. Основы аналитической химии.- Л.: Химия, 1970, т.2, 456 с.
9. Анализ минерального сырья (под общ. ред. Книпович Ю.Н., Морачевского Ю.В.). - Л.: Госхимиз-дат, 1959, 947 с.
10. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра, 1970, 488 с.
11. Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод анализа веществ. - Л.: ЛГУ, 1948, 268 с.
12. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Нау-кова думка, 1982, 264 с.
Г.И^бол, Л.Солиев, И.Низомов
ХДЛШАВАНДАГИИ СИСТЕМАИ СаСОз-Са(НСОз)2-СаР2-ШО
ДАР ХДРОРАТИ 25°С
Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни
Дар макола натичаи омузиши халшавандагии системаи СаСОз-Са(НСОз)2-Сар2-ШО дар харорати 25°С оварда шудааст. Дар асоси далелхои ба даст оварда шуда диаграммаи хдлшавандагии система барои ин харорат сохта шудааст.
Калима^ои калиди: та^лили химияви, та^лили кристаллооптики, диаграмма, фазаи моеъ, фазаи сахт.
G.Iqbol, L.Soliev, I.Nizomov SOLUBILITY IN THE SYSTEM CAC03-CA(HC03)2-CAF2-H20
AT 25°С TEMPERATURE
S.Ainy Tajik State Pedagogical University
In manuscript the investigation of solubility at invariant points in the system СаС03-Са(НС03)2-CaF2-H20 at 25°С is presented. The solubility diagram of the title system is modeled according to the evidences obtained.
Key words: chemical analysis, crystal optical analysis, chart, liquid phase, solid phase.
