CC BY
47
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2008, том 51, №8________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541. 123.6
И.Низомов, Л.Солиев РАСТВОРИМОСТЬ В СИСТЕМЕ Ка,К/С03,НС03-Н20 ПРИ 0°С
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 21.04.2008 г.)
Исследуемая четырехкомпонентная система Ка,К//С03НС03-Н20 является составной частью более сложной шестикомпонентной системы Ка,К//804,С03,НС03гР-Н20, состояния фазовых равновесий в которой определяют условия утилизации жидких отходов алюминиевого производства. Одной из насущных проблем промышленности Республики Таджикистан является разработка надежных научно-обоснованных методов утилизации жидких отходов производства алюминия на ТадАЗе [1]. Сточные воды отделений регенерации криолита алюминиевых заводов содержат фторид, карбонат, гидрокарбонат и сульфат натрия и калия [2-4]. Процессы кристаллизации и растворения солей в водных растворах этих отходов определяются закономерностями фазовых равновесий в шестикомпонентной системе Ка,К//804,С03,НС03,Б-Н20 и в составляющих её пяти- и четырехкомпонентных системах.
В настоящей работе рассмотрены результаты исследования системы Ка,К//С03НС03-Н20 при 0°С методом растворимости с целью установления концентрационных параметров геометрических образов системы на диаграмме и соотношения полей кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз.
Равновесными твёрдыми фазами исследуемой системы при 0°С являются: Ка2С03-К2С03-6Н20 (0); 2КНС03-К2С03-1,5Н20 (Б); Ка2С03-10Н20 (С-10); №НС03 - нахко-лит (Нх); К2С03-1,5Н20 (К-1,5) и КНС03 - калицинит (Кц) [5,6].
Для опытов были использованы следующие реактивы: Ка2С03-10Н20 (чда), К2С03 (хч), КаНС03 (хч), КНС03 (хч). Смешанные соли 0 и Б для опытов получали по общепринятым методикам [5,6].
Диаграмма фазовых равновесий системы Ка,К//С03НС03-Н20 ранее нами была исследована методом трансляции [7]. Опыты проводили по следующей схеме.
Исходя из данных литературы [5,6], нами предварительно были приготовлены смеси осадков с насыщенными растворами, соответствующие нонвариантным точкам составляющих исследуемую четырехкомпонентную систему трехкомпонентных систем: Ка2С03-К2С03- Н20; №2С03-КаНС03-Н20; К2ТО3-КНТО3- Н20 и №НС03-КНС03-Н20 при 0°С. Затем, исходя из схемы трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава на уровень четырехкомпонентного состава [7], приготовленные насыщенные растворы с равновесными твёрдыми фазами смешивали и термостатировали при 0°С до достижения равновесия.
Термостатирование проводили в ультратермостате И-8, заполненном тающим льдом. Перемешивание смеси осуществляли с помощью магнитной мешалки РБ-09 в течение 50-60 ч. Температура поддерживалась с точностью ±0.1°С с помощью контактного термометра. За кристаллизацией твёрдых фаз наблюдали с помощью микроскопа «ПОЛАМ-Р311». После достижения равновесия в системе равновесные твёрдые фазы фотографировали цифровым фотоаппаратом «80КУ-08С-8500». 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 Ка,К//С03НС03-Н20 при 0°С
№ точек Состав жидкой фазы, масс.% Фазовый состав осадков
^С0з №НС0з К2С03 КНС03 Н20
Е 5.80 4.52 - - 89.68 С-10+Нх
Е 8.0 - 22.6 - 69.4 С-10 + о
Е 0.7 - 51.4 - 47.9 0 + К1,5
Е - - 50.6 1.56 47.84 8 + К1,5
Е - - 49.1 2.19 48.71 Кц + 8
Е - 2.4 - 18.3 79.3 Нх +Кц
Е 3.5 5.6 3.1 - 87.2 Нх + С-10 + о
Е 0.42 - 9.3 13.8 76.48 0 + К1,5 + S
Е - 0.8 8.1 12.0 79.1 Нх + Кц + 8
Е 1.8 3.0 4.3 6.3 84.6 Нх + 0 + 8
На основании полученных данных построена диаграмма растворимости системы Ка,К//С03ЫС03-Н20 при 0°С, которая представлена на рис.2. Положения нонвариантных точек уровня трехкомпонентного ( Е\ ) и четырехкомпонентного ( Е4) составов, где п - номера точек, на диаграмме установлены по массцентрическому методу [12].
На рис. 2 приведена «солевая часть» диаграммы растворимости системы Ка,К//С03ЫС03-Ы20 при 0°С, где видно взаимное расположение и относительные размеры полей кристаллизации соответствующих равновесных фаз. Как следует из рис. 2, при 0°С в
исследуемой четырёхкомпонентной системе поле кристаллизации Нх (КаНСО3) занимает её значительную часть, что характеризует малую растворимость данной соли в приведённых условиях.
Описание содержания геометрических образов (поля, кривые, точки) на рис. 2. приведены в табл. 2.
Таблица 2
Описание содержания геометрических образов на рис. 2.
Обозначения геометрических образов Содержание
Е Точка совместной кристаллизации С-10+Нх в системе Ка2СО3-КаНСО3- Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации С-10 +Q в системе Ка2СО3-К2СО3 - Н2О
Ез3 Точка совместной кристаллизации Q + К-1,5 в системе Ка2СО3-К2СО3 - Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации К-1,5+8 в системе К2СО3 - КНСО3 - Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации Кц+8 в системе К2СО3 - КНСО3 - Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации Кц+Нх в системе КаНСО3 - КНСО3 - Н2О
Е4 Точка совместной кристаллизации Нх+С•10+Q в системе Ка, К // СО3, НСО3 -Н2О
Е4 Точка совместной кристаллизации Q+K•1,5+S в системе Ка, К // СО3, НСО3 -Н2О
Е4 Точка совместной кристаллизации Нх+Кц+S в системе Ка, К // СО3, НСО3 -Н2О
Е4 Точка совместной кристаллизации Нх+S+Q в системе Ка, К // СО3, НСО3 -Н2О
Е3-Е4 Кривая совместной кристаллизации С-10 +Нх в системе Ка2СО3-КаНСО3- Н2О
Е3-Е4 Кривая совместной кристаллизации C•10+Q в системе Ка2СО3-К2СО3 - Н2О
Е3-Е4 Кривая совместной кристаллизации Q + К-1,5 в системе Ка2СО3-К2СО3 - Н2О
Е3-Е4 Кривая совместной кристаллизации К- 1,5 + S в системе К2СО3 - КНСО3 - Н2О
Е3-Е4 Кривая совместной кристаллизации S + Кц в системе К2СО3 - КНСО3 - Н2О
773 _ /74 Еб з Кривая совместной кристаллизации Кц + Нх в системе КаНСО3 - КНСО3 - Н2О
Е3 Ма2С03Е3Е Е Поле кристаллизации С-10
Е3Е3Е4 е4 е4 е3 Е4 Е3 Е4 Е4 Е1 Е4 Поле кристаллизации Q
е33к2ш3еЗе24 еЗ Поле кристаллизации К-1,5
Е3 Е3 Е4 Е4 Е4 Е3 е4 е5 Ез е4 е4 е4 Поле кристаллизации S
е53кнсое63е34 еЗ Поле кристаллизации Кц
Е3Е Е44 Е34 Е3 ЫаНС03 Е3 Поле кристаллизации Нх
' Щц* 'ЪьШ Ні
Рис. 1. Микрофотографии равновесных твёрдых фаз системы Ка,К//СО3,НСО3 - Н2О при 0°С
Рис. 2. Солевая часть диаграммы растворимости системы Ка,К//СО3,НСО3 - Н2О при 0°С.
Таджикский государственный Поступило 21.04.2008 г.
педагогический университет им. Садриддина Айни.
ЛИТЕРАТУРА
1. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Азизов Б. Утилизация отходов производства алюминия. Душанбе, 2006, 62 с.
2. Мирсаидов УМ., 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, 873 с
5. Справочник экспериментальных данных по растворимости солевых систем (под ред. А. Д. Пель-ша). т. I, кн. 1-2. Л.: Химия, 1973, 1070 с.
6. Справочник экспериментальных данных по растворимости солевых систем (под ред. А. Д. Пель-ша). т. II, кн.1-2. Л.: Химия. 1975, 1063 с.
7. Солиев Л., Низомов И., Турсунбадалов Ш.- Вестник ТГНУ (сер. естеств. наук). Душанбе, 2006, № 5 (31) с.137-142.
8. Крешков А. П. Основы аналитической химии. Л.: Химия, 1970, т.2, 456 с.
9. Анализ минерального сырья /под общей 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: Наукова думка, 1982, 264 с.
И.Низомов, Л.Солиев ХДЛШАВАНДАГЙ ДАР СИСТЕМАИ Na,K//CO3,HCO3 - H2O ДАР ХДРОРАТИ 0°С
Дар мак;ола натичаи омузиши хдлшавандагй дар нук;тах,ои нонвариантии систе-маи Na,K//CO3,HCO3 - H2O (дар ^арорати 0°С) оварда шудааст. Дар асоси далел^ои ба даст оварда шуда диаграммаи хдлшавандагии система сохта шудааст.
I.Nizomov, L.Soliev
SOLUBILITY IN THE SYSTEM Na,K//CO3,HCO3 - H2O AT 0°С TEMPERATURE
In manuscript the investigation of solubility at nonvariant points in the system Na,K//CO3,HCO3 - H2O (at 00С) is presented. The solubility diagram of the title system is modeled according to the evidences obtained.
