CC BY
265
Keywords: management, tenement house, support infrastructure, competition.
Прокофьев Константин Юрьевич — ассистент кафедры «Организация строительства и управление недвижимостью» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, +7 (8112) 79-78-92, tom8271@yandex.ru.
УДК 666.97
В. Н. Волков, М. Л. Давтян
СИНТЕЗ ФОСФАТА АЛЮМИНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ КИСЛОТОУПОРНЫХ БЕТОНОВ
Осуществлен синтез фосфата алюминия двумя способами и определен химический состав полученных образцов весовым и фотометрическим методами. Проведено предварительное испытание полученных солей в качестве инициатора твердения кислотоупорных бетонов на основе жидкого стекла и установлено оптимальное массовое соотношение между компонентами сухой смеси, жидким стеклом и фосфатом алюминия.
Ключевые слова: синтез, фосфат алюминия, химический состав, инициатор, кислотоупорные бетоны.
При взаимодействии солей алюминия с растворимыми фосфатами образуется фосфат алюминия в виде трудно растворимого белого студенистого осадка А1Р04 • хН2О. За счёт высокой адсорбционной способности осадка вместе с ним осаждаются побочные продукты реакции. При нагревании соли вода теряется и её полное удаление происходит при X = 1200 - 1300 °С, температура плавления около 2000 °С (Тихонов В. Н., 1971).
Фосфат алюминия растворим в минеральных кислотах и щелочах. Применяется в качестве катализатора дегидратации спиртов, для весового определения алюминия, является компонентом термостойких связующих и стекол.
Гель фосфата алюминия имеет высокую сорбционную активность, не токсичен, безвреден для человека и используется в качестве основы для получения антацидных и вакцинных препаратов (Патент РФ, 2000).
Из литературы (Субботкин, 1967) известно, что в производстве кислото-и огнеупорных цементов и бетонов применяется жидкое стекло. Для ускорения процесса твердения добавляется токсичный гексафторсиликат натрия №2[81Р6] (ПДК 1,0 мг/м3). В настоящее время вместо него в качестве инициатора твердения стали использовать фосфат алюминия. Однако, эффективность его действия, водостойкость кислотоупорных цементов зависит от способа получения А1Р04, рН его водной суспензии и других факторов. Кроме того, фосфат алюминия поставляется в Россию, главным образом, из Германии и Китая и имеет высокую стоимость.
Целью работы является синтез и установление химического состава фосфата алюминия, а также изучение возможности его использования в качестве инициатора твердения кислотоупорных бетонов на основе жидкого стекла.
Для синтеза фосфата алюминия были использованы гранулированный сульфат алюминия А12(804)3 • 18Н20 китайского производства, фосфат №3Р04 • 12Н20 и гидрофосфат натрия №2НР04 • 12Н20 отечественного производства. Синтез фосфата алюминия проводили двумя способами по следующим уравнениям реакций:
1-ый способ А12 (804)3 + 2На3Р04 = 2А1Р04 ^ +3Ка2804.
2-ой способ А12 (804)3 + 4На2НР04 = 2А1Р04 ^ +2НаН2Р04 + 3Ка2804.
По уравнениям реакций рассчитывали массы исходных веществ, необходимые для синтеза.
В обоих случаях осадок фосфата алюминия образуется в виде геля.
По второму способу в качестве побочного продукта получается дигидрофосфат натрия, который диссоциирует с образованием ионов водорода:
НаН2Р04 ^ На + + Н+ + НР04-.
В результате этого суспензия имеет слабокислую реакцию. Состав геля можно выразить формулой |(А1Р04 )п (Н20) • шНР02- • 2(ш - х)Н+} • 2хН+.
Получение фосфата алюминия состоит из следующих стадий.
1. Готовили раствор 1:36,0 г сульфата алюминия А12(804)3-18Н20 растворяют в 100 мл воды, нагретой до 70-80°С.
2. Готовил раствор 2: 41,1 г На3Р04 -12Н20 (или 77,4 г На2НР04 12Н20) растворяли в 100 мл воды, нагретой также до 70-80°С.
3. Раствор 2 постепенно приливали к раствору 1 в стакане на 250 л при перемешивании в течение ~10 мин. Образуется осадок геля фосфата алюминия во всем объёме раствора.
4. Осадок на фильтре промывали дистиллированной водой до отрицательной реакции на сульфат-анионы с хлоридом бария.
5. Осадок отфильтровывали, высушивали при температуре 110-140 °С и измельчали до порошкообразного состояния.
Наиболее удобным реагентом для весового определения алюминия является 8-оксихинолин (оксин) (Шарло, 1965). Алюминий количественно осаждается из слабокислых ацетатных растворов с образованием желто-зеленого кристаллического оксихинолината состава А1(С9Н60Н)3. При этом он отделяется от щелочных и щелочноземельных металлов. Содержание алюминия (или А1203) вычисляли с использованием факторов пересчёта: А1/А1 (С9Н60Н)3 = 0,0587
или Л1203/Л1 (С9Н60К )3 = 0,1110.
Определение фосфатов в полученных соединениях мы проводили фото-колориметрическим методом, основанным на образовании комплексной фосфорномолибденованадиевой гетерополикислоты желтого цвета. Реакция протекает по уравнению:
НР02- + У03 +11Мо02- + 21Н+ ^ [РУМо11040 ]4- + 11Н20.
Для построения калибровочного графика готовили серию стандартных растворов КН2Р04 в мерных колбах на 50 мл с различными концентрациями
фосфат-анионов и добавлением определенных количества растворов ванадата аммония НН4У03 и молибдата аммония (КН4)2Мо04. Оптическую плотность (Э) окрашенного раствора измеряли на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром в области длин волн 435-480 нм и затем строили графическую зависимость в координатах Э-С (Р0^-).
Для определения фосфатов навеску полученного вещества массой 0,3 г растворяли в мерной колбе на 100 мл с добавлением соляной кислоты и при нагревании. 1,0 мл исследуемого раствора переносили в мерную колбу на 50 мл и добавляли те же реактивы, что и в стандартные растворы. Полученный раствор разбавляли до метки дистиллированной водой и через 30 минут измеряли оптическую плотность. По калибровочному графику определяли концентрацию фосфат-анионов и рассчитывали их содержание в полученных соединениях.
Результаты анализа полученных солей следующие:
1-ый способ ю(А1) = 9,7 ± 0,2%, ю (РО^-) = 34,1 ± 0,4, формула А1Р04 • 9Н2О;
2-ой способ (А1) = 8,6 ± 2,3%, ю( РО^) = 32 ± 1,5%, формула А1Р04-Ш,5Н2О
Как видно из представленных данных состав полученных солей различается только содержанием кристаллизационной воды.
Для приготовления кислотоупорной композиции мы использовали следующие материалы:
1) натриевое жидкое стекло (ЖС) как цементирующую основу;
2) тонкомолотый кварцевый песок (маршалит) с размером частиц
0,001-0,02 мм в качестве наполнителя. Благодаря своей развитой поверхности тонкодисперсная фракция способна реагировать со щелочью ЖС, участвуя тем самым в процессе твердения;
3) кварцевый песок с размером частиц 0,15-0,6 мм в качестве заполнителя, который обеспечивает прочность и кислотостойкость бетона;
4) фосфат алюминия — инициатор процесса твердения.
Вначале готовили сухую смесь из маршалита, кварцевого песка и фосфата алюминия. Затем добавляли жидкое стекло и тщательно перемешивали.
Процесс твердение кислотоупорной композиции является коллоиднохимическим взаимодействием, которое можно представить уравнением: 3№28Ю3 + 2А1Р04 + 9Н2О ^ 381(0Н)41 +2А1(0Н)31 +2На3Р04.
Этот процесс начинается с момента затворения бетона жидким стеклом. Образуется гель кремниевой кислоты и гидроксида алюминия, который откладывается на поверхности зерен заполнителя, постепенно уплотняется и цементируется.
В результате предварительных испытаний мы установили, что массовое соотношение между маршалитом и кварцевым песком составляет 1:3. Расход ЖС на 1 кг сухой смеси составляет 200-220 г, добавка фосфата алюминия — 12-15 % от массы ЖС. Полное твердение наблюдалось через 5-6 часов.
Прочность полученных бетонов не зависела от способа получения фосфата алюминия. Однако, водостойкость бетона с использованием А1Р04, полученного вторым способом, была заметно выше.
Использование фосфата алюминия вместо гексафторсиликата натрия позволяет производить экологически безопасные строительные материалы.
Литература
1. Способ получения геля алюминия. Патент РФ № 2149138. 2000.
2. Субботкин М. И. Курицина Ю. С. Кислотоупорные бетоны и растворы. М., 1967.
3. Тихонов В. Н. Аналитическая химия алюминия. М. : Наука, 1971.
4. Шарло Г. Методы аналитической химии. Л. : Химия, 1965.
V. N. Volkov, M. L. Davtyan
SYNTHESIS AND APPLICATION OF ALUMINUM PHOSPHATE IN THE PRODUCTION OF ACID-PROOF CONCRETES
Synthesis of aluminum phosphate was carried out with the help of two methods. The chemical composition of the test samples was defined with the help of gravimetric and photometric methods. The synthesized salts wereexamined in the preliminary test as an initiator of the solidification of the acid-proof concretes consisted of liquid glass. The optimal mass correlation between the constituents of the dry mix, liquid glass and aluminum phosphate was identified.
Keywords: synthesis, a1uminum phosphate, chemica1 composition, initiator, acid-proof concretes.
Волков Владимир Николаевич — доцент кафедры «Химия» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. хим. наук, доцент.
Давтян Мкртыч Левонович — доцент кафедры «Инженерная защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. хим. наук, доцент.
УДК 534.22
С. С. Воронков
О СКОРОСТИ ЗВУКА В ГАЗАХ
Рассмотрены различные формулы для скорости звука в газах. Отмечается, что в потоке вязкого теплопроводного газа с поперечным сдвигом необходимо учитывать влияние диссипации энергии и теплообмена на скорость звука при анализе возникновения турбулентности.
Ключевые слова: скорость звука, вязкий теплопроводный газ, возникновение турбулентности.
