CC BY
27
фосфорсодержащего сырья // Теоретические основы химической технологии. - 2001. - Т. 35. № 3. - с. 310-315.
5. Петропавловский И.А., Почиталкина И. А., Киселев В. Г., Ряшко А.И. / Исследование состава и реакционной способности бедного фосфатного сырья // Высокие технологии и фундаментальные исследования: сб. тр. / [под ред. А. П. Кудинова]. СПб.: Издательство Политехн. университета, 2010. Т.4. С. 246-247.
6. В. Г. Киселев, К. Г. Розвезев, И. А. Почиталкина / Исследование кинетики кислотного разложения бедного фосфатного сырья Кызылкумского месторождения // Успехи в химии и хим. технологии: сб. науч. тр. / РХТУ. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2008. Т. XXII, № 9, С. 76-78.
Работа выполнена при поддержке Минобразования (в рамках НИР: Изучение научных основ технологических процессов переработки бедного и некондиционного фосфатного сырья на фосфорсодержащие продукты (И120118144828).
УДК 661.842’053.2:544.351.3:544.354.5
Е.М. Малютина, И.А. Почиталкина, И.А. Петропавловский, Н.Н. Петропавловская
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИНГИБИТОРА АГАС НА РАВНОВЕСНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.
Проведено исследование влияния начальной степени пересыщения и ингибитора АГАС на процесс кристаллизации CaSO4. Влияние ингибирующего эффекта усиливается при увеличении начальной степени пересыщения. Степень пересыщения раствора CaSO4 и соотношение АГАС:Са804 в изученном диапазоне не влияют на концентрацию CaSO4 при выходе систем на равновесие.
Research of influence of initial degree of a supersaturation and AGAS inhibitor on process of crystallization of CaS04 is carried out. Influence of ingibiruyushchy effect amplifies at increase in initial degree of a supersaturation. Degree of a supersaturation of CaS04 solution and ratio АГАС:СаS04 in the studied range don't influence concentration of CaS04 at an exit of systems to balance.
Вода, применяемая в теплообменных процессах, содержит ряд неорганических примесей (карбонаты, сульфаты кальция и магния) в пределах их растворимости, что приводит к осадкообразованию и солеотложению на стенках оборудования и коммуникаций в процессе их эксплуатации.
Распространенным приемом подавления осадкообразования является реагентная обработка воды, заключающаяся во введение в нее ингибиторов кристаллизации солей. Механизм работы реагентов-ингибиторов солевых отложений сложен и недостаточно полно изучен. Наиболее эффективными и экономически оправданными являются те ингибиторы, которые обнаруживают "пороговый эффект", возникающий в случае, когда реагент покрывает микрокристаллические ядра образующегося осадка, замедляет их
рост и удерживает в растворе во взвешенном состоянии при концентрациях выше значения их растворимости. Некоторые ингибиторы слабо препятствуют кристаллизации солей, но при этом видоизменяют форму кристаллов и препятствуют их дальнейшему росту. Чаще всего в качестве ингибиторов используют соли фосфоновых кислот, например, исследуемый в работе ингибитор марки АГАС, состав которого приведен в таблице 1.
Опираясь на литературные данные [1], задавались концентрацией
2 3
исследуемой соли (Са804=1,495-10- моль/дм ), равной ее растворимости при заданной температуре и сливали растворы исходных реагентов №2Б04 и СаС12 в эквимолярных соотношениях, с последующей гомогенизацией объёма фазы. Количества реагентов, необходимые для получения четырех и шетикратной степени пересыщения СаБ04, рассчитывали по уравнению реакции:
СаС12 + №2Б04 = СаБ04 + 2№С1
Таблица 1. Состав ингибирующенй добавки марки АГАС
Компонент ингибитора Содержание, %
ОЭДФК, 1-гидроксиэтилидендифосфоновая кислота 50
АФОН 230-23А, цинковый комплекс динатриевой соли 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты 20
ПАФ-13А марки А, натриевые соли полиаминометиленфосфоновых кислот 20
Вода 10
Для определения влияния ингибитора марки АГАС на процесс кристаллизации сульфата кальция были приготовлены две группы модельных растворов: без ингибитора и с ингибитором кристаллизации, взятом в различном мольном соотношении АГАС:СаБ04. (табл.2).
2+
Концентрацию ионов Са в пересчете на СаБ04 определяли по стандартной методике с применением комплексона III титрованием, концентрацию АГАС - методом кислотно-основного титрования с использованием индикатора метиловый оранжевый в пересчёте на первую ступень диссоциации Н3РО4.
По полученным данным построены кинетические кривые снятия пере-
2+
сыщения СаБ04 в координатах С(Са )=:Т(т), на которых можно выделить три участка: периоды индукции, активной кристаллизации и выхода на равновесие, что соответствует классическому представлению механизма кристаллизации солей из их растворов. Стадия индукционного периода выражена в виде горизонтального участка в начальный момент времени и соответствует стадии зародышеобразования. Период активной кристаллизации - в виде наклонного участка - соответствует стадии роста кристаллов (при достижении критической массы их зародышей в объеме раствора) и их осаждению. Далее система стремится к равновесной концентрации и постепенно выходит на плато. [2,3]
Таблица 2. Характеристики растворов.
№ п/п [CaSO4m”], моль/ дм3 X, кратность пересыщения Мольное соотношение АГАС : СаБ04 Ат L-x иинд.? % Ат L-x Lкрист.? %
1 0,0598 4 0 0 0
2 1 : 600 +26,0 -20,6
3 1 : 200 +26,0 -20,6
4 1 : 120 +26,0 -20,6
5 1 : 60 +26,0 -20,6
7 0,0897 6 0 0 0
8 1 : 600 +57,5 -22,6
9 1 : 200 +57,5 -22,6
10 1 : 120 +57,5 -22,6
Влияние ингибирующей добавки АГАС на исследуемые системы проявляется в увеличении индукционного периода и сокращении периода активной кристаллизации (табл. 2). Из экспериментальных данных видно, что с повышением степени пересыщения раствора сульфата кальция происходит усиление ингибирующего эффекта АГАС.
Равновесная концентрация сульфата кальция, установленная с применением автоматического титратора G 20 «Mettler Toledo», во всех исследуемых растворах равна 0,020 моль/л. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии влияния степени пересыщения растворов сульфата кальция и концентрации ингибитора в изученном диапазоне на равновесную концентрацию сульфата кальция.
Экспериментально найденные значения концентрации сульфата кальция превышают литературные данные на 33,78%, что позволяет снизить осадкообразование в процессе использования воды и увеличить срок службы используемого оборудования. Увеличение соотношения ArAC:CaSO4 в изученном интервале является неэффективным, в связи с чем существует возможность минимизации ингибирующей добавки АГАС в процессе водоподготовки.
Библиографические ссылки:
1. Химическая энциклопедия. Т.2.- М.: Химия.1990 г.
2. Влияние ионной силы на равновесие CaSO4™ о CaSO^ /К.Г. Розвезев, И.А. Почиталкина// Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]. М.: Издательство РХТУ, 2011. Т. XXV, №8, С. 58-60
3. Изучение влияния химических факторов на кристаллизацию сульфата кальция из водных растворов /Почиталкина И.А., Михаличенко А.И., Розвезев К.Г.// Электронный журнал "Исследовано в России", 85, 1006-14, 2010. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2010/085.pdf (дата обращения: 18.05.2012)
*Работа выполнена в рамках государственного контракта №11.519.11.5005 с Министерством образования и науки РФ.
