Фазовые равновесия системы Na,Ca//co3,hco3-h2o при 25°с Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2012, том 55, №3___________________________________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.6

Л.Солиев, М.Джумаев, Г.Икбол, И.Низомов

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Ка,Са//С03,ЫС03-Ы20 ПРИ 25°С

Таджикиский государственный педагогический университет им.С.Айни

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 20.02.2012 г.)

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Ca//CO3,HCO3,H2O при 25°С. Установлено, что для неё характерно наличие четырёх нонвариантных точек, девяти моно-вариантных кривых и шести дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая фазовая диаграмма исследованной системы.

Ключевые слова: метод трансляции - нонвариантные точки - моновариантные кривые - дивари-антные поля - диаграмма - натрий - кальций - карбонат - гидрокарбонат - фазовые равновесия.

Закономерности фазовых равновесий многокомпонентных систем являются основой создания оптимальных технологий переработки сложного природного и технического (отходов производства) сырья. Четырёхкомпонентная водно-солевая система Ка,Са//С03,НС03-Н20 является составной частного более сложной шестикомпонентной системы из сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов натрия и кальция, закономерности фазовых равновесий в которой определяют условия регенерации солей из жидких отходов промышленного производства алюминия.

Анализ литературных данных [1] показывает, что система Ка,Са//С03,НС03-Н20 никем не исследована. В настоящей работе приводятся результаты исследования фазовых равновесий системы Ка,Са//С03,НС03-Н20 при 25°С методом трансляции. Метод трансляции основан на принципе совместимости элементов строения частных п-компонентных и общей п+1 компонентной систем в одной диаграмме [2]. Согласно методу трансляции, при добавлении последующего компонента в п-компонентной системе элементы строения исходной системы, увеличивая свою размерность на единицу, трансформируются. Элементы строения п-компонентной системы в трансформированном виде переносятся на уровень п+1 компонентного состава и по своим топологическим свойствам, взаимно пересекаясь (с соблюдением правила фаз Гиббса), образуют элементы строения системы данного уровня компонентности. Более подробно применение метода трансляции для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах рассмотрено в работах [3-5].

Исследуемая четрёхкомпонентная взаимная система состоит из следующих трёхкомпонентных систем: КаНС03-Ка2С03-Н20; КаНС03-Са(НС03>2-Н20; №2С03-СаС03-Н20 и Са(НС03>2-СаС03-Н20. Согласно [6], трёхкомпонентные системы КаНС03-Ка2С03-Н20 и Ка2С03-СаС03-Н20 достаточно хорошо исследованы. Для трёхкомпонентных систем КаНС03-Са(НС03)2-Н20 и Са(НС03)2-СаС03-Н20 литературные данные отсутствуют [6]. Если принять их строение как простое эвтониче-

Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Джумаев Маъруфжон Тагоймуродович. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикиский государственный педагогический университет. E-mail: [email protected]; [email protected]

ское, то для исследуемой системы при 25° на уровне трёхкомпонентного состава будут характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами (табл. 1). В табл. 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность (компонентность) системы, и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: НХ - нахколит КаНС03; Тр - трона

КаНС03Ка2С03-2Н20; Гл - гейлюссит Ка2С03СаС03-5Н20; Сц - кальцит СаС03; Сг - кальций гидрокарбонат Са(НС03)2; С-10 - Ка2С0310Н20.

Таблица 1

Равновесные твёрдые фазы нонвариантных точек системы Ка,Са//С03,НС03-Н20 при 25°С на уровне

трёхкомпонентного состава

Нонвариантная Равновесные Нонвариантная Равнсвесные

точка твёрдые фазы точка твёрдые фазы

Система МаНССЬ-Ш^ССЬ-НЮ Система Иа^Оі-СаСОз-Н/)

Нх+Тр Е^ Гл+С-10

^ Тр+С-10 й Гл+Сц

Система №Н00гСа(Н003)з-Н£ Система Са(НСОь)і-СаСОз-Н£)

Е| Нх+Сг Сг+Сц

На основании данных табл. 1 построена схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Ка,Са//С03,НС03-Н20 при 25°С на уровне трёхкомпонентного состава в виде «развёртки» четырёхгранной призмы (рис.1).

«Сквозная» трансляция [3-5] тройных нонвариантных точек системы Ка,Са//С03,НС03-Н20 на уровень четырёхкомпонентного состава приводит к образованию следующих четверных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

Е 3 +Е 3-->Е4 =Нх+Тр+Сг

Е32 +Е34-->Е4 =Тр+Гл+С • 10

Е3 +Е2---->Е34=Гл+Сг+Сц.

Для замыкания дивариантных полей с равновесными твёрдыми фазами Тр, Гл и Сг методом «промежуточной» трансляции была найдена следующая нонвариантная точка с равновесными твёрдыми фазами:

Е4 =Гл+Сц+Тр.

Н;0

Н:0

Рис.1. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,Са//С03,НС03-Н20 при 25°С на уровне трёхкомпонентного состава в виде «развёртки» четырёхгранной призмы.

На основании полученных данных была построена схематическая [7] диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы при 25°С для уровня четырёхкомпонентного состава, которая представлена на рис. 2. На рис.2 тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня трёхкомпонентного состава.

Пунктирные линии обозначают моновариантные кривые, образованные в результате трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава (направления трансляции указаны стрелками). Фазовый состав осадков этих кривых идентичен фазовому составу транслированных тройных нонвариантных точек (см. табл. 1).

Толстые сплошные линии обозначают моновариантные кривые, проходящие между четверными нонвариантными точками, и для них характерен следующий фазовый состав осадков:

Е 4 — Е4 =Тр+Сг Е 4 — Е4=Гл+Тр Е 4 — Е4 =Гл+Сг

Рис. 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,Са//С03,НС03-Н20 при 25°С на уровне четырёхкомпонентного состава, построенная методом трансляции.

В табл.2 представлены перечень и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//CO3,HCO3-

H2O при 250С.

Таблица 2

Равновесные твëрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//CO3,HCO3-H2O при 250С

Таким образом, для системы Na,Ca//CO3,HCO3-H2O при 250С характерно наличие четырëх нонвариантных точек тринасыщения, девяти моновариантных кривых двунасыщения и шести дива-риантных полей однонасыщения.

Поступило 01.02.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водносолевых систем, т. II., кн. 1-2. - СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.

2. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.

3. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. - М.,1987, 28с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г., №8990-В87.

4. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (кн. 1). - Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 с.

5. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (кн. 2). - Душанбе: Шучоиён, 2011, 147 с.

6. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водносолевых систем, т. I., кн. 1-2. - СПб.: Химиздат, 2003, 1151 с.

7. Солиев Л. - Журнал неорганической химии АН СССР, 1988, т.33, № 5, с.1305-1310.

Л.Солиев, М.Чумаев, Г.Ицбол, И.Низомов

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,Ca//CO3, HCO3-H2O ДАР ХДРОРАТИ 25°С

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо ёрии усули транслятсия мувозинатх,ои фазагии системаи Na,Ca//CO3,HCO3-H2O дар хдрорати 25°С омухта шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки барои вай 4 нукта иновариантй, 9 хати моновариантй ва 6 майдони дивариантй хос мебошад. Маротибаи аввал диаграммаи сар-бастаи мувозинат^ои фазагии системаи Na,Ca//CO3,HCO3-H2O дар хдрорати 25°С сохташуда-аст.

Калима^ои калиди: усули транслятсия - нуцта^ои нонвариантй - хатуои моновариантй -майдонуои дивариантй - диаграмма - натрий - калсий - карбонат - гидрокарбонат -мувозинатуои фазагй.

L.Soliev, M.Jumaev, Gh.Iqbal, I.Nizomov PHASEBALANCTS OF Na, Ca//CO3, HCO3-H2O SISTEM IN 25°C

S.Ainy Tajik State Pedagogical University Translation method exploredphase balance of system Na, Ca//CO3, HCO3, H2O at 25 °С. It is established that for it presence 4 invariant points, 9 monovariant curves and 6 divariant fields is characteristic. On the basis of the received data the closed schematic phase diagramme of the investigated system is constructed.

Key word: method translations - lintes - points - sodium - calcium - carbonate - hydrocarbonate - phase balances.