CC BY
5Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) #5(33), 2018
55
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 541.123.6
Солиев Л., Джумаев М. Т., Джабборов Б.Б.,
Р.о.тураев, т.р.матмадов Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,Ca//CO3,HCO3-H2O ПРИ 500С
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Ca//CO3,HCO3,H2O при 500С. Установлено, что для неё характерно наличие 4-х нонвариантных точек, 9 моновариантных кривых и 6 дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая фазовая диаграмма исследованной системы.
Ключевые слова: метод трансляции, нонвариантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля, диаграмма, натрий, кальций, карбонат, гидрокарбонат, фазовые равновесия.
A method of translating the studied phase equilibrium of the system Na,Ca//CO3,HCO3 - H2O at 50 degrees celcia. It has been established that it is characterized by the presence at 4 - non variant point, 9 - monovariant curves and 6 - divariant fields. Based on these data, constructed a closed vozova diagram of the investigated system.
Key word: translation method, non variant point monovariant curves, divariant field, diagram, sodiym, calcium, carbonate, bicarbonate, phase balance.
Закономерности фазовых равновесий многокомпонентных систем являются основой создания оптимальных технологий переработки сложного природного и технического (отходов производства) сырья. Четырёхкомпонентная водно-солевая система Ыа.Са//С0з.НС0з-Н20 является составной частного более сложной шестикомпонентной системы из сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов натрия и кальция, закономерности фазовых равновесий в которой определенной условия регенерации солей из жидких отходов промышленного производства алюминия.
Анализ литературных данных [1] показывает, что система Ыа.Са//С0з.НС0з-Н20 ни кем не исследована. В настоящей работе приводятся результаты исследования фазовых равновесий системы №,Са//С0з,НС0з-Н20 при 500С методом трансляции. Ранее этим методом были исследованы фазовые равновесия данной системы при 0 и 250С [2,3]. Метод трансляции основаи на принципе совместимости элементов строения частных п компонентных и общей п+1 компонентной систем в одной диаграмме [4]. Согласно методу трансляции при добавлении последующего компонента в п-компонентной системе элементы строения исход-
ной 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 Гиб-бса) образуют элементы строения системы данного уровня компонентности. Более подробно применение метода трансляции, для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных водно - солевых системах, рассмотрено в работах [5-7].
Исследуемая четырёхкомпонентная взаимная система состоит из следующих трёхкомпонентных систем: ЫаНС0з-Ыа2С0з-Н20; ЫаНС0з-Са(НС0з)2-Н20; №2С0з-СаС0з-Н20 и Са(НС0з)2-СаС0з-Н20. Согласно [6] трёхкомпонентные системы ЫаНС0з-№2С0з-Н20 и №2С0з-СаС0з-Н20 достаточно хорошо исследованы. Для трёхкомпонентных систем МаНС0з-Са(НС0з)2-Н20 и Са(НС0з)2-СаС0з-Н20 литературные данные отсутствуют [8]. Если принять их строение как простое эвтоническое, то для исследуемой системе при 500 на уровне трёхкомпо-нентною состава будут характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами (табл. 1).
Таблица 1
Равновесные твёрдые фазы нонвариантных точек системы Ыа.Са//С0з. НС0з-Н:0 при 500С на уровне трёхкомпонентного состава
Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы
Система CaCO3-Na2CO3-H2O Система Ca(HCO3)2-CaCO3-H2O
Е? Сц+Пр Е4 СаГ+Сц
Е2 Пр+С1 Система NaHCO3-Na2CO3-H2O
Система Ca(HCO3)2-NaHCO3-H2O Е5 Тр+С1
Е? | Нх+СаГ Е66 Нх+Тр
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.
Принять следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Нх - нахколит ЫаНС0з; Тр -трона ЫаНС0з Ыа2С0з 2Н20; Пр - пирсонит Ыа2С0зСаС0з2Н20; Сц - кальцит СаС0з; СаГ -
56
Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientiflc Joumal) #5(33), 2018
кальций гидрокарбонат Са(НСОз)2; С1 -^СОз^О.
На основании данных табл. 1 построена схематическая диаграмма фазовых равновесий системы
№,Са//СОз,НСОз-Н2О при 500С на уровне трёхком-понентного состава в виде «развертки» четырёхгранной призмы, которая представлена на рис. 1.
Рис.1 Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//CO3,HCO3-H2O при 500С на уровне трёхкомпонентного состава в виде «развёртки» четырехгранной призмы
«Сквозная» трансляция [5-7] тройных нонва-риантных точек системы №,Са//СОз,НСОз-Н2О на уровень четырёхкомпонентного состава приводит к образованию следующих четверных нонвариант-ных точек с равновесными твёрдыми фазами:
Е? = Сц + Пр + СаГ:
Н? = Тр + Пр + С-1:
Г^+П^.....Ъ'1 = СаГ -Нх - Тр.
Построенная на основании полученных данных диаграмма фазовых равновесий исследованной
системы при 500С показала, что поля кристаллизации Тр, Пр и СаГ не замкнуты. Для их замыкания методом «промежуточной» трансляции была найдена следующая нонвариантная точка с равновесными твёрдыми фазами:
На основании полученных данных была построена схематическая [9] диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы при 500С для уровня четырехкомпонентного состава, которая представлена на рис. 2.
Рис. 2 Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//CO3,HCO3-H2O при 500С на уровне четырёхкомпонентного состава, построенная методом трансляции
На рис.2 тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня трёхкомпонент-ного 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
Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) #5(33), 2018
57
идентичен фазовому составу транслированных ные кривые, проходящие между четверных нонва-тройных нонвариантных точек (см. табл.1). Тол- риантных точек и для них характерен следующий стые сплошные линии обозначают моновариант- фазовый состав осадков:
Для удобства чтения построенной диаграммы её можно фрагментировать по дивариантным по-
лям. В табл.2 представлены перечень и контуры ди-вариантных полей системы Na,Ca//COз,HCOз-H2O при 500С.
Таблица 2
Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Ыа. Са//СО;,. НСО;,-Н :0 при 50"С
Таким образом, для системы Ш^/СОзДСОз-^О при 500С характерно наличие 4 нонвариантных точек тринасыщения, 9 моновариантных кривых двунасыщения и 6 дивариант-ных полей однонасиыщения.
Литература
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т.11., кн. 1-2. СПб.: химиздат, 2004, 1247с.
2. Джумаев М.Т., Солиев Л., Авлоев Ш.№., Икбол Г. Фазовые равновесия системы №,Са//СОз,НСОз-Н2О при 0°С. Вестник Таджикского национального университета, (серия естественных наук), 2013, №1/1 (102), с.151-154.
3. Солиев Л., Джумаев М.Т., Икбол Г., Низо-мов И. Фазовые равновесия системы №,Са//СОз,НСОз-Н2О при 0°С. Докл. АН Республики Таджикистан, 2012, Т.55, № 3, с.220-224.
4. Горошенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем.-Киев:Наукова думка, 1982, 264с.
5. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. М.,1987, 28с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г. №8990-В87.
6. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (книга 1). Душанбе. ТГПУ. 2000г, 247с.
7. Солиев Л. Прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского
типа методом трансляции (книга 2). Душанбе . Шу-чоиён, 2011г, 147с.
8. Справочник экспериментальных данных по расворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т.1., кн. 1-2. СПб.: химиздат, 2003, 1151с.
9. Солиев Л. Журнал неорганической химии АН СССР. 1988. т.33, № 5 с 1305-1310.
Сведения об авторах: Л.Солиев- д.х.н., профессор кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. С.Айни. Телефон (+99237) 23614-82. Е-mail: Soliev. Lutfullo @ yandex.com;
М.Т.Джумаев - старший преподаватель кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им.С. Айни. Е-mail: jumaev [email protected]
Б.Б.Джабборов - магистр кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им.С. Айни.Телефон:(+992) 93 - 192 - 57 - 50.
Р. О. Тураев - магистр кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им.С. Айни.Те-лефон:(+992) 93 - 377 - 78 - 11.
Х.Р.Махмадов - магистр кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им.С. Айни.Телефон:(+992) 988- 40 - 15 - 01.
