ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ВОДА-НЕОНОЛ АФ-9-6 НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ВЫСАЛИВАТЕЛЬ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013 Химия Вып. 2(10)

УДК 544.344

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ВОДА - НЕОНОЛ АФ-9-6 - НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ВЫСАЛИВАТЕЛЬ

О.С. Кудряшова1, Н.А. Бабченко1, А.Е. Леснов2, С.А. Денисова1

1 Пермский государственный национальный исследовательский университет 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

E-mail: [email protected]

2 Институт технической химии УрО РАН 614013, г. Пермь, ул. Королева, 3 E.-mail: [email protected]

Изучены фазовые равновесия в тройных водных расслаивающихся системах, содержащих промышленно выпускаемое неионогенное ПАВ - неонол АФ-9-6 и неорганический высаливатель.

Ключевые слова: фазовые равновесия; неонол; водные расслаивающиеся системы

При добавлении к водному раствору многих промышленно выпускаемых поверхностно-активных веществ (ПАВ) неорганических солей или кислот происходит расслоение на две жидкие фазы. При этом одна из фаз обогащается органическим веществом, а вторая - высаливателем [9]. Отличительной чертой этих систем является наличие значительных концентраций воды и соли в обеих фазах, что коренным образом отличает их от традиционных экстракционных систем на основе несмешивающихся с водой органических растворителей. Из числа анионогенных ПАВ этой способностью обладают алкилсульфаты, алкилсульфонаты [10] и оксифос Б [8; 7], катионогенных ПАВ - катамин АБ [4], неионогенных - синтано-лы [5; 6] и синтамид-5 [2; 11]. В отличие от синтанолов в молекуле неонола имеется фе-нольная группа, способная к комплексооб-разованию с ионами металлов, поэтому представляло интерес применить его в экстракционных системах без органического растворителя.

В работе использованы:

• неионогенный ПАВ неонол АФ-9-6 (С9Н19С6Н4О(С2Н4О)пН, п=6) - оксиэтили-рованный алкилфенол, содержание основного вещества не менее 92%, примесь по-лиэтиленгликоля до 1%. Относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности), в воде диспергируется с образованием эмульсий с рН около 7 [13];

• предварительно прокаленные при 200°С до постоянной массы соли №С1,

NaNO3, NaBr, Ш2СО3, NHCO3, (NH^SO^ NH4F, (NH4)2HPO4, NH4NO3, KCl, KSCN, KNO3, K2CO3, KHCO3 и LiNO3, квалификации "х.ч." "ч.д.а.".

Границы областей расслаивания в тройных системах вода - неонол АФ-9-6 -неорганическая кислота определяли методом изотермического титрования [1], фазовые переходы фиксировали визуально. Изотермы растворимости систем при 25°C строили методом сечений [12]. В качестве измеряемого параметра регистрировали показатель преломления жидкой фазы на рефрактометре ИРФ-454Б.

Изученные системы являются условно трехкомпонентными, поскольку ПАВ представляет собой смесь гомологов с технологическими примесями. На диаграммах вершине 100% неонола АФ-9-6 отвечает технический продукт. Вблизи стороны ПАВ -соль исследования не проводились из-за большой вязкости растворов и, как следствие, медленного установления равновесия.

Растворимость солей в воде взята из справочника [3]. Неонол АФ-9-6 не растворяется в воде, образуя непрозрачные белые эмульсии, которые после нагревания разделяются на два слоя: нижний - прозрачный гель, верхний - прозрачный раствор. При добавлении в горячую воду неонол АФ-9-6 не растворяется, при охлаждении образуется прозрачный гель. Расслаивающиеся смеси образуются со многими солями (таблица).

Полученные диаграммы растворимости систем вода - неонол АФ-9-6 - высали-

© Кудряшова О.С., Бабченко Н.А., Леснов А.Е., Денисова С.А., 2013

16

ватель (нитрат аммония (рис. 1); карбонат натрия (рис. 2); смесь карбоната и гидрокарбоната калия (рис. 3) имеют одинаковую топологию. На них присутствуют фазовые области: L+ПАВ - гетерогенная, ПАВ в

Характеристики расслаивающихся систем

осадке; Ll+L2 - расслаивания; Ll+L2+S - мо-нотектического равновесия; L+S - кристаллизации соли; L+S+ПАВ - кристаллизации соли в присутствии неонола АФ-9-6.

Высаливатель Фазовый состав

NH4N03, NaN03, №Вг, №2С0з Верхняя фаза ПАВ - прозрачный гель, нижняя водная фаза - прозрачный раствор

К2С0з Фаза ПАВ мутная

KN03 Водная фаза мутная

Ж^, KSCN Обе фазы прозрачные, но фаза ПАВ внизу

КС1 Верхняя фаза прозрачная, нижняя - мутный белый гель

NaHC0з, КНС0з Обе фазы мутные

№С1, LiN03 Жидкие трехфазные системы

Н20 дЮ0 /|_+ПАв\ / / \60 / / L1+L2 \ 60/ У * ь+э

L+S+ПАВ

100 // 0

Неонол АФ-9-6 N^N0,

Рис. 1. Изотерма растворимости системы Неонол АФ-9-6 - N^N0, - Н20 при 25°С

Ь+ПАВ

Ь+к/г

0 20 Неонол АФ-9-6

Ь+ Я+к/г

^ЫЯ2С0з

Рис. 2. Изотерма растворимости системы Неонол АФ-9-6 - №2С03 - Н20 при 25°С

0

40 60

мас.%

Н20

0

0

Кудряшова О.С., Бабченко Н.А., Леснов А.Е., Денисова С.А.

Рис. 3. Изотерма растворимости системы Неонол АФ-9-6 - Смесь K2CO3 и KHCO3 - H2O при 25°С

Результаты исследований показали, что расслаивающиеся смеси с прозрачными слоями получаются только вблизи предельной ноды, разделяющей области расслаивания и монотектического равновесия. В остальных случаях наблюдается образование стабильных эмульсий в одном из слоев. Область расслаивания располагается достаточно близко к водной вершине. Концентрация воды в расслаивающихся смесях в присутствии карбонатов калия и натрия выше, чем с нитратом аммония. Поля кристаллизации солей незначительны.

Изучение влияния неорганических кислот и щелочей на фазовое состояние систем показало, что любое изменение рН приводит к помутнению фаз.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что использование трехкомпонентных систем на основе неонола АФ-9-6 для жидкостной экстракции не представляет интереса, т.к. ПАВ не растворяется в воде ни при каких соотношениях и прозрачность фаз сохраняется в узком интервале рН.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ. Грант 12-03-00222-а.

Библиографический список

1. Аносов В.Я., Озерова М.И, Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976. 504 с.

2. Головкина А.В., Денисова С.А., Кудряшова О.С., Леснов А.Е., Мошева Е.В. Фазовые и экстракционные равновесия в системе вода - синтамид-5 - карбонат калия // Вестник Пермского университета. Серия Химия. 2012. Вып. 1(5). С. 47-53.

3. Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьева В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде: справочник. Л.: Химия, 1972, 248 с.

4. Кудряшова О.С., Бортник К.А., Чух-ланцева Е.Ю., Денисова С.А., Леснов А.Е. Растворимость в системах вода - катамин-АБ - хлориды щелочных металлов или аммония // ЖНХ. 2013. Т. 58. № 2. С. 290-293.

5. Кудряшова О.С., Денисова С.А., Леснов А.Е., Попова М.А. Фазовые и экстракционные равновесия в системах вода -неорганический высаливатель - алкиловые эфиры полиэтиленгликоля // ЖФХ. 2008. Т. 82. № 4. С. 786-788.

6. Кудряшова О.С., Денисова С.А., Попова М.А., Леснов А.Е. Фазовые равновесия в системах вода - сульфаты щелочных металлов или аммония - синтанол // ЖНХ. 2013. Т. 58, № 2. С. 286-289.

7. Кудряшова О.С., Леснов А.Е., Денисова С.А. Некрасова В.В., Останина Н.Н. Фазовые равновесия в системах вода -оксифос Б - соли алюминия // Вестник Пермского университета. Серия Химия. 2012. Вып. 3(7). С. 108-111.

8. Кудряшова О.С., Мохнаткина Н.Н., Леснов А.Е., Денисова С.А. Фазовые равновесия в системах вода - сульфаты щелочных металлов или аммония - оксифос-Б // ЖНХ. 2010. Т. 55. № 10. С. 1712-1714.

9. Леснов А.Е., Денисова С.А., Кудряшова О.С., Чепкасова А.В., Катаева Е.Ю., Мохнаткина Н.Н. Применение расслаивающихся систем вода - поверхностно-активное вещество - высаливатель для целей экстракции // ЖПХ. 2010. Т. 83. № 8. С. 1379-1382.

10. Леснов А.Е., Кудряшова О.С., Денисова С.А. Фазовые и экстракционные равновесия в системах вода - алкилсульфонаты - неорганический высаливатель // Вестник

Пермского университета. Серия Химия. 2011. Вып. 1(1). С. 71-75.

11. Леснов А.Е., Кудряшова О.С., Денисова С.А., Чепкасова А.В. Фазовые и экстракционные равновесия в системе вода -хлорид аммония - синтамид-5 // ЖФХ. 2008. Т. 82. № 6. С. 1180-1182.

12. Никурашина Н.И., Мерцлин Р.В. Метод сечений. Приложение его к изучению многофазного состояния многокомпонентных систем. Саратов: Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1969. 122 с.

13. ТУ 2483-077-05766801-98. Неонолы.

PHASE EQUILIBRIA IN WATER - NEONOL AF-9-6 -INORGANIC SALTING-OUT AGENT SYSTEMS O.S. Kydryashova1, N.A.Babchenko\ A.E.Lesnov2, S.A.Denisova1

'Perm State University National Research. 614990, Perm, Bukirev St., 15. E-mail: [email protected]

2 Institute of Technical Chemistry UB RAS. 614013, Perm, Koroleva St., 3. E-mail: [email protected]

Phase equilibria in triple water aliquation systems containing manufacturing nonionic surfactant - neonol AF-9-6 and inorganic salting-out agent were investigated.

Keywords: phase equilibria; neonol; water aliquation systems