Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВОДНЫХ СИСТЕМАХ'

ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВОДНЫХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
79
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ / ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ / МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ / МЕТОД СЕЧЕНИЙ / ДИГИДРОФОСФАТ АММОНИЯ / КАРБАМИД / СУЛЬФАТ АММОНИЯ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Мазунин С. А., Носков М. Н., Кистанова Н. С., Елсуков А. В.

Фазовые диаграммы и данные по фазовым равновесиям в многокомпонентных системах лежат в основе технологических схем переработки рассолов природного и техногенного происхождения, проектирования процессов получения, разделения и очистки неорганических веществ. Поэтому разработку новых технологий, усовершенствование технологических процессов необходимо начинать с изученя соответствующих систем и построения фазовых диаграмм. Эффективность изучения фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах оптимизированным методом сечений показана на примере пятикомпонентной системы CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O при 25 °C. Оптимизированный метод сечений позволяет определять составы равновесных фаз без выделения их из раствора и последующего физико-- химического анализа. В результате образования между карбамидом и хлоридом аммония химического соединения NH4Cl·CO(NH2)2 в системе появляются две нонвариантные области - эвтоническая и перитоническая. В работе описаны особенности прогнозирования составов двух нонвариантных точек, экспериментального определения составов на гиперплоскостях нонвариантных областей для расчета по ним составов равновесных жидких и твердых фаз. Показана эффективность алгоритма прогнозирования нонвариантных составов в системе. Описана методология планирования исследования линий моновариантного равновесия и поверхности кристаллизации индивидуальных солей. По экспериментальным данным построена проекция фазовой диаграммы на солевое основание системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Мазунин С. А., Носков М. Н., Кистанова Н. С., Елсуков А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SPECIFICS OF PHASE EQUILIBRIA STUDIES IN THE MULTINARY AQUEOUS SYSTEMS

The data of phase equilibria and phase diagrams have an important significance to guide the development and utilization of brine-mineral resources, design process of obtain, separation and purification of inorganic salts, and provide a theoretical basis for understanding the recovery of rare earth elements, whether from the environment or the economy. Therefore, the phase diagram determination of the corresponding systems is essential for establishment of the optimal temperature-concentration conditions of the process of crystallization. The efficiency of the investigation of the solid-liquid equilibria in quinary system CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O at 25 °C by the optimized sections method was shown. The method is allowed to determine the compositions of equilibrium solid phases without isolating them from liquid in the systems differently complexity. As a result of the formation of one complex salt NH4Cl·CO(NH2)2 between urea and ammonium chloride the quinary system has two invariant regions - eutonic and peritonic. In this study, the specifics of predicting the compositions of two invariant points, experimental determination of the compositions on the hyperplanes of invariant regions for computation of the compositions of equilibrium liquid and solid phases were considered. The efficiency of the algorithm for predicting the compositions of invariant points in the system was proved. The methodology of experimental design in studies of univariant curves and salt crystallization surfaces was described. According to the experimental data the phase diagram projection on the salt base of the system was constructed.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВОДНЫХ СИСТЕМАХ»

EDN: ABLISH

УДК 544.01: 544.014, 544.016.4

Specifics of Phase Equilibria Studies in the Multinary Aqueous Systems

Sergey A. Mazunin, Michail N. Noskov, Natalya S. Kistanova* and Anton V. Elsukov

Perm State University Perm, Russian Federation

Received 12.07.2022, received in revised form 16.12.2022, accepted 30.01.2023

Abstract. The data of phase equilibria and phase diagrams have an important significance to guide the development and utilization of brine-mineral resources, design process of obtain, separation and purification of inorganic salts, and provide a theoretical basis for understanding the recovery of rare earth elements, whether from the environment or the economy. Therefore, the phase diagram determination of the corresponding systems is essential for establishment of the optimal temperature-concentration conditions of the process of crystallization. The efficiency of the investigation of the solid-liquid equilibria in quinary system CO(NH2)2 - NH4Q - (NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O at 25 °C by the optimized sections method was shown. The method is allowed to determine the compositions of equilibrium solid phases without isolating them from liquid in the systems differently complexity. As a result of the formation of one complex salt NH4ClCO(NH2)2 between urea and ammonium chloride the quinary system has two invariant regions - eutonic and peritonic. In this study, the specifics of predicting the compositions of two invariant points, experimental determination of the compositions on the hyperplanes of invariant regions for computation of the compositions of equilibrium liquid and solid phases were considered. The efficiency of the algorithm for predicting the compositions of invariant points in the system was proved. The methodology of experimental design in studies of univariant curves and salt crystallization surfaces was described. According to the experimental data the phase diagram projection on the salt base of the system was constructed.

Keywords: phase equilibria, phase diagram, multicomponent systems, sections method, ammonium dihydrogen phosphate, urea, ammonium sulfate.

Acknowledgements. The research was carried out with the financial support of the Perm Scientific and Educational Center "Rational Subsoil Use", 2022.

© Siberian Federal University. All rights reserved

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0). Corresponding author E-mail address: [email protected]

Citation: Mazunin, S.A., Noskov, M.N., Kistanova, N.S., Elsukov, A. V. Specifics of phase equilibria studies in the multinary aqueous systems. J. Sib. Fed. Univ. Chem., 2023, 16(1), 134-144. EDN: ABLISH

Особенности исследований фазовых равновесий в многокомпонентных водных системах

С. А. Мазунин, М. Н. Носков, Н. С. Кистанова, А. В. Елсуков

Пермский государственный национальный исследовательский университет Российская Федерация, Пермь

Аннотация. Фазовые диаграммы и данные по фазовым равновесиям в многокомпонентных системах лежат в основе технологических схем переработки рассолов природного и техногенного происхождения, проектирования процессов получения, разделения и очистки неорганических веществ. Поэтому разработку новых технологий, усовершенствование технологических процессов необходимо начинать с изученя соответствующих систем и построения фазовых диаграмм. Эффективность изучения фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах оптимизированным методом сечений показана на примере пятикомпонентной системы С0(МН2)2 -N^01 - ^Н4)^04 - ]ЧН4Н2Р04 - Н20 при 25 °С. Оптимизированный метод сечений позволяет определять составы равновесных фаз без выделения их из раствора и последующего физико-химического анализа. В результате образования между карбамидом и хлоридом аммония химического соединения №Н4С1С0(МН2)2 в системе появляются две нонвариантные области -эвтоническая и перитоническая. В работе описаны особенности прогнозирования составов двух нонвариантных точек, экспериментального определения составов на гиперплоскостях нонвариантных областей для расчета по ним составов равновесных жидких и твердых фаз. Показана эффективность алгоритма прогнозирования нонвариантных составов в системе. Описана методология планирования исследования линий моновариантного равновесия и поверхности кристаллизации индивидуальных солей. По экспериментальным данным построена проекция фазовой диаграммы на солевое основание системы.

Ключевые слова: фазовые равновесия, диаграмма состояния, многокомпонентные системы, метод сечений, дигидрофосфат аммония, карбамид, сульфат аммония.

Благодарности. Исследования выполнены при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование».

Цитирование: Мазунин, С.А., Носков, М.Н., Кистанова, Н.С., Елсуков, А. В. Особенности исследований фазовых равновесий в многокомпонентных водных системах. Журн. Сиб. федер. ун-та. Химия, 2023, 16(1). С. 134-144. EDN: ABLISH

Введение

При создании многофункциональных материалов [1-3], разработке и оптимизации конверсионных способов получения [4, 5] веществ, экстрактивной кристаллизации [6-8] солей, извлечении редкоземельных элементов [9] и их разделении методом многостадийной перекристаллизации [10], концентрировании и разделении сложных смесей [11-13], комплексной переработке рассолов природного [14-16] и техногенного происхождения [15-19] определение оптимальных температурно-концентрационных условий процесса возможно на основе диаграмм состояния соответствующих систем. Исследование фазовой диаграммы системы из пяти или большего числа компонентов является сложной и трудоемкой задачей. Основные трудности возникают при выборе многомерной фигуры, наиболее пригодной для изображения состава многокомпонентной системы, проектирования этой фигуры на плоскость для получения наглядного изображения и при необходимости проведения количественных расчетов.

Настоящая работа посвящена анализу и возможности использования оптимизированного метода сечений [20] для исследования многокомпонентных систем, осложненных образованием инконгруэнтно растворимого химического соединения.

Материалы и методы

Для определения составов равновесных жидких и твердых фаз в водно-солевых системах с любым числом и сложностью взаимодействия компонентов методом сечений используют истинную систему координат, в которой составы насыщенных растворов выражают через составы равновесных твёрдых фаз. Оптимальные сечения обязательно пересекают все грани нонвариант-ной области изогидрического разреза системы как минимум в двух точках, определяя составы реперных точек на этих гранях. Наименее трудоёмкие сечения составляют из раствора одного или нескольких компонентов и одной твёрдой фазы или аналогичного раствора и двух твёрдых фаз с различным соотношением.

Условием истинности выбранной системы координат является равенство основных коэффициентов - отношение содержания компонентов, отсутствующих на соответствующих гранях нонвариантной области, к воде как минимум в двух точках на каждой грани. Их равенство (в пределах нескольких тысячных долей единицы) доказывает, что грани нонвариантной области исходят из вершин составов предполагаемых твёрдых фаз, и эвтонический раствор насыщен относительно данных твердых фаз. Состав эвтонического раствора вычисляем по следующим формулам:

{Н2О} = 100/(ci+c2+ c3+ c4+1); (1)

{A} = С1ЧН2О}; (2)

{B} = С2ЧН2О}; (3)

{C} = С3ЧН2Р}; (4)

{(D} = С4ЧН2О}, (5)

где: с: ={А}/{Н20}; с2 ={В}/{Н20}; Сз ={С}/{Н20} С4 =ф}/{Н20}; {А}, {В}, {С}, и {Б} - средние значения основных коэффициентов и содержание (%) предполагаемых твёрдых фаз (соответственно А, В, С, Б) и воды в эвтоническом растворе (Е).

Экспериментальное определение нонвариантных равновесных фаз оптимизированным методом сечений требует наиболее точного прогнозирования состава нонвариантного раствора, методика которого основывается на новом коллигативном свойстве моновариантных и нонвариантных растворов многокомпонентных водных систем [21].

В качестве объекта для иллюстрации разработанного подхода представлена водно-солевая система CO(NH2)2-NH4Cl-NH4H2PO4-(NH4)2SO4-H2O. Гранями пятикомпонентной системы являются следующие четырёхкомпонентные системы: CO(NH2)2-NH4Cl-NH4H2PO4-H2O [22], CO(NH2)2-NH4a-(NH4)2SO4-H2O [23], CO(NH2)2-NH4H2PO4-(NH4)2SO4-H2O [24] и NH4Cl-NH4H2PO4-(NH4)2SO4-H2O [25].

В работе использованы карбамид, соли аммония квалификации «х.ч.»; дистиллированная вода, nD 25=1.3325. Смеси компонентов готовили на аналитических весах ВСЛ-200/0,1А с точностью ±0,001 г. Температуру поддерживали при помощи термостата WiseCircu с погрешностью ±0.1 °C. Установление равновесия в исходной смеси компонентов контролировали по показателю преломления жидкой фазы с погрешностью ± 2*10-4 единиц на рефрактометре ИРФ-454 Б2М. Растворимость солей в воде и содержание солей в растворе определены с точностью 0.5 % масс.

Экспериментальная часть

Экспериментальному изучению нонвариантных равновесий предшествовало прогнозирование четырехкратно насыщенных составов. В пятикомпонентной системе CO(NH2)2 - NH4C1 -(NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O при 25 °C в результате образования инконгруэнтно растворимого химического соединения между карбамидом и хлоридом аммония появляются две нонвариантные области - эвтоническая и перитоническая. Новое химическое соединение NH4ClCO(NH2)2 образуется в двух ограняющих четырехкомпонентных системах CO(NH2)2-NH4C1-NH4H2PO4-H2O и CO(NH2)2-NH4Cl-(NH4)2SO4-H2O. В первой из них наблюдается ярко выраженное высаливание дигидрофосфата аммония карбамидом. Вследствие этого можно ожидать, что в пятикомпонентной системе составы нонвариантных растворов будут располагаться вблизи составов нонвариантных растворов системы CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 - H2O при 25 °C. Содержание дигидрофосфата аммония в эвтоническом (E 4) и перитоническом (P2) растворах в ограняющей системе CO(NH2)2 - NH4Cl - NH4H2PO4 - H2O при 25 °C составляет 1,84 и 3,16 % мас. В качестве предполагаемого состава эвтонического раствора (E 5) пятерной системы (% мас.): 46,50 - CO(NH2)2; 10,00 - NH4Cl; 13,00 - (NH4)2SO4; 1,50 - NH4H2PO4; 29,00 - H2O и перитонического раствора (*P3): 29,00 - CO(NH2)2; 16,00 - NH4Cl; 14,00 - (NH4)2SO4; 3,00 - NH4H2PO4; 38,00 - H2O.

Границами нонвариантной области в пятикомпонентной системе являются гиперплоскости, задаваемые точками составов нонвариантного раствора и равновесных ему твёрдых фаз. Составы на границах нонвариантной области определены с помощью изогидрических разрезов. Расчёт содержания воды в изогидрических разрезах и выбор твёрдой фазы осуществляли по данным о составе спрогнозированных эвтонического и перитонического растворов. Структура изо-гидрического разреза в перспективной проекции на солевое основание изображена на рис. 1.

Для определения границ эвтонической области изучено 6 сечений (рис. 1) изогидрических разрезов (24,15; 24,00 и 23,96 % масс. H2O). Границы перитонической области исследованы 6 сечениями изогидрических разрезов, содержащих 33,5; 33,00; 32,50 % масс. H2O. Составы исходных смесей компонентов в каждом сечении готовили добавлением к раствору одной или двух солей

других твердых солей. Так, например, составы смесей в сечении 1 готовили, добавляя к раствору дигидрофосфата и сульфата аммония (% мас.: 7,22-ЫН4Н2Р04; 34,82-^И4)^04; 57,96-Н20) карбамид и хлорид аммония. Приготовленные исходные смеси компонентов термостатировали до установления равновесия, измеряли показатель преломления равновесной жидкой фазы. Точки излома на функциональной зависимости «состав - свойство» в изученных сечениях соответствуют составам на гиперплоскостях нонвариантных областей.

Таким образом, на каждой грани эвтонической и перитонической областей получено по два состава (табл. 1). По средним значениям основных коэффициентов (отношение компонента, которого нет в донной фазе, к воде) вычисляли составы нонвариантных растворов (формулы 1-5, табл. 1). Попарное равенство (в пределах сотой доли единицы) основных коэффициентов в точках составов, принадлежащих одной грани, свидетельствует, что эвтонический раствор насыщен относительно карбамида, химического соединения состава дигидрофосфата

и сульфата аммония, а перитонический раствор насыщен относительно хлорида, сульфата и дигидрофосфата аммония и химического соединения (табл. 1 и рис. 1).

Линии моновариантного равновесия в пятикомпонентной системе изучали с помощью разреза «раствор соли - три другие соли», проходящего через ребро фигуры состава пятикомпонентной системы - пентатопа и составы твердых фаз, равновесные предполагаемому составу жидкой фазы. Результаты исследования представлены в табл. 2.

В пятикомпонентной системе изучена гиперповерхность кристаллизации дигидрофосфата аммония с помощью разрезов «раствор - соль», исходящих из состава индивидуальной фазы КИ4И2Р04. Точки составов растворов в таких сечениях рассчитывали на отрезках Н20-Е 5, И20-Р3, И20-Л1 (где А1 - составы трехкратно насыщенных растворов на линиях моновариантного равновесия). Результаты исследования представлены в табл. 2. Ортогональная проекция диаграммы растворимости солей в системе С0^Н2)2 - N^0 - ^Н4)^04 - NH4H2P04 - Н20 при 25 °С изображена на рис. 2.

Таблица 1. Составы реперных точек и растворов в истинных концентрациях, соответствующих нонвариантным равновесиям в системе CO(NH2)2 — NH4C1 — (NH4)2S04 — NH4H2P04 — Н20 при 25 °С

Table 1. Experimentally determined compositions on faces of the invariant area of the CO(NH2)2 — NH4C1 — (NH^SO,, — NH4H2P04 — H20 system and the invariant solution compositions £5 andP, derived from them

Точки Составы реперных точек в истинных концентрациях,% масс. Формула Основные

nh4h2po4 CO(NH2)2 (NH,)2S04 NH4Cl-CO(NH2)2 н2о коэффициенты

2,99 30,97 14,42 27,62 24,00 {NH4C1-C0(NH2)2}/{H20} 1,2904

2,98 30,73 17,13 25,19 23,96 {NH4C1-C0(NH2)2}/{H20} 1,2826

2,99 40,70 14,42 17,89 24,00 {C0(NH2)2}/{H20} 0,7456

2,98 37,87 17,13 18,05 23,96 {C0(NH2)2}/{H20} 0,7535

2,99 35,70 11,21 26,10 24,00 {(NH4)2S04}/{H20} 0,4671

2,99 40,44 11,35 21,22 24,00 {(NH4)2S04}/{H20} 0,4729

1,51 36,33 13,50 24,66 24,00 {NH4H2P04}/{H20} 0,0629

1,48 32,27 17,05 25,05 24,15 {NH4H2P04}/{H20} 0,0613

1,74 36,06 13,17 21,01 28,03

nh4h2po4 CO(NH2)2 NH4C1 NH4Cl-CO(NH2)2 н2о

3,55 14,42 -10,16 58,73 33,47 {nhtcp/ilto} -0,3037

3,55 16,64 -10,02 56,37 33,47 {nh4c1}/{H20} -0,2994

3,55 14,42 -2,54 51,11 33,47 {NH4C1-C0(NH2)2}/{H20} 1,5270

3,55 16,64 -4,90 51,24 33,47 {NH4C1-C0(NH2)2}/{H20} 1,5310

3,55 13,48 -4,63 54,13 33,47 {(NH4)2S04}/{H20} 0,4027

3,50 13,45 -8,52 58,58 33,00 {(NH4)2S04}/{H20} 0,4076

2,87 14,87 -6,50 56,25 32,50 {NH4H2P04}/{H20} 0,0883

2,94 17,06 -7,59 55,09 32,50 {NH4H2P04}/{H20} 0,0905

Рз 3,28 14,88 -11,08 56,17 36,74

Рис. 1. Перспективная проекция сечения изогидрического разреза (24.00 % масс.) на солевое основание системы CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O: a, b, c, d и k, n, m, l - вершины эвтонической и перитонической области соответственно; тонкими линиями показаны направления изогидрических сечений для определения составов на каждой границе нонвариантных областей; сечение 1 с постоянным содержанием солей NH4H2PO4 и (NH4)2SO4

Fig. 1. Perspective projection of the isohydric (24.00 wt%) section on the salt base of the CO(NH2)2 - NH4CI -(NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O system, where a, b, c, d и k, n, m, l denote the corners of the invariant regions -eutonic and peritonic respectively, thin lines show the directions isohydric sections to determine the compositions at the boundaries of these regions, and section 1 where the NH4H2PO4 and (NHt)2SO4 contents are constant

Таблица 2. Растворимость в системе CO(NH2)2 — NH4CI — (NH4)2S04 — NH4H2P04 — Н20 при 25 °С

Table 2. Experimentally determined compositions of saturated solutions at 25 °C in the CO(NH2)2 — NH4CI — (NH4)2S04 — NH4H2P04 — H20 system

Точки Составы насыщенных растворов,% масс. и 25 " D Равновесная твердая фаза

nh4h2po4 co(nh2)2 (nh4)2s04 nh4c1 н2о

Ег 3,81 - 24,21 13,17 58,81 1,4060 nh4c1+(nh4)2s04+nh4h2p04

5,38 5,92 23,36 14,85 50,49 1,4120 nh4c1+(nh4)2s04+nh4h2p04

4,45 11,97 21,26 14,76 47,56 1,4193 nh4c1+(nh4)2s04+nh4h2p04

4,00 19,02 18,54 14,90 43,54 1,4269 nh4c1+(nh4)2s04+nh4h2p04

Ръ 3,28 29,71 14,88 15,39 36,74 1,4390 nh4c1+nh4c1c0(nh2)2+(nh4)2s04+nh4h2p04

Pi 3,16 35,46 - 20,39 40,99 1,4355 nh4c1+nh4c1 c0(nh2)2+nh4h2p04

3,02 33,38 4,99 18,96 39,66 1,4364 nh4c1 +nh4c1c0(nh2)2+nh4h2p04

3,20 31,85 10,02 16,46 38,46 1,4380 nh4c1+nh4c1 c0(nh2)2+nh4h2p04

Pi - 30,49 14,24 16,97 38,30 (nh4)2s04+nh4c1+nh4c1c0(nh2)2

Е5 1,74 47,16 13,17 9,90 28,03 1,4554 c0(nh2)2+nh4c1c0(nh2)2+(nh4)2s04+nh4h2p04

Е4 1,84 54,47 - 13,93 29,76 1,4525 coina^+nhtclcoina^+nirapo,,

3,87 45,67 17,39 4,77 28,31 1,4506 c0(nh2)2+(nh4)2s04+nh4h2p04

3,21 51,38 6,33 11,21 27,88 1,4520 coina^+nhtclcoina^+nirapo,,

Ei - 46,76 13,52 10,29 29,42 1,4386 c0(nh2)2+nh4c1c0(nh2)2+(nh4)2s04

Е2 5,57 40,43 23,17 - 30,83 1,4455 c0(nh2)2+(nh4)2s04+nh4h2p04

4,80 38,36 10,72 8,04 38,08 1,4355 nh4h2po4

8,46 29,49 8,24 6,18 47,63 1,4171 nh4h2po4

12,72 21,09 5,89 4,42 55,88 1,4015 nh4h2po4

19,85 10,65 2,98 2,23 64,29 1,3852 nh4h2po4

4,66 25,03 12,53 12,97 44,81 1,4245 nh4h2po4

8,26 18,29 9,16 9,47 54,82 1,4055 nh4h2po4

13,87 11,29 5,65 5,85 63,33 1,3891 nh4h2po4

21,21 5,18 2,60 2,69 68,32 1,3784 nh4h2po4

6,48 9,80 17,87 12,41 53,45 1,4081 nh4h2po4

9,97 7,06 12,88 8,95 61,13 1,3940 nh4h2po4

* — предполагаемые составы четырехкратно насыщенных растворов

Рис. 2. Перспективная проекция диаграммы растворимости системы CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 -NH4H2PO4 - H2O при 25 °C

Fig. 2. Dry salt phase diagram of the quinary system CO(NH2)2 - NH4Cl - (NH4)2SO4 - NH4H2PO4 - H2O при 25 °C

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эффективность разработанных приемов применительно к системам с числом компонентов более четырёх показана на примере исследования фазовых равновесий в пятикомпонентной водно-солевой системе С0^Н2)2-ЫН4С1-МН4Н2Р04-^Н4)^04-Н20 при 25 °С с образованием инконгруэнтно растворимого химического соединения МН4С1С0(МН2)2.

На солевой проекции диаграммы растворимости системы С0^Н2)2 - NH4Q-(NH4)2S04 -МН4Н2Р04 - Н20 при 25 °С (рис. 2) обозначены составы двух-, трех- и четырёхкратно насыщенных растворов, выявлен ход линий моновариантного равновесия. Небольшая протяжённость линии, отвечающей составам насыщенных растворов относительно гидрофосфата, дигидрофосфата и сульфата аммония, а также незначительный объем кристаллизации хлорида аммония свидетельствуют о высоком высаливающем действии хлорида аммония на гидрофосфат и дигидро-фосфат аммония.

Таким образом, использование косвенного метода изучения фазовых равновесий, осознанный выбор составов исходных смесей компонентов, расположение их в оптимальных сечениях позволяет с наименьшими затратами труда, времени и реактивов определить состав всех фаз, участвующих в нонвариантных равновесиях, установить структуру фазовой диаграммы водно-солевой системы, подробно исследовать необходимые фазовые области для решения прикладных

задач, распространить применение метода сечений для исследования систем с любым числом компонентов и любой сложности.

Список литературы / References

[1] Burchakov A.V., Garkushin I. K., Kondratyuk I. M., Egorova E. M., Milov S. N. Phase complex modeling for the Na+, Sr2+||Cl-, WO42- three-component reciprocal system. Russ. J. Inorg. Chem. 2021. 66(7). 1021-1030.

[2] Fedorov P. P. Phase diagrams of lead difluoride systems with rare-earth fluorides. Russ. J. Inorg. Chem. 2021. 66(2). 245-252.

[3] Danilov V.P., Frolova E. A., Kondakov D. F., Sveshnikova L. V. Application of physicochemical analysis to developing and studying deicing agents. Russ. J. Inorg. Chem. 2019. 64(9). 1165-1168.

[4] Elokhov A.M., Lukmanova L. M., Kudryashova O. S. Phase and chemical equilibria in the 2NaHCOO+Ca(NO3)2~Ca(HCOO)2+2NaNO3 - H2O system at 25 °C. Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. 93(3). 437-441.

[5] Gordenchuk A.D., Kudryashova O. S. Solubility in the system 2NaHCOO+CaCl2~Ca(HCOO)2+2NaCl - H2O. Russ. J. Inorg. Chem. 2017. 62(8). 1099-1103.

[6] Cherkasov D.G., Danilina V. V., Il'in K. K. Phase equilibria, critical phenomena, and extractive crystallization of the salt in the sodium chloride-water-diisopropylamine ternary system. Russ. J. Inorg. Chem. 2021. 66(6). 883-890.

[7] Urréjola S., Sánchez A., Hervello M. F. Solubilities of sodium, potassium, and copper (II) sulfates in ethanol-water solutions. J. Chem. Eng. Data. 2011. 56(5). 2687-2691.

[8] Hu M., Zhai Q., Jiang Y. et al. Solid-liquid phase equilibria of same aliphatic alcohols+cesium sulfate +water. J. Chem. Eng. Data. 2004. 49(4). 1070-1073.

[9] Skiba G.S., Ponomarenko G. V., Kuznetsov V. Y., Rys'kina M. P. Physicochemical analysis of the system Zr(S04)2-K2S04-H2S04(10 %)-H2O at 25 °C. Russ. J. Inorg. Chem. 2019. 64(9). 1172-1177.

[10] Канбар А., Чарыков Н. А., Кескинов В. А., Малышева П. В., Шаймарданов Ж. К., Шай-марданова Б. К., Куленова Н. А., Саденова М. А., Шушкевич Л. В., Летенко Д. Г. Растворимость хлоридов La, Gd, Sm в тройных водно-солевых системах в присутствии водорастворимого на-нокластера фуллеренола - C 60(OH)24 при 25 °C. Известия СПбГТИ(ТУ) 2021. 59(85). 3-11. [Kanbar A., Charykov N. A., Keskinov V. A., Malysheva P. V., Shaimardanov Zh.K., Shaimardanova B. K., Kulenova N. A., Sadenova M. A., Shushkevich L. V., Letenko D. G. Rastvorimost0 khloridov La, Gd, Sm v troinykh vodno-solevykh sistemakh v prisutstvii vodorastvorimogo nanoklastera fullerenola-C 60(OH)24 pri 25 °C. Izvestiia SPSIT 2021. 59(85). 3-11 (In Russ.)]

[11] Stankova A.V, Elokhov A. M., Lesnov A. E. Phase and extraction equilibria in water-ethoxylated nonylphenol-sodium sulfate system. Russ. Chem. Bull. 2020. 69(4). 671-674.

[12] Zabolotnykh S.A., Gileva K. O., Lesnov A. E., Denisova S. A. Comparison of extractive capacities of systems based on sulfonol, sodium dodecyl sulfate, or alkyl benzene sulfonic acid. Russ. J. Appl. Chem. 2019. 92(4). 555-561.

[13] Tagashira S., Kimoto S., Nozaki K., Murakami Y. Surfactant gel extraction of gold(III), palladium(II), platinum(II), and lead(II) as thioureacomplexes. Analytical sciences 2009. 25. 723-726.

[14] Nie G.-L., Sang S.-H., Cui R.-Z. Measurements of the solid-liquid phase equilibria in quinary system NaBr-KBr-MgBr2-SrBr2-H2O at 323 K. J. Chem. Eng. Data 2019. 64(8). 3436-3443.

[15] Zhang X., Yan S., Zhou S., Zhong C. Solid liquid phase equilibria in the ternary systems ZnSO4-CuSO4-H2O and ZnSO4-ZnCl2-H2O at 323 K and 0.1 MPa. J. Chem. Eng. Data. 2020. 65(6). 2957-2963.

[16] Yang L., He X.-F., Gao Y.-Y., Cui R.-Z., Sang S.-H. Studies on phase equilibria in the quaternary systems LiCl-KCl-MgCl2-H2O and Li2B 4O7-Na2B 4O7-MgB 4O7-H2O at 273 K. J. Chem. Eng. Data 2018. 63(5). 1206-1211.

[17] Cheng H., Wu L., Cao L. Zhao J., Xue F., Cheng F. Phase diagram of AlQ3-FeQ3-H2O(-HCl) salt water system at 298.15 K and its application in the crystallization of AlCl3*6H2O. J. Chem. Eng. Data 2019. 64(12). 5089-5094.

[18] Zhang M., Wu P., Li Y., Li W., Zhou H. Phase equilibria and phase diagrams of the Mn2+, Mg2+, NH4+//SO42- H2O system at 298.15, 323.15, and 373.15 K. J. Chem. Eng. Data 2020. 65(6). 3091-3102.

[19] Gao Y.-Y., He X.-F., Sang S.-H., Guo X.-F. Solid-liquid phase equilibria of the quaternary system MgCl2-PbCl2-ZnCl2-H2O at 323 K. J. Chem. Eng. Data 2020. 65(6). 3183-3189.

[20] Mazunin S.A., Noskov M. N., Elsukov A. V. Efficient methods to study phase equilibria in multinary aqueous systems. Russ. J. Appl. Chem. 2017. 62(5). 539-544.

[21] Mazunin S.A., Chechulin V. L. Planarity of the compositions of different types of multiply saturated aqueous solutions. Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. 93(1). 59-66.

[22] Носков М.Н., Мазунин С. А. Особенности исследования фазовых равновесий в системе CO(NH2)2-NH4Cl-(NH4)2HPO4-NH4H2PO4-H2O при 25 °C. Вестн. Пермск. ун-та 2014. 2(14). 33-75. [Noskov M. N., Mazunin S. A. Osobennosti issledovaniia fazovikh ravnovesii v sisteme CO(NH2)2-NH4Cl-(NH4)2HPO4-NH4H2PO4-H2O pri 25 °C. Vestn. Permsk. un-ta 2014. 2(14). 33-75. (In Russ.)]

[23] Носков М.Н., Мазунин С.А. Изучение фазовых равновесий в системе CO(NH2)2-NH4Cl-(NH4)2SO4-H2O при 25 °C. Вестн. Пермск. ун-та 2013. 2(10). 41-52. [Noskov M. N., Mazunin S. A. Izuchenie fazovikh ravnovesii v sisteme CO(NH2)2-NH4Cl-(NH4)2SO4-H2O pri 25 °C. Vestn. Permsk. un-ta 2013. 2(10). 41-52. (In Russ.)]

[24] Квиткин А.К., Носков М. Н., Мазунин С. А. Исследование фазовых равновесий в четверной водно-солевой системе NH4H2PO4-(NH4)2SO4-CO(NH2)2-H2O при 25 °C. Вестн. Казан. технолог, ун-та 2012. 15(14). 23-26. [Kvitkin A. K., Noskov M. N., Mazunin S. A. Issledovaniie fazovikh ravnovesii v chetvernoi vodno-solevoi sisteme NH4H2PO4-(NH4)2SO4-CO(NH2)2-H2O pri 25 °C. Vestn. Kazan. un-ta 2012. 15(14). 23-26. (In Russ.)]

[25] Чеснокова А.Д., Кистанова Н. С. Определение состава трехкратно насыщенного раствора в системе NH4+||HPO42-, Cl-, SO42—H2O при 25 °C. Вестн. Пермск. ун-та 2012. 2(6). 55-60. [Chesnokova A. D., Kistanova N. S. Opredelenie sostava trekhkratno nasyshchennogo rastvora v sisteme NH4+||HPO42-, Cl-, SO42—H2O pri 25 °C. Vestn. Permsk. un-ta 2012. 2(6). 55-60. (In Russ.)]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.