Растворимость системы Na2So4-Na2Co3-NaHCO3-H2O при 0°с Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №9_

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.6

Л.Солиев, М.Т.Джумаев, Р.О.Тураев

РАСТВОРИМОСТЬ СИСТЕМЫ Na2So4-Na2Co3-NaHCO3-H2O ПРИ 0°С

Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 24.05.2017 г.)

Рассмотрены Pe^Mmamu и^и* расш^сши , нсшриант^ шпш си Na2SO4-Na2CO3-NaHCO3-H2O при 0°С и строение её диаграммы при данной температуре.

Ключевые слова: растворимость, равновесие, жидкая фаза, твёрдая фаза, химический анализ, кри-сталлооптический анализ, нонвариантные точки, диаграмма, геометрические образы.1

Исследуемая четырёхкомпонентная система Na2SO4-Na2COз-NaHCOз-H2O является составной частью более сложной шестикомпонентной системы №,Са/^04,С03,НС03^-Н20, состояния фазовых равновесий в которой определяют условия утилизации жидких отходов алюминиевого производства. Сточные воды отделений регенерации криолита алюминиевых заводов содержат фториды, карбонаты, гидрокарбонаты и сульфаты натрия и кальция [1-4]. Процессии кристаллизации и растворения

и кальция [1-4]. Процессии кристалли солей в водных растворах этих отходов определяются закономерностями фазовых равновесий в шестикомпонентной системе №,Са/^04,С03,НС03^-Н20, составляющих её пяти - и четырехкомпонент-ных систем.

В настоящей работе рассмотрены результаты исследования системы Na2SO4-Na2CO3-NaHCO3-H2O при 0°С методом растворимости с целью установления концентрационных параметров положения её геометрических образов и соотношения полей кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз. Ранее [5] методом трансляции были установлены фазовые равновесия исследуемой системы и построена её фазовая диаграмма.

Равновесными твёрдыми фазами исследуемой системы при 0°С являются: Na2SO410H2O -мирабилит (Мб); Na2CO3^0H2O - С10; NaHCO3 - нахколит (Нх) [6-7].

Для опытов были использованы следующие реактивы: №^0410Н20 (хч); №2СО3 (ч); №НСО3 (ч). Опыты проводили согласно методу донасыщения [8].

Исходя из данных литературы [6,7], нами предварительно были приготовлены смеси осадков с насыщенными растворами, соответствующими нонвариантным точкам, составляющих исследуемую четырёхкомпонентную систему трехкомпонентных систем: №^04-№2С03-Н20; №НС03-Н20 и №2С03-№НС03-Н20 при 0°С. Затем, исходя из схемы трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава [5], приготовленные насыщенные растворы с соответствующими равновесными твёрдыми фазами, перемешивая термостатировали при 0°С до достижения равновесия.

Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Джумаев Маъруфджон Тагоймуротович. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: l.Soliev [email protected]; [email protected]

С10+Мб+Нх

Рис. 1. Микрофотографии равновесных твёрдых фаз системы Na2CO3-NaHCO3-H2O при 0°С

(увеличение в 260 раз).

Термостатирование проводили в ультратермостате и-8. Перемешивание смеси осуществляли с помощью магнитной мешалки PD - 09 в течение 50-100 часов. Температура поддерживалась с точностью ±0.1°С с помощью контактного термометра. За кристаллизацией твёрдых фаз наблюдали с помощью микроскопа «ПОЛАМ-Р 311». После достижения равновесия в системе равновесные твёрдые фазы сфотографировали цифровым фотоаппаратом «SONY-DSC-S500». Достижения равновесия устанавливалось по неизменности фазового состава осадков. Отделение жидкой и твёрдой фаз осуществляли с помощью вакуумного насоса через обезоленную (синяя лента) фильтровальную бумагу на воронке Бюхнера. Осадок после фильтрации промывали 96%-м этиловым спиртом и высушивали при 120°С. Химический анализ продуктов проводили по известным методикам [9-11].

Результаты кристаллооптического анализа [12] равновесных твёрдых фаз (микрофотографии) представлены на рис. 1, а результаты химического анализа насыщенных растворов приведены в

Таблица 1

табл. 1.

^ у.

Растворимость в узловых (нонвариантных) точках системы

Na2SO4-Na2COз

-Н2О при 0°С

№ точек Состав жидкой фазы, мас.% /Ч Фазовый состав осадков

Na2SO4 ^2СО3 NaНСО3 Н2О

е1 4.3 - - 95.7 Мб

е2 - 6.5 - 93.5 С10

е3 - 6.49 93.51 Нх

Е? 2.73 - 5.58 91.69 Мб+Нх

Е? - 5.6 4.6 89.8 Нх+ С-10

Е,3 2.8 6.0 - 91.2 С10+Мб

Е? 2.12 5.13 4.37 88.38 Мб+Тр+С10

На основании полученных данных

№2СО3-КаНСО3-Н2О при 0°С, которая представлена на

V о-

построена диаграмм на рис. 2.

ма растворимости системы

я трёхком

понентного (Е„) и четырехкомпонентного на диаграмме установлены по массцентрическому методу [13].

Положения нонвариантных точек уровня (Е„Е„) составов, где п - номера Из-за малого содержания солей в растворе и для удобства чтения построенной диаграммы концентрация воды взята в 1:5 части её содержания.

дена «общая» (а) и «солевая» (б) части диаграммы растворимости системы при 0°С, где отражено взаимное расположение и относительные разме-соответствующих равновесных фаз. Как следует из рис. 2, при 0°С в иссле-емой четырёхкомпонентной системе поле кристаллизации Мб - (№^О4-ЮН2О) занимает её значи-

На рис. 2 приве Na2SO4-ры

дуе

тельную часть, что характер

па рие. л приведена

^О4-№2СО3-№НСО3-Н2О полей кристаллизации соо емой четырёхкомпонентной

ю растворимость данной соли в приведённых условиях.

Н:0

ХагБСЬ

ЗЬгСОз

оримости с

Рис. 2. Диаграмма растворимости системы №^04-№2С(

а) общая; б) солевая часть.

Описание содержан

табл. 2.

■—- -.......-

Н20 при 0°С:

ые, точки) рис. 2. приведены в

Таблица 2

образов на рис. 2

Обозначения геометрических образов Содержание

е1 Растворимость сульфата натрия в воде

е2 Растворимость карбоната натрия в воде

ез Растворимость гидрокарбоната натрия в воде

Е? А У Точка совместной кристаллизации Мб+Нх в системе №^04-МаНС03-Н20

Е? /V , Точка совместной кристаллизации С10+Нх в системе №2С03-МаНС03-Н20

Е| А. > * Точка совместной кристаллизации Мб+С10 в системе №^04-№2С03-Н20

Точка совместной кристаллизации Мб+С10+Нх в системе №^04-№2С03-МаНС03- Н20

Е? Е| Кривая совместной кристаллизации Мб+Нх в системе №^04-МаНС03-Н20

Кривая совместной кристаллизации С10+Нх в системе №2С03-МаНС03-Н20

Кривая совместной кристаллизации Мб+С10 в системе №^04-№2С03-Н20

Е? Na2S04E^ Е? Е?Е?Е?Е? Поле кристаллизации Мб

Е 1 Na2СОз Е ?Е ?Е 1 Поле кристаллизации С10

Е ? NaНСО3 Е ?Е ?Е ? Поле кристаллизации Нх

Таким образом, результаты исследования растворимости в системе №2804-№2С03-КаНС03-Н20 при 0°С и построение её диаграммы показывают, что поле кристаллизации Мб - (Ка2804-10Н20)

при данных условиях занимает значительную часть диаграммы, что связано с её малой растворимостью. Полученные данные могут быть использованы при регенерации жидких отходов промышленного производства алюминия, содержащих сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты натрия.

ЛИТЕРАТУРА

П

<v

Поступило 26. 05.2017 г.

1. Мирсаидов У.М., Исматдинов М.Э., Сафиев Х.С. Проблемы экологии и комплексная переработка сырья и отходов производства. - Душанбе: Дониш, 1999, 53 с.

2. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Азизов Б. Утилизация отходов производства алюми-

ния. - Душанбе, 2006, 62 с.

3. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журн. прикл. химии, 1976, т. 49, № 5, с. 1152.

4. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журн. неорг. химии, 1977, т. 22, №3, с. 873.

5. Солиев Л., Турсунбадалов Ш. - Журн. неорг. химии, 2008, т. 53, № 5 с. 869-875.

онентных водно

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

растворимости многокомпонентных водно 151 с.

ости много

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

8. Горощенко Я.Г., Солиев Л., Горников Ю.И. - Укр.хим. журн., 1987, Т.53, № 6, с. 568.

9. Крешков А.П. Основы аналитической химии. - Л.: Химия, 1970, т. 2, 456 с.

10. Анализ минерального сырья (под общей ред. Книпович Ю.Н., Морачевского Ю.В.). - Л.: Госхим-издат, 1959, 947 с.

11. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра,

вская Е.П 1970, 488 с.

12. Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод анализа веществ. - Л.: Изд. ЛГУ, 1948,

268 с.

ассцентрический метод изображения мн

Л.С

ХАЛШАВАНДАГИИ

13. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Нау-кова думка, 1982, 264 с.

Донишго^и давлатии о

Дар макола натичаи омузиши дал

олиев, М.Т.Чумаев, Р.О.Тураев

СИСТЕМАИ Na2So4-Na2Co3-NaHCO3-H2O ДАР ХАРОРАТИ 0°С

омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

1ши далшавандаги системаи №2804-№2С0з-№НС0з-Ш0 дар дарорати 0°С оварда шудааст. Дар асоси далелдои ба даст оварда шуда диаграммаи далшавандагии система барои ин дарорат сохта шудааст.

Калима^ои калиди: уалшавандагй, мувозинат, фазаи моеъ, фазаи сахт, та^лили химияви, та^лили кристаллооптики, нуцта^ои нонварианти, диаграмма, элементуои геометри.

L.Soliev, M.T.Jumaev, R.O.Turaev SOLUBILITY IN THE SYSTEM Na2So4-Na2Co3-NaHCO3-H2O AT 0°C TEMPERATURE

S.Ainy Tajik State Pedagogical University In manuscript the investigation of solubility at invariant points in the system Na2SO4-Na2CO3-

NaHCO3-H2O at 0°C is presented. The solubility diagram of the title system is modeled according to the

/ •

evidences obtained.

Key words: solubility, balance, liquid phase, firm phase, chemical analysis, cristallooptical the analys invariant of a point, diagram, geometrical images.

ical analysis, cristallo>

A ¿V V £