CC BY
81
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2008, том 51, №3________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, Ш.Х.Авлоев РАСТВОРИМОСТЬ В СИСТЕМЕ Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O ПРИ 25°С
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 15.02.2008 г.)
Четырехкомпонентная система Ка28О4-Ка2СО3-КаБ-Н2О является составной частью более сложной шестикомпонентной системы Ка,К//8О4,СО3,НСО3гР-Н2О. Закономерности фазовых равновесий в этой шестикомпонентной системе и составляющих её пяти- и четырехкомпонентных системах служат основой для создания оптимальных условий переработки полиминерального природного и технического сырья, содержащего сульфаты, карбонаты, гидрокарбонаты, фториды натрия и калия. В частности, знание условий растворения и кристаллизации солей в четырехкомпонентной системе Ка28О4-Ка2СО3-КаР-Н2О необходимо для создания оптимальных условий регенерации перечисленных солей из жидких отходов промышленного производства алюминия.
Согласно анализу литературных данных [1,2], система Ка28О4-Ка2СО3-МаР-Н2О исследована методом растворимости при 0°С с целью определения оптимальных концентрационных условий выделения мирабилита (Ка28О440Н2О). Нами эта система ранее [3] при 25°С исследовалась методом трансляции для построения её фазовой диаграммы.
В настоящей работе рассмотрены результаты исследования системы Ка28О4-Ка2СО3-КаБ-Н2О при 25°С методом растворимости с целью установления концентрационных параметров положения геометрических образов системы и соотношения полей кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз.
Равновесными твёрдыми фазами исследуемой системы при 25°С являются: мирабилит (Мб) - Ка28О4^ШН2О; десятиводный карбонат натрия (С-10) - Ка2СОгШН2О; вильомит (Во) - КаЕ и смешанная соль шейрерит (Шр) - Ка28О^ КаЕ.
Для эксперимента были использованы следующие реактивы: КаР (ч); Ка2СОгШН2О (чда); Ка28О4^ШН2О (хч). Смешанную соль Ка28О^ КаБ для опытов получали согласно методике, описанной в [4].
Задача эксперимента состояла в экспериментальном определении положения нонва-риантных точек на диаграмме фазовых равновесий системы Ка28О4-Ка2СО3-КаБ-Н2О, ранее построенной нами методом трансляции [3]. Опыты проводили по следующий схеме. Исходя из данных литературы [5], нами предварительно были приготовлены смеси осадков с насыщенными растворами, соответствующими нонвариантным точкам, составляющих исследуемую четырехкомпонентную систему трехкомпонентных систем: Ка28О4-Ка2СО3-Н2О; Ка28О4-КаБ-Н2О и Ка2СО3-КаБ-Н2О при 25°С. Затем, исходя из схемы трансляции нонва-риантных точек уровня трехкомпонентного состава [3], на уровень четырехкомпонентного
состава приготовленные насыщенные растворы с равновесными осадками смешивали и тер-мостатировали при 25°С до достижения равновесия.
Термостатирование проводили в ультратермостате и-8, перемешивание смеси осуществляли с помощью магнитной мешалки PD-09. За кристаллизацией твёрдых фаз наблюдали с помощью микроскопа «ПОЛАМ-? 311». После достижения равновесия в системе равновесные твёрдые фазы сфотографировали цифровым фотоаппаратом «8ОКУ-08С-8500». Достижение равновесия устанавливалось по неизменности фазового состава осадков. Отделение жидкой и твёрдой фаз осуществляли с помощью водоструйного насоса через обеззо-ленную (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 [6,7].
Результаты кристаллооптического анализа [8] равновесных твёрдых фаз (микрофотографии) представлены на рис. 1, а результаты химического анализа насыщенных растворов приведены в табл. 1.
С*10; Во; Шр; Мб;
С*10 + Во; Шр + С*10; Шр + Во; Мб + С*10;
Мб + Шр; Во + Шр + С*10; Мб + Шр + С*10.
Рис. 1. Микрофотографии рав новесных твёрдых фаз системы Ка28О4-Ка2СО3 -КаБ-Н2О при
25°С (увеличение в 260 раз)
Таблица 1
Растворимость в узловых (нонвариантных) точках системы Ка28О4-Ка2СО3-КаР-Н2О
при 25°С
№ точек Состав жидкой фазы, масс.% Фазовый состав осадков
Ка2БО4 Ка2СОз КаБ Н2О
еі 21.80 - - 78.20 Мб
е2 - 22.90 - 77.10 С-10
е3 - - 3.77 96.23 Во
ЕІ 16.40 18.30 - 65.30 Мб + С-10
ЕІ 24.34 - 0.38 75.28 Мб + Шр
ч 8.67 - 2.35 88.98 Во + Шр
с4 - 21.83 1.04 77.13 Во + С-10
Е} 18.19 3.65 0.33 77.83 Мб + С-10 + Шр
Е% 7.30 14.50 2.65 77.55 Во + С-10 + Шр
На основании полученных данных построена диаграмма растворимости системы Ка28О4-Ка2СО3-КаР-Н2О при 25°С, которая представлена на рис. 2. Положения нонвариантных точек уровня трехкомпонентного ( Еъп ) и четырехкомпонентного ( Е4п), где п - номера точек, установлены по массцентрическому методу [9]. Для наглядности рисунка содержание растворител (Н2О) взято в отношении 1:5.
2Н^
ГГягСОъ
Рис. 2. Диаграмма растворимости системы Ка2БО4-Ка2СО3-КаР-Н2О при 25°С.
Описание содержания геометрических образов (поля, кривые, точки) рис. 2 приведе-
ны в табл. 2.
Таблица 2
Описание содержания геометрических образов на рис. 2
Обозначения геометрических образов Содержание
е1 Растворимость сульфата натрия в воде
е2 Растворимость карбоната натрия в воде
ез Растворимость фторида натрия в воде
Е Точка совместной кристаллизации Мб+С-10 в системе N2804-^2^3- Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации Мб+Шр в системе N2804-^ - Н2О
Е Точка совместной кристаллизации Во+Шр в системе N2804-^ - Н2О
Е3 Точка совместной кристаллизации Во+С-10 в системе ^СОз - КБ - Н2О
Е Точка совместной кристаллизации Мб+С-10+Шр в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
Е4 Точка совместной кристаллизации Во+С10+Шр в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
е1 - е3 Кривая кристаллизации Мб в системе Ка28О4-Ка2СОз- Н2О
е1 - е23 Кривая кристаллизации Мб в системе Ка28О4-КаБ - Н2О
е2 - Ез3 Кривая кристаллизации С-10 в системе Ка28О4-Ка2СОз-Н2О
е2 - Е43 Кривая кристаллизации С-10 в системе Ка28О4-Ка2СОз-Н2О
ез - Ез3 Кривая кристаллизации КаБ в системе Ка28О4-КаБ- Н2О
зе Й Кривая кристаллизации КаБ в системе Ка2СОз - КаБ - Н2О
Е\ - Е\ Кривая кристаллизации Шр в системе Ка28О4 - КаБ - Н2О
Е\~К Кривая совместной кристаллизации Мб+С-10 в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
Е\-Е{ Кривая совместной кристаллизации Мб+Шр в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
Е1-Е\ Кривая совместной кристаллизации Во+Шр в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
Е\-Е\ Кривая совместной кристаллизации С-10+Во в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
К~Е\ Кривая совместной кристаллизации С-10+Шр в системе Ка28О4 - ^СОз - КБ - Н2О
е1 Е23 Е4 Е3 е1 Поле кристаллизации Мб в системе Ка28О4 - Ка2СОз - КаБ - Н2О
е2 Ез3Ез4 Е24 Е4 е2 Поле кристаллизации С-10 в системе Ка28О4 - Ка2СОз - КаБ -Н2О
ез Е33 Е24 Е4 ез Поле кристаллизации Во в системе Ка28О4 - Ка2СОз - КаБ - Н2О
Е3 Е4 Е4 Е3 Е3 е3 Ез е2 е3 е2 Поле кристаллизации Шр в системе Ка28О4 - Ка2СОз - КаБ - Н2О
На рис. 3 приведена «солевая часть» диаграммы растворимости системы Ка28О4 -Ка2СОз - КБ - Н2О при 25°С, из которого видно взаимное расположение и относительные размеры полей кристаллизации соответствующих равновесных фаз. Как следует из рис. 3, при 250С в исследуемой четырехкомпонентной системе поле кристаллизации вильомита (КБ) занимает её значительную часть, что характеризует малую растворимость данной соли в приведенных условиях и появляется реальная возможность её выделения в чистом виде при изотермическом упаривании соответствующих растворов.
Рис. 3. Солевая часть диаграммы растворимости системы Ка28О4-Ка2СОз-КаТ- Н2О при 25°С. Обозначения поля кристаллизации равновесных твёрдых фаз: I - Во; II - Шр; III - Мб;
IV - С-10.
Таджикский государственный Поступило 15.02.2008 г.
педагогический университет им. С.Айни
ЛИТЕРАТУРА
1. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П., Клименко В.П.- Цветные металлы, 1973, № 9, с. 28-з1.
2. Справочник по растворимости солевых систем (под ред. А.Д. Пельша).- Л.: Химия, 1975, т. II, кн.1-2, с. 1063.
3. Авлоев Ш.Х., Солиев Л. - Вестник национального университета (сер. естественных наук), 2006, №5(31), с.122-126.
4. Footea H.W., Schairer I.F. - J. Am. Chem. Soc, 1930, №52, p. 4203.
5. Справочник по растворимости солевых систем (под ред. А.Д. Пельша). - Л.: Химия, 1973, т.1, кн.1-2, с. 1070.
6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. - М.: Химия, 1970, т.2. 456 с.
7. Анализ минерального сырья (под общей ред. Книпович Ю.Н., Морачевского Ю.В.). - Л.: Госхим-издат, 1959, 947 с.
8. Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод анализа веществ. - Л.: ЛГУ, 1948, 268 с.
9. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. -Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
Л.Солиев, Ш.Авлоев
ХДЛШАВЙ ДАР СИСТЕМАИ NaiSO^NaiCOs-NaF-HiO ДАР ^АРОРАТИ 25° С
Дар асоси муайянкунии хдлшавй, дар нук;тах,ои нонвариантии системаи Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O дар ^арорати 25°С, диаграммаи он сохта шудааст.
L.Soliev, Sh.Avloev SOLUBILITY IN SYSTEM Na2SO4-Na2CO3-NaF-^O AT 25°С
On a basis definition of solubility on nonvariants points to system Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O at 25°С its diagram is constructed.
