CC BY
46
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2010, том 53, №7___________________________________
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Дж.Мусоджонова, С.Холмуродов, Л.Солиев
РАСТВОРИМОСТЬ В СИСТЕМЕ NA2SO4-NAHCO3-NAF-H2O ПРИ 25°С
Таджикский государственный педагогический университет им.С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 14.05.2010 г.)
Рассмотрены результаты изучения растворимости в нонвариантных точках системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O при 25°С и строение диаграммы ее растворимости при данной температуре.
Ключевые слова: растворимость - нонвариантные точки - диаграмма растворимости - система Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O при 25°С.
Исследуемая четырехкомпонентная система Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O является составной частью более сложной шестикомпонентной системы Na,K//SO4,CO3,HCO3,F-H2O, фазовые равновесия в которой определяют условия утилизации жидких отходов алюминиевого производства [1].
В настоящей работе рассмотрены результаты исследования системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O при 25°C методом растворимости с целью установления концентрационных параметров положения геометрических образов системы на диаграмме и соотношения полей кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз.
Ранее [2] нами методом трансляции были исследованы фазовые равновесия в системе Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O при 25°С и была построена её замкнутая фазовая диаграмма.
Равновесными твёрдыми фазами исследуемой системы при 25°С являются: Na2SO4x10H2O -мирабилит (Мб); Na2SO4*NaF - шейрерит (Шр); NaHCO3 - нахколит (Нх) и NaF - вильомит Во [3,4].
Для опытов были использованы следующие реактивы: Na2SO4 (чда); NaHCO3 (хч); NaF (ч). Смешанную соль Na2SO4xNaF для опытов получали по известным методикам [3,4].
Опыты проводили по следующий схеме.
Исходя из данных [3,4], предварительно были приготовлены смеси осадков с насыщенными растворами, соответствующие нонвариантным точкам, составляющих исследуемую четырехкомпонентную систему трехкомпонентных систем: Na2SO4-NaHCO3-H2O; Na2SO4-NaF-H2O и NaHCO3-NaF-H2O при 25°С. Затем, исходя из схемы трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава на уровень четырехкомпонентного состава [5], приготовленные насыщенные растворы с равновесными твёрдыми фазами смешивали и термостатировали при 25°С до достижения равновесия.
Термостатирование проводили в ультратермостате U-8. Перемешивание смеси осуществляли с помощью магнитной мешалки PD - 09 в течение 50-60 ч. Температура поддерживалась с точностью
Адрес для корреспонденции: Мусоджонова Джамила Мансуровна. 734003, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: [email protected]
± 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 фотографировали цифровым фотоаппаратом «80КУ-08С-8500». Достижение равновесия устанавливалось по неизменности фазового состава осадков. Отделение жидкой и твёрдой фаз осуществляли с помощью вакуумного насоса через обеззоленную (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 [6-8].
Шр+Нх+Мб Шр+Нх+Во
Рис.1. Микрофотографии равновесных твёрдых фаз системы №2804-МаНС03-МаР-Н20 при 25°С.
Результаты кристаллооптического анализа [9] равновесных твёрдых фаз (микрофотографии) представлены на рис. 1, а результаты химического анализа насыщенных растворов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Растворимость в узловых (нонвариантных) точках системы Ка^04 - КаНС03 - КаБ- Н20 при 25°С
Нонвариантные точки Состав насыщенного раствора, масс % Фазовый состав осадков
№2804 МаНС03 Н20
еі 20.68 - - 79.32 Мб
Є2 - 9.6 - 90.4 Нх
е3 - - 3.77 96.23 Во
Е3 20.68 4.16 - 75.16 Мб+Нх
Е 2 8.67 - 2.35 88.98 Шр+Во
Е3 Е 3 21.34 - 0.38 78.28 Шр+Мб
Е 4 - 7.1 3.47 89.43 Нх + Во
Е і4 9.33 11.07 5.48 74.12 Мб+Нх+Шр
Е 2 7.95 9.39 4.66 78.01 Нх+Шр+Во
На основании данных табл. 1, частично заимствованных из литературы [3], нами впервые построена диаграмма растворимости четырёхкомпонентной системы Ка^04 - КаНС03 - КаБ- Н20 при 25°С, которая представлена на рис. 2, а расшифровка обозначений геометрических образов дана в табл.2. Положение нонвариантных точек
уровня трехкомпонентного (Е3) и четырехкомпонентного (Еи4) составов, где п - номера точек на диаграмме, установленных массцентрическим методом [10].
На рис. 3 приведена солевая проекция диаграммы растворимости системы Ка^04 - КаНС03 -КаБ- Н20 при 25оС, где видны взаимное расположение и относительные размеры полей кристаллизации соответствующих равновесных фаз. Как видно из рис. 3, поле кристаллизации Во - вильомит (КаБ) занимает значительную часть диаграммы, что указывает на его малую растворимость по сравнению с другими твёрдыми фазами в данных условиях.
иго
Рис.2. Диаграмма растворимости четырёхкомпонентной системы №2804 - КаНС03 - КаБ-Н20 при 25°С.
Полученные данные могут быть использованы при разработке оптимальных условий регенерации жидких отходов промышленного производства алюминия, содержащих карбонаты, гидрокар-
бонаты и фториды натрия.
Таблица 2
Расшифровка обозначений геометрических образов на рис. 2
Обозначения геометрических образов Расшифровка обозначений
е1 Растворимость сульфата натрия в воде
е2 Растворимость гидрокарбоната натрия в воде
е3 Растворимость фторида натрия в воде
Е3 Точка совместной кристаллизации Мб + Нх в системе №2804 - МаНС03 - Н20
Е 22 Точка совместной кристаллизации Во + Шр в системе №2804 - МаР - Н20
Е3 Е 3 Точка совместной кристаллизации Мб+Шр в системе №2804 - МаР -Н20
Е 4 Точка совместной кристаллизации Нх+Во в системе МаНС03 - МаР - Н20
«1 - Е3 Кривая кристаллизации Мб в системе №2804 - МаНС03 - Н20
е - Е 3 е1 Е 3 Кривая кристаллизации Мб в системе №2804 - МаР - Н20
е - Е3 е2 Е1 Кривая кристаллизации Нх в системе МаНС03 - №2804 - Н20
е2 - Е 4 Кривая кристаллизации Нх в системе МаНС03 - МаР - Н20
е3 - Е 2 Кривая кристаллизации Во в системе №2804 - МаР - Н20
е - Е3 е3 Е 4 Кривая кристаллизации Во в системе МаНС03 - МаР - Н20
Е 2 - Е 3 Кривая кристаллизации Шр в системе №2804 - МаР - Н20
Е3 - Е 4 Кривая совместной кристаллизации Мб+Нх в системе №2804 - МаНС03 - Н20
Е 2 - Е 4 Кривая совместной кристаллизации Во+Шр в системе №2804- МаР - Н20
Е 3 - Е 2 Кривая совместной кристаллизации Мб+Шр в системе №2804 - МаР - Н20
Е 4 - Е 4 Кривая совместной кристаллизации Нх+Во в системе МаНС03 - МаР - Н20
Е 4 - Е 4 Е 1 Е 2 Кривая совместной кристаллизации Шр+Нх в системе №2С03 - МаНС03 - МаР- Н20
_ Т"- 3 т-- 4 3 _ е1 Е 3 Е 2 Е1 е1 Поле кристаллизации Мб в системе №2804 - МаНС03 - МаР- Н20
Е3 е 3 Е 4 Е 4 Е3 Е 3 Е 2 Е1 Е 2 Е 3 Поле кристаллизации Шр в системе №2804 - МаНС03 - МаР- Н20
3 3 4 3 Е 2 е3 Е 4 Е14 Е 3 Поле кристаллизации Во в системе №2804 - МаНС03 - МаР- Н20
е2 Е 4 Е1 Е 2 Е 1 е2 Поле кристаллизации Нх в системе №2804 - МаНС03 - МаР- Н20
Рис. 3. Солевая проекция диаграммы растворимости системы №2804-МаНС03-МаР-Н20 при 25°С.
Поступило 14.05.2010 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М. и др. Утилизация отходов производства алюминия. - Душанбе,
2006, 62 с.
2. Солиев Л., Мусоджонова Дж. - ДАН РТ, 2007, т.50, №9, с. 757-761.
3. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. 2003, т. 1, кн.1- 2, 1152 с.
4. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. 2004, т. 2, кн. 1-2, 1248 с.
5. Низомов И., Солиев Л. - Сб. научных трудов. Институт естественных наук. - Душанбе: ТГНУ,
2007, вып. 5, с. 71.
6. Крешков А. П. Основы аналитической химии. - Л.: 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. Резников А. А., Муликовская Е. П., Соколов И. Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра, 1970, 488 с.
9. Татарский В. Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод анализа веществ. - Л.: ЛГУ, 1948, 268 с.
10. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
Дж.Мусочонова, С.Холмуродов, Л.Солиев
ХДЛШАВАНДАГЙ ДАР СИСТЕМАИ NA2SO4-NAHCO3-NAF-H2O ДАР ^АРОРАТИ 25°С
Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни
Дар макола натичаи омузиши хдлшавандагй дар нуктах,ои нонвариантии системаи Na2S04-NaHC03-NaF-H20 дар хдрорати 25°С оварда шуда, диаграммаи хдлшавандагии он со-хта шудааст.
Калима^ои калиди: уалшавандагй - нуцта^ои нонвариантй - диаграммаи уалшавандагй - системаи Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O дар уарорати 25°С.
J.Musojonova, S.Kholmurodov, L.Soliev
SOLUBILITY IN THE SYSTEM NA2SO4-NAHCO3-NAF-H2O AT 25°C
S.Ainy Tajik State Pedagogical University The solubility at the nonvariant points of the system Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O at 25°C is studied and solubility diagram of the title system is constructed by us.
Key words: solubility - nonvariant points - solubility diagram - system Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O at 25°C.
