Исследование растворимости сульфата кальция в системе сасl2-na2so4-h2o ионометрическим методом

целевого компонента в получаемом продукте (39,1%), это значение хорошо согласуется с практическими данными (39,5%).

Показатели технологического процесса, исследуемого нами, приближаются к процессу прямого разложения фосфата соляной кислотой.

Библиографические ссылки

1. Сыромятников А.Л. Переработка магнийсодержащего фосфатного сырья на двойной суперфосфат рециркуляционным солянофосфорнокислотным методом: Дис. ... канд. техн. наук [05.07.01, защищена 1988] / МХТИ им. Д.И. Менделеева. М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1988. 160 с.

2. Получение монокальцийфосфата из низкосортного фосфатного сырья. / В.Г. Киселев, И.А. Почиталкина, И.А. Петропавловский // Успехи в химии и хим. технологии: сб. науч. тр. / РХТУ; [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Са-жина]. М.: Издательство РХТУ, 2010. Т. XXIV, № 9, С. 77-80.

3. Исследование состава и реакционной способности бедного фосфатного сырья / Петропавловский И.А., Почиталкина И. А., Киселев В. Г., Ряшко А.И. // Высокие технологии и фундаментальные исследования: Сб. тр. [ред. А. П. Кудинов]. СПб.: Издательство Политехи, университета, 2010. Т.4. С. 246-247.

УДК 546.41:543.25

А.Н. Морозов, И. А. Почиталкина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В СИСТЕМЕ CaCl2-Na2S04-H20 ИОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

The ionometric technique for studying solubility of calcium sulfate in multicomponent solution using assembly of ion-selective electrodes describing sufficiently the complex system has been suggested.

Предложен ионометрический метод изучения растворимости сульфата кальция в многокомпонентных растворах с помощью набора ионоселективных электродов, адекватно описывающих сложную систему.

Вода из природных водоемов, содержащая достаточное количество сульфата кальция и предназначенная для технологических нужд, требует предварительной обработки. Мембранные технологии конкурируют по эффективности и экономичности с другими методами очистки воды. Но в процессе эксплуатации производительность мембран уменьшается в результате загрязнения их поверхности и стенок пор частичками твердых загрязнений, в

том числе и сульфата кальция. Вследствие малой растворимости сульфата кальция в воде, его избыток приводит к процессу кристаллизации и солеот-ложениям на рабочих поверхностях мембран. Критический обзор литературы позволил сделать вывод о существующих противоречиях в имеющихся литературных данных о растворимости сульфата кальция, согласно первоисточникам [1-5] этот показатель отличается в несколько раз (табл. 1). Различие в приведенных цифрах по растворимости сульфата кальция может быть обусловлено влиянием ионной силы. К сожалению, авторы не указывают на ее точные значения, при которых проводили определение. В связи с вышеизложенным, данное направление работы представляется актуальным.

Табл. 1. Литературные данные о растворимости сульфата кальция

№ п/п первоисточника 1 2 3 4 5

Растворимость Са804, моль/л 1,985 10'2 4,12 10° 1,495 10'2 4,94 10° 5 10°

С целью исследования растворимости сульфата кальция была отработана методика ионометрического анализа многокомпонентной смеси без предварительного разделения с помощью ионоселективных электродов (ИСЭ).

Основой экспериментальной установки является измерительная ячейка (реактор) с электродами, подключенная посредством четырёхканального ионом ера «Эконикс-Эксперт-001» к персональному компьютеру.

Параметры настройки по каждому из каналов заносятся в иономер. Запись экспериментальных данных проводится в реальном масштабе времени с управляемым шагом выборки. Формат записи: время от начала опыта регистрируется в секундах с точностью 0.01 с; температура в ячейке регистрируется с точностью 0.1 °С; потенциалы на электродах по задействованным каналам фиксируются с точностью 5-10"4 мВ. Процесс записи полностью автоматизирован и не требует вмешательства оператора. По истечении заданного времени система автоматически отключается, полученная информация заносится на жесткий диск.

Для элиминирования (уменьшения) потенциала жидкостного соединения и отделения электрода сравнения от изучаемого раствора в установке используется солевой мостик. Применение солевого мостика способствует получению более чётких и стабильных показаний электродов, а также устранению возможности попадания мешающих ионов в исследуемую систему из электрода сравнения.

Иономер «Эконикс-Эксперт-001» позволяет проводить индивидуальную калибровку, компенсацию дрейфа нуля и установку чувствительности измерительных каналов, задает временные интервалы эксперимента и осуществляет расшифровку данных с датчика температуры. Ход эксперимента динамически отображается в графической форме на экране монитора, посредством специально разработанной программы для данного иономера. В случае, если запись проводилась в отсутствие оператора, возможно воспро-

изведение хода эксперимента из заданного файла данных. При наличии явных выбросов данные могут быть скорректированы.

Дальнейшая обработка полученных данных может проводиться программными средствами, пригодными для автоматизированной обработки поточной информации, например MATCAD, FOXPRO, EXCEL, ORIGIN.

Табл. 2. Результаты измерений потенциалов ИСЭ при 25°С

№ мод. р-ра Ионоселективные электроды

стеклянный электрод сульфатный электрод кальциевый электрод натриевый электрод хлоридный электрод

+~4 5! в jap 1 W О* И jap 1 W +~4 1 ! а и JX) 1 W +"*4 а Ъ 03 1 W L? <3 jap 1 W

1 1,65 301,6 1,41 94,8 1,59 289,1 1,09 341,2 1,09 92,7

2 4,01 160,2 2,3 139,9 2,31 267,6 2,03 294,7 2,03 145,3

3 6,86 -4,18 3,15 181,2 3,15 242,5 3,01 245,1 3,01 207,9

4 9,18 -138 4,06 217,1 4,06 218 4 202,9 4 265,3

5 - - 5,05 239,4 5,05 201,2 5 183,4 5 289,4

Методом физико-химического моделирования исследован процесс изотермической кристаллизации в водных растворах сульфата кальция при различных условиях.

Заданную концентрацию сульфата кальция (насыщенный раствор и концентрированный раствор с различной степенью пересыщения) создавали путем сливания модельных растворов хлорида кальция и сульфата натрия в эквимолярных соотношениях в условиях постоянной ионной силы.

Обработку массива экспериментальных данных осуществляли методом градуировочного графика.

Для построения калибровочного графика использовали стандартные растворы с концентрацией измеряемого иона Ю^-Ю"5 моль/л (в соответствии с паспортными данными). Интервал представленных концентраций соответствует рабочему диапазону электродов и проводимого эксперимента. В табл. 2. представлены значения потенциалов ионоселективных электродов в зависимости от активности исследуемого иона при 25 °С.

Связь активности определяемого иона с концентрацией выражает соотношение:

а = Су,

где у - коэффициент активности.

Концентрация, соответствующая растворимости сульфата кальция, определенная ионометрическим методом равна 1,5-10"2 при нулевой ионной силе, что хорошо согласуется с наиболее цитируемым первоисточником [3].

Ионометрический метод является достаточно перспективным для исследования растворимости сульфата кальция в многокомпонентной системе, обеспечивающим высокую точность и экспресс-характер определения. От-

носительная ошибка определения не превышает 1,5 %.

Библиографические ссылки

1. Справочник химика. Т.3. М.: Химия, 1965.

2. Краткий справочник физико-химических величин /[ред. А.А. Равдель и А.М. Пономарева]; Санкт-Петербург: Иван Федоров, 2003.

3. Химическая энциклопедия. Т.2. М.: Химия, 1990.

4. Merk. Lab Tools, 2005.

5. Справочник по аналитической химии. /Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1989.

УДК 666.01

М.Е. Ворончихина1, Н.Г. Горащенко1, В.Б. Цветков2

1 Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.

2 Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия.

СОЗДАНИЕ ПРОЗРАЧНОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СТЕКОЛ В СИСТЕМЕ Bi203-Ge02 ДЛЯ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ

Glasses (mole) 2Bi203, 3Ge02 were obtained. The temperature conditions for several heat treatments ware chosen in accordance of characteristic temperatures of glasses. It was established the influence of glass prepared condition on glass crystallization, and it ware studied some physicochemical properties of produced transparent glass ceramics.

Получены стекла состава (в молях) 2Е^20з, ЗСсСК Определены характеристические температуры этих стекол, исходя из которых, выбраны режимы термообработок с целью получения прозрачной стеклокерамики. Установлено влияние режимов варки стекла на процесс кристаллизации стекол. Исследованы некоторые физико-химические свойства полученной стеклокерамики.

Стекла являются наиболее технологичными материалами для широкого ряда применений, но во многих областях они не могут успешно конкурировать с монокристаллами. Так, монокристаллы эвлитина Bi4Ge30i2 (BGO) нашли применение в качестве сцинтилляторов [1], а при легировании редкоземельными ионами - лазерного материала [2]. Вследствие разупоря-доченности структуры, стекла того же состава по своим свойствам менее пригодны для использования в этих областях. В середине 20 века методом направленной кристаллизации стекла созданы стеклокристаллические материалы, продемонстрировавшие принципиально новые возможности применения по сравнению со стеклами. Используя технологию направленной кристаллизации стекла, можно создавать кристаллические структуры заданного состава и в необходимом количестве. Если размеры кристаллитов в стекле