Исследование открытых фазовых процессов в четырехкомпонентной водно-солевой системе, содержащей сульфаты магния, никеля и цинка при 25°С

• Автор: Проскурина, Ольга Венедиктовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 105 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Термодинамика открытых фазовых процессов.

Основные положения теории открытых фазовых процессов

Описание процессов открытой кристаллизации в системах

с твердыми растворами

Экспериментальные методы

Реактивы.

Методы анализа.

Исследование растворимости

Определение состава твердой фазы в четырехкомнонентных водносолевых системах с непрерывными полями

твердых растворов.

Исследование процессов открытой кристаллизации
Определение активности воды изопиестический метод. .
Расчет процессов открытой кристаллизации
Нормировка избыточных термодинамических функций. . . Современное состояние методов моделирования растворов
электролитов
Метод Питцера .
Метод расчета диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем с твердыми растворами .
Метод расчета кривых открытой кристаллизации
Результаты исследования системы 1 БОГ
Нахождение параметров моделей жидкой и твердой фаз . .
4.2. Экспериментальные и расчетные изотермы растворимости
тройных систем, содержащих сульфаты Мд, . Ъх
4.2.1. Система М221 2 Н.
4.2.2. Система У2,гп2 Н
4.2.3. Система 2,2п2 Н.
4.3. Фазовые равновесия жидкость твердый раствор в.четырехкомпонентной системе М2,2,2п2 БОНгО
4.4. Кривые открытой кристаллизации в системе Мв2,2,2п2 Н.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Выбор объекта исследования был не случаен, поскольку предварительные данные позволяли предположить, что в указанной системе будет существовать непрерывное поле тройных твердых растворов на основе семиводных сульфатов соответствующих металлов. Научная новизна. С указанной четырехкомпонентной системы. Разработаны экспериментальные методы исследования растворимости в многокомпонентных водносолевых системах с непрерывными полями твердых растворов, а т акже процессов открытого испарения в таких системах. Предложен и экспериментально проверен метод расчета кривых открытого испарения в системе М2,2,7п2 Н. Практическая ценность. Полученные в работе экспериментальные и расчетные данные по открытым фазовым процессам могут быть рекомендованы для выбора оптимальных параметров технологических схем добычи и переработки солей из природных и технологических высокоминерализованных объектов сульфатного типа. Обобщение метода Шрейнемакерса на четырехкомпонентные системы с непрерывными полями твердых растворов. Алгоритм и результаты расчета кривых открытой кристаллизации для системы М,М,7п2 Н. Апробация работы. Материалы работы были доложены на II и III научнотехнических конференциях аспирантов СЛбГТИТУ. Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 работы в Журнале Физической Химии и тезисы двух докладов. Термодинамика открытых фазовых процессов. Основные положения теории открытых фазовых процессов. Теория открытых фазовых процессов ОФП имеет важное значение для разработки методов разделения веществ, основанных на фазовых процессах жидкость пар и жидкость твердое тело, является основой для понимания процессов испарения и кристаллизации многокомпонентных растворов и позволяет исследовать закономерности процесса образования твердых фаз из растворов. Одно из первых термодинамически строгих определений ОФП было дано А. В.Сторонкиным открытые фазовые процессы это равновесно протекающие самопроизвольные процессы взаимного превращения фаз, при которых образующаяся фаза непрерывно удаляется из сферы превращения 1 . Примерами таких процессов являются процесс открытого испарения однократная дистилляция, при котором образующийся пар непрерывно отводится процессы изотермической кристаллизации солей при солнечном испарении рассолов или при их выпаривании и др. Дифференциальные уравнения линий открытых фазовых процессов. Вывод дифференциальных уравнений был дан А. В.Сторонкиным 1, на его работу делаются ссылки в других известных публикациях 2,3. Рассматривается открытый процесс образования второй фазы из первой в двухфазной компонентной системе. При этом считается, 0 данный процесс идт достаточно медленно бсбИ, квазистационарный процесс, и равновесие между фазами не нарушается. Открытый фазовый процесс рассматривается в полном концентрационном пространстве и показывается, что он не может равновесно протекать в изотермоизобарических условиях. Поскольку двухфазная 7компонентная система имеет п степеней свободы, то при равновесном протекании открытого фазового процесса можно закрепить или давление, или температуру, но не оба параметра одновременно 1. Пусть из т стмолей первой фазы, состав которой характеризуется молярными долями х9Х. АЮ Лхх
где х и дгр равновесные молярные доли го компонента в первой и второй фазах. Уравнения 1. Для трехкомпонентных систем имеется только одно уравнение 4
Уравнения 1. Однако с их помощью можно установить локальные закономерности хода кривых открытых фазовых процессов вблизи особых точек в симплексе составов точки экстремумов, седловидные точки, вершины. Геометрический смысл линий открытых фазовых процессов. На рисунке 1. КЬ, по которой изменяется состав первой фазы, и соответствующая ей кривая КЪ по которой изменяется состав второй фазы, равновесно образующейся из первой фазы. Ы сс и т. Следовательно, в точках а, Ь, с,. ЫГ, сс. К1. Отсюда можно сделать вывод кривая, изображающая изменение состава данной фазы при образовании из нес в результате открытого фазового процесса другой фазы, является огибающей нод. Следовательно, уравнения 1. Отсюда следует, что кривые составов образующейся в результате открытого процесса фазы должны быть расположены на выпуклой стороне огибающей нод1.