Фазовые равновесия в системе Na+, K+// Cl–, NO3– – H2O вблизи температур кипения. II. Моделирование взаимной системы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С помощью набора параметров, представленного в первой части работы, промоделированы фазовые равновесия во взаимной системе Na+, K+// Cl–, NO3– – H2O в диапазоне температур 373–573 К. В соответствии с результатами расчета, в этой системе существует область устойчивости жидкости, кипение которой происходит без образования третьей фазы (осадка). Прослежено изменение температуры кипения для отдельных выбранных валовых составов системы при постепенном испарении из нее воды. Показано, что при экспериментальном определении температур кипения или активности воды для насыщенных растворов, образованных растворением солей с разноименными катионами и анионами, следует учитывать тот факт, что состав таких растворов будет изменяться при любых изменениях валовых концентраций образующих систему солей, если в осадке появляется соль, отличная от использованных при смешении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Н. Мамонтов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: mmn@td.chem.msu.ru

химический факультет

Россия, Москва

С. В. Курдакова

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: mmn@td.chem.msu.ru

химический факультет

Россия, Москва

И. А. Успенская

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: mmn@td.chem.msu.ru

химический факультет

Россия, Москва

Список литературы

  1. Wang P., Anderko A., Young R. D. // Fluid Ph. Eq. 2002. V.203. P. 141. doi: 10.1016/s0378-3812(02)00178-4
  2. Gruszkiewicz M. S., Palmer D. A., Springer R. D., et al. // J. Sol. Chem. 2007. V.36. P. 723. doi: 10.1007/s10953-007-9145-2
  3. Kattner U. // Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineracao. 2016. [online], doi: 10.4322/2176-1523.1059
  4. Hiroshi Ohtani. The CALPHAD Method. Springer Handbook of Materials Measurement Methods, 2006. ISBN: 978-3-540-20785-6
  5. Cohen-Adad R., Ben Hassen-Chehimi D., Zayani L.&I., et al. // CALPHAD. 1997. V. 21. № 4. P. 521
  6. Voigt W. // Pure Appl. Chem. 2001. V. 73. № 5. P. 831 doi: 10.1351/pac200173050831
  7. Laliberte M., Cooper W. E. // J. Chem. Eng. Data. 2004. V. 49. № 5. P 1141. doi: 10.1021/je0498659
  8. Carroll S., Craig L., Wolery T. J. // Geochem. Trans. 2005. V. 6. № 2. P. 19. doi: 10.1186/1467-4866-6-19.
  9. Rard J. A. // Report UCRL-TR-207054 (Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California), 2004.
  10. Rard J. A. Report UCRL-TR-217415 (Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California), 2005.
  11. Rard J. A., Staggs K. J., Day S. Dan, Carroll S. A. // J. Solution Chem. 2006. V.35. P. 1187. doi: 10.1007/s10953-006-9049-6
  12. Linke W. F. Solubilities, Inorganic and Metal-Organic Compounds, fourth ed. V. II. American Chemical Society, Washington, DC. 1965

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рассчитанные изотермы ликвидуса в системе Na+, K+//Cl–, NO3– – H2O при давлении насыщенного пара (равновесия L+S1+S2); T = 385(а), 460 К(б). По осям отложены мольные доли ионов калия (x(K+)) и нитрат-ионов x(NO3–) относительно общего количества катионов (K+, Na+) и анионов (Cl–, NO3–) соответственно. Вдоль линий указано давление насыщенного пара H2O (бар). Синие цифры вдоль линии “AF” показывают весовой процент H2O в растворе (w). Поля кристаллизации обозначены названиями соответствующих солей.

Скачать (67KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Границы трехфазных равновесий L+S1+S2 взаимной системы Na+, K+//Cl–, NO3– – H2O при PH2O = 1 бар. По осям отложены мольные доли ионов калия (x(K+)) и нитрат-ионов x(NO3–) относительно общего количества катионов (K+, Na+) и анионов (Cl–, NO3–), соответственно; w(H2O) – содержание воды в вес. %. Пунктирная линия соответствует равновесию L+S для тройных систем соль I – соль II – вода (подробнее см.табл.2).

Скачать (234KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Проекции линий составов жидкости (L), равновесных с двумя твердыми фазами (L+S1+S2) при PH2O = 1 бар на плоскость составов безводных солей. Вдоль линий указаны соответствующие температуры. Пунктирные линии изображают составы подсистем NaCl–KNO3–H2O, KCl–NaNO3–H2O (подробнее см. табл. 2). Обозначение составов аналогично рис. 1 и 2.

Скачать (42KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Проекции поверхности ликвидуса взаимной системы на плоскость безводных солей (а) при PH2O = 1 бар (сплошные линии L+S1+S2) и проекции изотермических сечений (пунктирные линии). Изотермы построены для интервалов T = 395–420 К и 470–490 К. Квадратные символы соответствуют валовым составам системы из табл. 3. Изотермы для диапазона 420–470 К в увеличенном масштабе (б). Заштрихованная область соответствует валовым составам смесей, не образующих осадка при кипении в интервале T = 373–573 К.

Скачать (83KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты оценки плотности кипящего раствора состава X6 (см. табл. 3) при удалении воды в системе Na+, K+//Cl–, NO3– – H2O. При расчетах использованы параметры модели из работы [7].

Скачать (14KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температура кипения насыщенных растворов взаимной системы Na+, K+//Cl–, NO3– – H2O валового состава X1 и X3 (см. табл. 3 и рис. 4a) при различном содержании воды в системе (вес. %). Нумерация сегментов соответствует различным фазовым областям.

Скачать (33KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости активности воды в насыщенных водных растворах смеси солей систем: H2O–NaNO3–KNO3 при 363 K (а), H2O–NaCl–NaNO3 при 383 K (б), H2O–NaCl–KNO3 при 393 K (в). По оси абсцисс отложена мольная доля соли (x), рассчитанная как отношение количества молей данной соли к общему количеству солей в системе. Символы – экспериментальные данные [8], линии – расчет наст. работа (валовые моляльности солей, соответствующие сплошной линии, в 1.5 раза меньше, чем в случае пунктирной, см. комментарии в тексте).

Скачать (72KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Температуры кипения насыщенных водных растворов в системе H2O – NaCl – KNO3 при атмосферном давлении. По оси абсцисс отложена мольная доля соли NaCl (x), рассчитанная как отношение количества молей данной соли к общему количеству солей в системе. Символы – экспериментальные данные [9], линии – рассчитано в наст. работе (валовые моляльности солей в образцах № 2, 3 меньше, чем в № 1 примерно в 2.3 и 7.2 раза соответственно).

Скачать (29KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Рассчитанные составы насыщенных водных растворов для систем, образованных веществами NaCl, KNO3, H2O (а) и KCl, NaNO3, H2O (б) при давлении пара H2O 1 бар. Концентрации солей выражены в шкале моляльностей, температура – в К (цифры у точек). Буквенные обозначения AB, BC, CD отвечают следующим составам осадка {KNO3+ KCl + NaCl} (a) и {NaNO3, NaCl, KCl} (б).

Скачать (37KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024