VIII-й международной научно-технической конференции «техника и технология пищевых производств»

Тезисы докладов:

ВЯЗКОСТЬ РАСТВОРОВ НИТРАТА И АЦЕТАТА НАТРИЯ

Жогальский А.Н., Зыльков В.П., ГребёнкинА.М.

Могилевский государственный университет продовольствия

г. Могилев, Республика Беларусь

Главным эксплуатационным показателем хладоносителя является его температура замерзания или, в случае двух и более компонентных систем, криогидратная точка. При выборе хладоносителя следует учитывать такой показатель как вязкость, который влияет на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление. Хладоносителями, как правило, являются водные растворы неорганических и органических веществ. Одним из главных недостатков хладоносителей на основе неорганических веществ, является их высокая коррозионная активность. Входящий в состав NaCl, MgCl₂ или СаСl₂ хлорид ион является сильным активатором коррозии. Замена в составе соли Cl^- на другой анион должна приводить к изменению коррозионного воздействия соли на металл. В качестве такого иона представляет интерес NО₃^-. Его окислительные свойства проявляются только в кислой среде (φ⁰ = +0,94 В) и нейтральной (φ⁰ = +0,01 В), а в щелочной он не является окислителем. Из солей азотной кислоты хорошо растворим NаNО₃.

В таблице [1] (графы 1, 2, 3) приведена зависимость температуры замерзания раствора (теоретический расчет по закону Рауля без учета ионной силы раствора) и экспериментальных (при Т=12,1 ⁰С) значений кинематической вязкости (V) от моляльной концентрации (С_m) NаNО₃. Вязкость измерялась на вискозиметре капиллярном стеклянном ВПЖ-4 с внутренним диаметром капилляра – 0,82 мм и постоянной вискозиметра (К) равной 0, 02700 мм²∕с². В присутствии NаNО₃ вязкость закономерно возрастает. Следует отметить, что 10 моляльный раствор в этих условиях не образуется.

Таблица 1. Зависимость вязкости растворов NаNО₃ и смесей NаNО₃ и СН₃СООNа от моляльной концентрации раствора

1	Сm, моль∕кг	0	3,0	5,7	6,0	6,3	8
2	Тзам., 0С	0	-11,2	-21,2	-22,3	-23,4	-30,0
3	V, мм2∕с	1,2941	1,3268	1,5626	1,6535	1,7370	2,1412
4	*Сm, моль∕кг	0+0,8	3,0+0,8	5,7+0,8	6,0+0,8	6,3+0,8	8+0,8
5	Тзам., 0С	-2,5	-14,1	-24,2	-25,3	-26,4	-32,9
6	V, мм2∕с	1,5214	1,7508	2,1973	2,2031	2,4066	2,9784

* – к раствору прибавлено 0,8 моль∕кг

Известно, что, в ряде случаев, при переходе от двух- к трехкомпонентным системам криогидратная точка снижается. В качестве третьего компонента нами был выбран СН₃СООNа. Гидролиз данной соли создаст щелочную среду, что дополнительно нейтрализует окислительную активность NаNО_3. В таблице (графы 4,5,6) приведены расчетные и экспериментальные (при Т=11,0 ⁰С) данные для растворов NаNО₃ с добавкой 0,8 моль∕кг СН₃СООNа. Видно, что добавки СН₃СООNа приводят к непропорциональному повышения вязкости раствора NаNО₃, что по-видимому связано с появлением щелочной среды вследствие гидролиза СН₃СООNа. Добавка к системе С_m(NаNО₃) = 10 моль∕кг 0,8 моль СН₃СООNа на 1 кг Н₂О, хотя и увеличила растворимость NаNО₃, но к образованию раствора не привела.

УДК 621.54

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВОДНОГО РАСТВОРА НИТРАТА НАТРИЯ

А.Н. ЖОГАЛЬСКИЙ, В.П. ЗЫЛЬКОВ, А.М. МУРАЧЕВ

Учреждение образования

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

Могилев, Беларусь

На практике часто возникает необходимость в применении теплоносителей и хладоносителей. Температурный интервал применения теплоносителя ограничен его фазовыми переходами (кипение и кристаллизация). Хорошими теплофизическими свойствами обладает вода, но применение её ограничено высокой температурой кристаллизации (0 °С). Для понижения температуры замерзания применяются её растворы с этиленгликолем (антифризы) и неорганическими солями NaCl, MgCl₂, СаСl₂ (рассолы). Антифризы обладают относительно высокой вязкостью и соответственно низкой теплопроводностью. Рассолы по свойствам близки к воде, но входящий в их состав хлорид ион является сильным активатором коррозии. Этот недостаток можно устранить заменив в составе соли хлорид ион на нитрат ион. Окислительные свойства нитрат иона в нейтральной среде невысоки (φ⁰ = +0,01 В).

Нами в качестве объекта исследования выбран водный раствор NаNО₃. В ранее проведенном исследовании была установлена его высокая растворимость в воде и относительно низкая вязкость данных растворов. Целью работы явилось экспериментальное определение влияния концентрации соли на температуры фазовых переходов (кристаллизации) данного смесевого теплоносителя.

Методика эксперимента. Нитрат натрия квалификации ч.д.а. Вода дистиллированная. Контроль температуры приводился термометром с ценой деления 0,1 градуса с интервалом измерения от +20 до –30 ^оС. Охлаждение проводилось в специальной морозильной камере. Для предупреждения переохлаждения раствора ниже температуры кристаллизации, к раствору добавлялись частицы тонкоизмельченного стекла.

В процессе исследования были экспериментально определены кривые охлаждения водных растворов нитрата натрия. Анализ кривых охлаждения позволил установить температуры фазовых переходов. В таблице 1 приведены значения температур замерзания растворов при определенных значениях процентной (ω) и моляльной (в) концентраций нитрата натрия.

Таблица 1 - Температуры фазовых переходов (кристаллизации) растворов нитрата натрия

ω, %	14,9	17,0	19,0	24,5	30,8	35,55	39,6
в, моль/кг	2,05	2,4	2,75	3,8	5,2	5,9	7,7
Tзам. экс., ˚С	-10,6	-11,5	-12,8	-15,3	-17,0	-16,3	-15,8

Из приведенных в таблице экспериментальных данных следует, что характер зависимости температур замерзания от концентрации соли согласуется с диаграммой состояния двойной системы без образования между компонентами системы химических соединений. В области примерно 30 % раствора находится эвтектическая точка. Данные до и после эвтектической точки (в случае графической зависимости это линии ликвидуса) позволяют установить температуры начала кристаллизации отдельных компонентов. В эвтектической точке, которая соответствует температуре замерзания примерно –17 ^оС происходит кристаллизации обоих компонентов раствора.

Расчет по закону Рауля температуры кипения 30 % дает значения +105,2 ^оС. С учетом высокой ионной силы данного раствора температура кипения должна составлять примерно +102,5 ^оС. Таким образом, рабочий температурный интервал применения данного теплоносителя при эвтектической концентрации находится в температурном интервале примерно +90 ÷ –10 ^оС.

Международная научно-техническая конференция «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии»

Белорусско-Российский университет т.: (+375 222) 26 64 22 ф.: (+375 222) 25 10 91 e-mail: bru@bru.mogilev.by

г. Могилев, апрель 2012 г.

ЗАЯВКА

на участие в международной научно-технической конференции

«Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии»

1. Учреждение образования «МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ».

2. Жогальский Александр Николаевич, к.х.н., доцент;

Зыльков Владимир Петрович к.т.н., доцент;

Мурачев Артем Михайлович, студент группы НТ-091 УО «МГУП».

4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВОДНОГО РАСТВОРА НИТРАТА НАТРИЯ.

5. Секция 3 технологии получения и обработки новых материалов и покрытий.

6. Жогальский Александр Николаевич, г.Могилев-212029, бульвар Непокоренных д. 55, кв. 4. МТС – 7442259, Vеlсом – 4606907.

Жогальский А.Н

Зыльков В.П

Мурачев А.М.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет продовольствия»

Республиканский конкурс научных работ студентов

высших учебных заведений Республики Беларусь

Секция: «Химия, химическая технология и биотехнология,

охрана окружающей среды. Технология полиграфических производств»

Беларусь без отходов

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКРАШЕННОГО, ХИМИЧЕСКИ

АКТИВНОГО И ИНЕРТНОГО ОКСИДА ЦИНКА

ИЗ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ВИСКОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ОАО «МОГИЛЕВСКИЙ ЗАВОД ИСКУССТВЕННОГО ВОЛОКНА»

Матвейчук Юлия Владимировна,

выпускник магистратуры

Ясинецкий Валерий Владимирович,

доцент, к.х.н., доцент

Могилев, 2010

Реферат

 

Работа 37с., 7ч.., 29 рис., 11 табл., 76 источников.

ОТХОДЫ, КИСЛОТНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ, ОКСИД ЦИНКА, ТЕРМОЛИЗ, ГИДРОКСОСОЕДИНЕНИЯ ЦИНКА, ДЕРИВАТОГРАФИЯ, ИК-ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ

Объектом исследования в настоящей работе являются цинксодержащие отходы вискозного производства ОАО «Могилевский завод искусственного волокна» (ОАО «Могилевский ЗИВ»).

Цель работы – разработка способа регенерации сульфидных и карбонатных отходов цинка с получением в качестве основного продукта оксида цинка различного функционального назначения. Данная цель была достигнута в результате:

а) разработки способа переработки отходов с получением оксида цинка;

б) оптимизации параметров всех стадий предлагаемого способа;

в) изучения термического разложения различных гидроксосоединений цинка методом дериватографии в сочетании с ИК-Фурье-спектроскопией;

г) изучения реакционной способности оксида цинка в реакциях с сильными минеральными кислотами разной концентрации – серной, соляной, азотной – в зависимости от температуры обжига исходных гидроксосоединений цинка.

Разработан способ получения инертного и активного оксида цинка из цинксодержащих отходов вискозного производства, исключающий стадии обжига и электролиза. С помощью оптических методов анализа, гравиметрии, комплексонометрического титрования установлен состав отходов.

Методом дериватографии (синхронный термогравиметричекий (ТГ) и дифференциально-термический метод анализа (ДТА)) получен ряд кривых ТГ и ДТА термического разложения гидроксосоединений цинка, показывающих как изменения массы вещества, так и одновременно тепловые эффекты, сопровождающие эти изменения. Данные дериватографии и ИК-Фурье-спектроскопии позволили установить примерный состав исследуемых гидроксосоединений. Кроме ТГ и ДТА анализа в качестве метода сравнения использовали дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК).

Получены зависимости продолжительности растворения различных образцов оксида цинка от температуры обжига исходных гидроксосоединений цинка в растворах серной, соляной, азотной кислот разной концентрации при температуре 25⁰С.

Опубликована заявка на патент №а20090927 на способ переработки цинксодержащих отходов вискозного производства. Предлагаемая технология получения может применяться для переработки природного и техногенного цинксодержащего сырья.

Содержание

Введение	4
Основная часть работы	5
1 Гидротехнологические способы переработки цинксодержащих отходов	5
2 Методики эксперимента	8
3 Разработка способа регенерации цинка из отходов	11
4 Изучение термолиза гидроксосоединений цинка методами ТГ/ ДТА, ДСК	14
5 Изучение термолиза гидроксосоединений цинка методом ИК-Фурье-спектроскопии	19
6 Зависимость размера частиц оксида цинка от температуры обжига гидроксосоединений	27
7 Изучение зависимости скорости растворения оксида цинка в кислотах от температуры обжига исходных гидроксосоединений	28
Заключение	32
Список использованных источников	33