Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Рузиева З. Т., Сафаров У. Б., Хидирова Ю. Х., Нормаматов Ф. Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 93-96. — URL https://moluch.ru/archive/89/17922/ (дата обращения: 25.06.2018).

Исследована взаимосвязь основных технологических параметров, получены новые сведения по растворимости и характеру твёрдых фаз в двух четверных и тройных взаимных систем. Установлено оптимальные условия конверсии, фильтрация нитрит-нитрата кальция и натрия

 

В условиях мирового финансово-экономического кризиса очень своевременным оказалось издание книги Президента Республики Узбекистан Ислама Каримова “Мировой финансово — экономический кризис и меры по его преодолению в условиях Узбекистана”, где убедительно показаны принципиальные возможности нашей Республики по преодолению кризиса за счет широкого внедрения инновационных технологий и организации производства продукций, в том числе и минеральных удобрений из местных сырьевых материалов. Так же в книге “Модернизация страны и построение сильного гражданского общества” отмечено, что одним из путей успешного преодоления кризиса является реализация стратегических проектов, направленных на модернизацию, техническое и технологическое обновление ведущих базовых отраслей [1].

Одним из главных направлений экономического развития Узбекистана является освоение природных ресурсов, их комплексное использование и создание конкурентоспособных, импортозаменяющих продуктов на базе местных сырьевых ресурсов.

К таким важным химическим продуктам относятся нитриты, нитраты натрия и кальция, потребность в которых неуклонно растёт в связи с развитием отраслей народного хозяйства, потребляющих нитрит-нитратные соли натрия и кальция.

Основные потребители нитрит-нитратных солей натрия и кальция – станко-машиностроительная, металлургическая, бумажная, резиновая, текстильная, фармацевтическая, пищевая промышленность, строительная индустрия, медицина и сельское хозяйство.

Нитрит натрия можно получить по двум вариантам: взаимодействием сульфата натрия с нитритом кальция или нитрит-нитратом кальция, образующегося после абсорбции нитрозных газов известковым молоком. По первому варианту нитрит кальция подвергается конверсии сульфатом натрия с получением раствора нитрита натрия и осадка сульфата кальция. По второму варианту для получения натриевых солей нитрит- нитратный раствор кальция подвергается конверсии сульфатом натрия с получением нитрит-нитратного раствора натрия. Полученный раствор подвергается выпарке и кристаллизации с выпадением в твердую фазу нитрита натрия. После отделения центрифугированием готового продукта — нитрита натрия, маточный раствор нитрита натрия вновь возвращается на стадию выпарки (по первому варианту). Попутно полученный по обеим вариантам и сульфат кальция может использоваться в качестве гипсового строительного материала [2].

Необходимо отметить, что для физико- химического обоснования и разработки технологии получения нитрит- нитратных солей натрия и кальция на основе нитрозных газов, известняка и сульфата натрия необходимо знание совместной растворимости нитратов, нитритов и сульфатов натрия и кальция в сложных водно- солевых системах. Изучение технологических параметров процесса получения предлагаемых нитрит — нитратных солей натрия и кальция необходимо для разработки технологии их производства.

В связи с отсутствием в литературе сведений по тройным системам нитрит кальция — сульфат кальция — вода и нитрит натрия — сульфат натрия — вода исследована их растворимость изотермическим методом при 250С.

Равновесие фаз в системах Ca(NO2)2 — CaSO4 — H2O и NaNO2 — Na2SO4 — H2O при 250С устанавливалось при постоянном перемешивании и термостатировании соответственно через 1,5 и 1,0 суток. При количественном химическом анализе жидких и твердых фаз использовали общеизвестные методы аналитической химии [4]. Полученные данные использовали для определения составов твердых фаз по Шрейнемакерсу [2] и для построения изотермических диаграмм растворимости тройных систем нитрит кальция — сульфат кальция — вода и нитрит натрия — сульфат натрия — вода при 250С (рис. 1 и 2).

Диаграмма растворимости тройной системы нитрит натрия — сульфат натрия-вода при 250С характеризуется наличием двух ветвей кристаллизации твердых фаз — нитрита натрия и десятиводного кристаллогидрата сульфата натрия (рис. 1). Ветвь кристаллизации нитрата натрия значительно больше, чем десятиводного сульфата натрия. Полученные данные показывают, что в изученной системе не происходит образования ни твердых растворов, ни новых химических соединении на основе исходных компонентов. Особенность изотермы растворимости в том, что сульфат натрия оказывает высаливающие действие на нитрит натрия. Поэтому растворимость последнего в присутствии сульфата натрия понижается до эвтонической точки системы.

Рис. 1. Диаграмма растворимости системы нитрит натрия — сульфат натрия — вода при 250С

 

Как следует из рис. 1, первоначальная растворимость нитрита натрия в воде при 250С равна 46,7 %, а в присутствии 30,14–30,17 % сульфата натрия этот показатель составляет лишь 2,96–3,01 %.

Сульфат натрия в присутствии нитрита натрия при 250С повышает свою растворимость с 21,90 до 30,14–30,17 %, то есть в изученной системе наблюдается высаливающее действие нитрита натрия на сульфат натрия. В связи с этим эвтонический раствор системы обогащается сульфатом натрия при одновременном содержании нитрита натрия.

Рис. 2. Диаграмма растворимости системы нитрит кальция — сульфат кальция — вода при 250С

 

На изотермической диаграмме растворимости тройной системы нитрит кальция — сульфат кальция — вода установлено наличие двух ветвей, отвечающих кристаллизации Ca(NO2)2∙4H2O и CaSO4∙2H2O (рис 2) Ветвь кристаллизации двуводного сульфата кальция широкая и простирается до 44,23 % — ного содержания нитрита кальция в растворе. Ветвь кристаллизации Ca(NO2)2∙4H2O очень узкая и соответствует интервалу 44,23–45,20 % — ных концентрации нитрита кальция (таблица 1).

Таблица 1

Данные по растворимости в системе NaNO2-Na2SO4-H2O при 250С

Состав жидкой фазы, %

Состав влажного остатка”, %

Твердая фаза

Са(NO2)2

Na2SO4

H2O

Са(NO2)2

Na2SO4

H2O

1

46,70

-

53,30

96,3

-

3,7

NaNO2

2

42,84

1,99

55,17

91,42

0,61

7,97

“ ” “ “

3

25,44

11,59

62,97

85,11

2,01

12,88

“ ” “ “

4

9,24

22,70

68,06

80,85

4,59

14,56

“ ” “ “

5

2,96

30,17

66,87

17,1

34,5

48,40

“ ” “ “

6

3,01

30,17

66,85

4,05

40,13

55,82

NaNO2

+Na2SO4·10H2O

7

2,75

28,45

68,80

0,81

39,2

59,99

Na2SO4·10H2O

 

Благодаря хорошей растворимости в данной системе, нитрит кальция оказывает высаливающее действие на сульфат кальция, в результате чего растворимость последнего по сравнению с его первоначальной растворимостью в воде понижается до эвтонической точки системы с 0,21 до 0,017 %.

Опыт проводился на лабораторной установке, состоящей из стеклянного реактора, снабжённого лопастной мешалкой, помещённого в термостат, скорость вращения электродвигателя регулировали реостатным устройством и измеряли тахометром ТМ-ЗМ, c использованием датчика Д-1 мм. Температуру водяного термостата, нагревающего реактор, поддерживали с помощью контактного термометра ТК — 300 и электронного реле РТ — 230 Гц

Методика эксперимента заключалась в следующем: расчётное количество Са(NO3)2 или Са(NO2)2 загружалось в реактор. Туда же добавляли Na2SO4 и приготовленный раствор нитрата или нитрита натрия, а затем дистиллированную воду.

После чего реактор помещали в термостат с заданной температурой и пульпу перемешивали в течение 2 часов.

Фильтрация пульпы проводилась на фильтровальной воронке, помещённой в колбу Бюнзена, которая присоединялась к вакуум-фильтру [4].

Эксперименты по получению нитрита и нитрата натрия проводили при температурах 25, 30, и 400С и концентрации оборотного раствора нитрита и нитрата натрия 25,0; 40,0; 50,0 %.

Полученные данные показывают, что с уменьшением концентрации оборотных растворов нитрата и нитрита натрия и с увеличением соотношения твёрдой и жидкой фаз с 1:2,5 до 1:3,5 скорость фильтрации пульпы с осадками гипса возрастает.

При концентрации оборотного растворов NaNO3 40 и 50 % и соотношении Т:Ж=1:2,5 скорость фильтрации пульпы с осадками гипса составляет 1003,5 и 820,1 кг/м2. час. При соотношении Т:Ж=1:3,5; 1:5 и концентрации оборотных растворов NaNO3 40 и 50 % скорость фильтрации колеблется соответственно в пределах 5006,4 ¸ 3520,2 и 9086,3 7451,6 кг/м2.час.

При соотношении Т:Ж=1:2,5; 1:3; 1:5 и концентрации оборотного раствора нитрита натрия 40,0 % скорость фильтрации составляет соответственно 1010,41; 5091,56; 91273,51 кг/м2.час. т. е. привело к увеличению скорости фильтрации на 44,6 %.

Уменьшение скорости фильтрации с увеличением концентрации объясняется увеличением вязкости раствора, что ухудшает ее фильтруемость.

При соотношении Т:Ж=1:3,5 и 1:5 уменьшение скорости фильтрации с увеличением концентрации жидкой фазы происходит не так резко как при соотношении Т:Ж=1:2,5, что также объясняется ухудшением фильтруемости при повышении количества твёрдой фазы.

Таким образом, в результате вышеприведенных исследований, выявлены следующие оптимальные технологические параметры процесса конверсии нитрита кальция сульфатом натрия: температура — 25–300С, концентрация оборотного раствора нитрита и нитрата натрия 40–50,0 %. Также усановлено, что конверсионные пульпы обладают достаточно хорошей фильтруемостью.

 

Литература:

 

1.                  Каримов И. А. «Мировой финансово- экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана» Т., Узбекистан, 2009 г.

2.                  Справочник по растворимости. В 3-х. т. / Коган В. Б., Огородников С. К., Кафаров В. В., под ред. В. В. Кафарова Т. 3. Кн. 1.- Л.: Наука. — 1969. — с 944.

3.                  Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. — М.: Химия. — 1970. –360 с.

4.                  Атрошенко В. И. и др.Технология связанного азота. Киев. «Выш.школа».-1985.-327с.

Основные термины (генерируются автоматически): сульфат натрия, нитрит натрия, сульфат кальция, нитрит кальция, нитрат натрия, система, ветвь кристаллизации, жидкая фаза, вод, твердая фаза.


Похожие статьи

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Содержания, нитрата калия в жидкой фазе

4. Охлаждение полученного раствора в целях кристаллизации нитрата калия.

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция.

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Определение точки нулевого заряда молекул альбумина в водных дисперсиях при различных концентрациях хлорида калия.

Получение сульфата натрия конверсией хлорида натрия...

сульфат аммония, хлорид аммония, конверсия хлорида натрия, сульфат натрия, местное сырье, осадок сульфата натрия, получение сульфата натрия, тройная система, узбекистан.

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. К вопросу о тепловых эффектах в реакциях окисления вольфрамата железа. Синтез и исследование гексамолибденокобальтата (III) натрия.

К вопросу о применении нитрита натрия в мясной промышленности

Нитрит натрия (NaNO2) — это улучшитель окраски и консервант в пищевой промышленности в изделиях мяса и рыбы.

Кармины (Е120) — Стандартизированный природный краситель: аминокислотный хелат кальция из карминовой кислоты, полученной из водного экстракта...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом натрия в присутствии карбоната натрия.

Синтез и исследование гексамолибденокобальтата (III) натрия

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом натрия в присутствии карбоната натрия.

Теоретический анализ систем, обосновывающих получения...

Установлен количественный состав жидкой фазы и соответствующие им равновесных твердых фаз (таблица) на

На основе производства нитрата калия конверсионным способом лежит физико-химические свойства многокомпонентных водных систем хлорид-нитратного типа.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Содержания, нитрата калия в жидкой фазе

4. Охлаждение полученного раствора в целях кристаллизации нитрата калия.

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция.

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Определение точки нулевого заряда молекул альбумина в водных дисперсиях при различных концентрациях хлорида калия.

Получение сульфата натрия конверсией хлорида натрия...

сульфат аммония, хлорид аммония, конверсия хлорида натрия, сульфат натрия, местное сырье, осадок сульфата натрия, получение сульфата натрия, тройная система, узбекистан.

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. К вопросу о тепловых эффектах в реакциях окисления вольфрамата железа. Синтез и исследование гексамолибденокобальтата (III) натрия.

К вопросу о применении нитрита натрия в мясной промышленности

Нитрит натрия (NaNO2) — это улучшитель окраски и консервант в пищевой промышленности в изделиях мяса и рыбы.

Кармины (Е120) — Стандартизированный природный краситель: аминокислотный хелат кальция из карминовой кислоты, полученной из водного экстракта...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом натрия в присутствии карбоната натрия.

Синтез и исследование гексамолибденокобальтата (III) натрия

Исследование процесса конверсии сульфата натрия нитратом и нитритом кальция. Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом натрия в присутствии карбоната натрия.

Теоретический анализ систем, обосновывающих получения...

Установлен количественный состав жидкой фазы и соответствующие им равновесных твердых фаз (таблица) на

На основе производства нитрата калия конверсионным способом лежит физико-химические свойства многокомпонентных водных систем хлорид-нитратного типа.

Задать вопрос