Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Лебедев И.В. -> "Кристаллизация из растворов в химической промышленности" -> 13

Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.

Лебедев И.В., Эльцуфен М.И., Коган В.В. Кристаллизация из растворов в химической промышленности — М.: Химия , 1986. — 304 c.
Скачать (прямая ссылка): kristalizaciyaizrastvorov1968.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 123 >> Следующая

Стандартным веществом считаем иегидратируемую соль — азотнокислый калий, растворимости которого 10,75 моль KN03 на 1000 г воды соответствует температура 0=59,7° С, а растворимости 6,65 моль KN03 на 1000 г воды — 0'=41,5° С.
15__о
Постоянная К = ^ g¦ w 0,825, а температура 01, при которой рас-
творимость стандартного вещества равна растворимости AgN03 при 25° С, будет составлять
ОК А
0‘ = W + 41'5 = 71'8°C
По справочным данным 140] находим растворимость KN03, которая равна 14,27 моль на 1000 г НгО. Такова же растворимость AgN03 при искомой температуре 25е С, что достаточно близко совпадает с ее опытным значением 14,18 моль на 1000 г воды [40].
Из уравнения (3) следует, что если растворение вещества сопровождается разогреванием раствора (ДЯ отрицательно), то с повышением температуры растворимость вещества уменьшается. Подобное явление наблюдается при растворении в воде СаСг04, Са(ОН)2 и MnS04. Растворимость MnS04 понижается особенно резко в интервале 120—200° С (рис. 24).
Соли типа СаСг04 и MnS04 получили название веществ с обратной растворимостью.
Помимо приведенных выше так называемых политермных диаграмм растворимости (см. рис. 23) зависимость концентрации насыщенного раствора от температуры может быть представлена в виде диаграмм состава, с помощью которых можно определять и количественные соотношения между компонентами системы. Подобная диаграмма для простейшего случая двухкомпонентной системы NH4C1—Н^О в прямоугольной системе координат представлена на рис. 25.
Линия FC на диаграмме является геометрическим местом фигуративных точек растворов, насыщенных солью, а линия CD — растворов, находящихся в равновесии со льдом. Таким образом, линия FC является кривой растворимости NH4C1 в
воде, а линия CD соответствует условиям выделения льда в системе соль — вода. Точка С изображает криогидратную точку системы, в которой раствор находится в равновесии с двумя твердыми фазами — солью и льдом.
Криогидратной точкой называется эвтектическая точка, в которой лед представляет одну из твердых фзз, находящихся в эвтектическом равновесии.
Точки, расположенные выше линии DC и CF, отвечают составам ненасыщенных растворов. Площадь CFE называется полем кристаллизации соли и определяет пересыщенные растворы или механические смеси насыщенного раствора и избытка соли. Площадь BCD называется полем кристаллизации льда, а точки, расположенные на этой площади, соответствуют механическим смесям раствора с избытком льда. Точки, расположенные ниже линии ВСЕ, изображают составы твердой фазы, состоящей из кристаллов NH4C1 и льда (жидкая фаза отсутствует) .
Диаграммы состава системы позволяют графическим методом проводить расчеты процессов изотермического испарения растворов и кристаллизации при охлаждении.
Ненасыщенный раствор хлористого аммония характеризуется точкой а (концентрация NH4C1 29 масс. %, температура 95° С). Определим количество
Рис. 24. Растворимость MrtS04 Рис. 25. Диаграмма растворимости В воде при различной температуре, системы NH4C1—Н20.
воды, которое следует испарить из раствора (при 95° С), чтобы перевести его в насыщенное состояние. Процесс испарения при постоянной температуре изобразится линией af. В точке / раствор становится насыщенным, концентрация NH4CI равна 42,5 масс. %.
По правилу рычага можно записать
Количестно испарившейся воды _ af __ 42,5 — 29 _ 13,5 Количество оставшегося раствора ~ ag ~ 29 — 0 29
Если обозначить количество испарившейся воды х, а количество оставшегося раствора (1 — х), то из соотношения
JC 13,5 1 — х~ 29
определяем количество испарившейся из 1 кг раствора воды на участке af (лг=0,317 кг).
При охлаждении того же раствора до 0° С произойдет кристаллизация соли. Количество выпадающей соли также можно рассчитать по диаграмме. Охлаждение ненасыщенного раствора от 95 до 29° С будет протекать без изменения его состава и изобразится линией ab. В точке Ь раствор стано-нйтся насыщенным и при дальнейшем его охлаждении будет выкристаллизовываться хлористый аммоний, а фигуративная точка раствора будет перемещаться уже по кривой растворимости от точки Ь до точки а, соответствующей конечной температуре кристаллизации 0° С. При этом концентрация NH4CI в растворе понизится до 22,7 масс. %, количество же воды останется без изменения. Таким образом, после охлаждения системы до 0° С ее фигуративная точка переместится в точку е, фигуративная точка твердой фазы — в точку О (на вертикали соли), а фигуративная точка жидкой фазы — в точку d.
Количество выпадающего NH4C1 на 1 кг первоначального раствора можно определить из соотношения
de 29 — 22,7
dO ~ 100 — 22,7 ~ ’ Кг
Если раствор (точка а) охладить до —20° С, то, как видно из диаграммы, жидкая фаза при этом исчезнет, а твердая фаза будет состоять из кристаллов NH4CI и эвтектических кристаллов NH4CI + H2O состава 19,8% NH4Cl+80,2% Н20.
Аналогичным образом можно определить количество льда, выпадающего из раствора при его охлаждении.
Так, если 7,5%-ный раствор NH4C1 при 20° С (точка К) охладить до —1Г С, то фигуративная точка системы переместится в положение т. Поскольку вертикаль Кт пересекает в точке I линию перехода воды в лед (DC), то в осадок при температуре —5° С начинает выпадать лед. Хлористый аммоний при этом весь остается в растворе. При конечной температуре —11° С фигуративная точка жидкой фазы сместится в точку п, а фигуративная точка твердой фазы — в точку Н. Таким образом, после охлаждения раствор содержит 16,5% NH4C1 и 83,5% Н20 (точка я) и в качестве твердой фазы —• лед, количество которого (в кг) можно определить из соотношения отрезков
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 123 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed