Термодинамическое моделирование открытых фазовых процессов (испарение икристаллизация) в многокомпонентных водно-солевых системах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Píü од

29 ПИВ

На правах рукописи

Терская-Людмила Павловна ^

ТЕРУОДИНАШЧЕСЖОЕ ЩШШРОВШЕ ОТКРЫТЫХ ФГОШХ ПРОЦЕССОВ (ИСПАРЕНИЕ И КРИСТМЛМЗАШ) В №ГОКШОНЕНГЖ ВОДНО-СОЛЕВЫХ

СИСТВДХ.

Специальность 02.00.04 - физическая химия.

АВТОРЕФЕРАТ доосертаоди на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственной технологическом институте (техническом университете)

Научный руководитель} доктор таичеиса неук, ¡.рофесоор

ПУЧКОВ Лев Валерианович

Научный коноультант! доктор химических наук, доцент

ЧАРЫКОВ Николай Александрович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профеооор Полторацкий Геннадий Матвеевич, кандидат химически наук, сгар.научн.согр. Рахимов Виктор Ильд^ович

Ведущая организация! Санкт-Петербургский Государственный

Университет

Защита диссертации состоится 1996 годе

в__часов на заседании диссертационного совета К 063.25.09 в

Санкт-Петербургском государственном технологической института по адресу: 198013 Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

институте-

Отзывы и замечания по работе в 1-ом экземпляре просим направлять по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, СШТИ, Диссертационный совет.

Автореферат разослан ХХС^а/^ 19^'года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат хишпеских наук

^Ркел^а . в.в.сысоев«.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ^22§5ьносгь_п2оолвмы Пр решении ряда научно-технических проблем в областях технологии неорганических веществ, минеральных удобрений, галургия, гидрогеологии и геохимии ваккое значение приобрели методы расчете не только фазовых диаграмм, но и процессов открытого испарения и кристаллизации растворов. ;' Для расчета и оценки открытых фазовых процессов в многокомпонентных системах используются • графические методы \расчеты по диаграммам состояния и аналитические метода расчета фиико-хишгаеских процессов (термодинамич-зкое моделирование).

. Графические способы расчета составов и, ) сс фаз в ходе испарения, охлаждения или насыщена растворов требуют сложных графических построений к специальных приемов, в их результаты не всегда являются очевидыдш и аналитически доказанными.

В последнее время широко используются полуемпирячеекие методы расчета .избыточных термодинамических функций растворов электролитов и диаграмм фазовых равновесий (методы Ск&тчарда, Бромли, Питцера). Одпко, ети :/етоды до настоящего времени не использовались для расчета открытых фазовых процессов.

Исследован"Я выполнены в соответствии о планами РАН на 1991-1995гг.(комплексные программы "Химическая термодинамика"- научный совет 2.19) и научно-технической программы Инженерной академии России "Химия-человеку" на .1992-1995г. (разделы 5.2,5.3).

Нёль__раОоты 1.экспериментальное исследование процесса открытого испарения в четырехкомпонеятной взаимной галургической системе На*,!^а*//СГ,60*~-Н20 и ее тройной подсистеме Ка*,М£2<//СГ-"20 при и процесса открытой кристаллизации в указ нных системах в к.терва^е температур (25-7)°С. 2. Разработка термодинамического метод ': расчета открытых фазовых процессов (испарение, кристаллизация' для многокомпонентных водко-солеБых систем, на основе диаграмм растворимости в бинарных л тройных подсистемах и их эвязи с количественными характерно' -щм соответствунетх процессов.

3. Отработка алгоритма расчета на ряде при, даос солевых объектах: морская вода усредненного состава, рапе озера Кучук а залива Кара-Богаз-Гол.

Выбор объекта исследования - четвертой системы Ка*,йга7/0Г,80®*-Н,0 в интервале температур (25-0)°С -

4 2

обусловлен тем, что данная система леяит в основе технологии получения соответствующих солей(галита, мирабилита,впссыита и др.), а такке отвечает основному составу рапы природных объектов.» озеро Кучук, Эльтон, залив Кара-Богаз-Гол и др. Кроме того, в этой оистеые и ее тройных и бинарных подсистемах всесторонне и о достаточной точностью исследована растворимость.

На защиту выносятся;

1. Результаты експериментального исследования I

1.1. Процессов открытого испарения в четверной взаимной системе Ма+,1фа7/СГ,БО®"-НаО и ее тройное подсистеме КаМ^а7/0Г-На0 при 25°С. .

1.2. Процессов открытой кристаллизации в системе №+,М£а7/СГ(50*")-На0 в интервале температур (7-25)°С.

2. Алгоритм расчета составов и масс фаз в многокомпонентна водно-солевых системах на основе зависимости растворимооти г бинарных и тройных подсистемах с использованием вириального разложения избыточной энергии Гиббса по переменным состава. ■

3. Пакет программ для персональных компьютеров, предназначенных для расчета диаграмм растворимости, процессов открытого испарения и кристаллизации в четырехкомпонентнов системе в политермических условиях.

4. Результаты термодинамического расчета открытых фазовых процессов (испарение, кристаллизация) на примере ряда природных солевых объектов: морская вода усредненного состава, райЬ озера Кучук и залива Кара-Богаз-Гол.

1. В ходе изучения процессов изотермического открытого испарения (при 25°С) и кристаллизации (в диапазоне от 25 до 7 °С)

поляены экспериментальные данные для систем

2. Предложен и проверен на собственном и литературном экспериментальном материале оригинальный нерекурсивный алгоритм расчета состава и мое равновесно сосуществующих жидкой к твердых фаз в многокомпонентны! водно-электролитных системах. : Практическая д значимость.

1. Кривые открытого испарения и криоталлизеции изученных систем позволяет определить не только соотавы равновесно сооущеотвуюда фаз, но и их массы в зав:зимости от количества оставшегося раствора ши температуад гетерогещк! системы.

2. Полученные в работа экспериментальные н расчетные данные по открытым фазовым процессам могут быть рекомендованы для выбора оптимальных параметров технологических С1ем добычи и пераработки оодей та природных высокошшрализованных объектов хлорадно-еульф&тного тша.

Апробауия_работы. Материалы диссертации докладывались на ¥ У1акдународнсы Солевоь совещаг-ши (Санкт-Петербург, 1994) н на йеадународной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы эхраны окружашлй среды" (Томск, 1995).

Публикации. По результатам' диссертационной работы ¡публикованы 4 статьи а 2 тезиса докладов.

Структура.и.объем.работы. Диссертация соотоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Работа азлогена на 178страшщах, включая 29 риоунков. Список литературы содержит '22 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

■ >

Первая глава посвящена рассмотрению теории открытых фазовых фоцессов и оценке литературных данных по существующим способам »счета соответствгвдих процес эв в иногокшпонентша юдно-оолеш системах.

Показано, что наиболее корректный вывод ^йфференциальншс уравнений открытых фазовых проце зов в применении, к п-компонентным двухфазным системам получен А.В.Сторонкиным при закреплении или температуры, или давления системы, ч так же при допущении достаточно медленного протекания процессов, о 'тем, чтобы равновесие между фазами не нарушалось.

Для характеристики открытых фазовых процессов необходима информация о зрмодинамических свойствах растворов электролитов. Эти свойства в многокомпонентны* растворах описываются обычно системой избыточных термодинамических функвдй(ИТФ), предложенной Фридманом, в которой вводится избыточная свободная энергия Гйббса раствора(С"*) - как мера отклонения от идеальности раствора в целом. В свою очередь производные от по составу дают осмотический коэффициент воды и коэффициенты активности ионов, характернаущие поведение индивидуальных частиц в системе. .

Эти уравнения для расчета > и в водных растворах электролитов в зависимости от физической .модели и допущений, лежащих в основэ их вывода, различаются степенью сложности, точность» и областью щшеш^ости.

Расчет коэффициентов активности электролитов по данным о тройных'системах является наиболее точным, но и более трудоемким. Уравнения, лежащие в основе подобных расчетов, гозвол..лт получить информацию о, специфических ион-ионных взаимодействиях мезду ионами разных электролитов, отклонение' изопотенциала воды от прямолинейности и. др.

Основным расчетным уравнением для данной группы методов (уравнения Мак-Кея-Перринга, теория смешанных растворов электролитов А.Б.Здановского, уравнения С•датчарда, метод Харви, Гринберга, Вира, уравнения Питцера и др.) является.выражение для избыточной свободной/энергии Гиббса раствора (ЛС"). Параметры уравнений чаще всего находят из данных изопиестических измерений. для тройных и гранитных йшарнш систем.

Уравнения Питцера не содержат параметров четверного

взаимодействия (или взаимодействий более высокого порядка), повтому для описания системы с любым числом компонентов достаточно параметров, найденных из данных лишь о бинарных и тройных подсистемах.

Поскольку уравнения Питцера позволяют описывать ИТ® растворов электролитов в области концентраций вплоть до насыщенных растворов, расчет диаграмм растворимости с шмэдыз параметров етих уравнений, найденных из изопиестических денных, вполне обоснован.

В качестве примера в первой гла-5 рассмотрен алгоритм расчета диаграмм фазовых равновесий в тройг й и четверной (взаимной) системах. Покзззно, что вычисляя значения функции ШР, в точках, лежащих не изотерме растворимости , можно проверить данные по 4>азов&1 равновесиям. И наоборот, находя точки, э которых функция 1пПР принимает некоторое форсированное значение (соответствующее, например, бинарному или евтоническому раствору), можно рассчитать диаграмму растворимости.

Однако, следует стметить, что до сих пор метод Пцтцера для расчета открытых фазовых процессов не использовался.

Все метод" расчета открытых фазовых процеосов можно разделить на две группы: 1 Графические расчеты по диаграммам состояния, и 2)аналитические методы расчета (физико-химических процеосов (термодинамическое моделирование).

Анализ существующих графических способов расчета, показал, что она требуют сложных графических построений и специальных приемов и могут быть применена только к простейшим случаям кристаллизации безводиц солей.

В езя-п! о 9Т.31 происходит расширение развития и использования расчетных методов, ^ дающих более точные представления о реальных, процессах. Аналитические методы расчета позволяют определить равновесный фазовый и компонентный состав/

выбсав соответствуйте крит~рий, ко 5рый отвечал бы состоянию

%

устойчивого равновесия системы, а термодинамически обоснованный

выбор ассоциации фаз минеральных систем с определенными априори задаваемыми ограничениями.

По нашему мнению, несмотря на ряд недостатков наиболее корректным t является алгоритм, предложенный Ю.Ш эровым,который определяет является ли равновесной ассоциация фаз, полученная на каадом шаге минимизации % (¿рС/йТ),устойчивой(С-свободная энергия Гиббса системы).

Во вторе.; главе изложены методики приготовления и анализа растворов в системах Ка\%37/СГ(20а")-Н О, описаны

4 3

экспериментальные установки для измерения растворимости оолей ч исследования процессов открытого испарения и кристаллизации. Относительная погрешность при определении концентраций а Б0а* не превышала 0,20$, при определении С1"- 0,3055. Погрешность термоетатирования при 25°С составила 0,02°С, а при понижении температуры до 7°С, ошибка повышалась до О,1°С.

Таким образом, на основе методик, предложенных для исследования процессов открытого испарения и кристаллизации, были выполнены следующие измерения !

1) исследованы процессы открытого испарения для трех составов тройной системы Ка+^2+//СГгЯа0 и четырех составов четверной взаимной системы На*,^а7/С1',804а"-На0 при 25°С. В ходе опыта проводили систематические наблюдения зр концентрациями компонентов етта систем (в каадом случае анализировали от 3 до 6 проб) и массой систем. В результате было получено по 9 фигуративных точек, каждая из которых отвечает определенной стадии процесса, для всех составов тройной системы и по 3-4 фигуративные точки для всех составов четверной системы*

2) исследованы процессы открытой кристаллизации для трех составов тройной системы Иа\1^27/СГ-На0 и четырех составов четверной взаимной системы Ка\%27/сГ,504а"-Н20 в интервале температур (7~25)°С. В ходе эксперимента проводили периодические (примерно через 5°С) определения концентрационного состава втих систем '¡из 3-6 проб) и их кассы. В. резу.^тате было получено по 6

фигуративных точек, каадая из которых отвечает определенной ' стадии кристаллизации, для всех составов тройной системы и по 5 фигуративных точек для всех составов четверной системы.

-Для гголучеши данных для каждой (|игуративной точки требовалось от 3 до 7 дней, при необходимости выполняли параллельные опыты.

В т£етьйй_глав9 приведены методика и алгоритм расчета сокрытых фазовых процессов, проведено обсуждение результатов расчета и вксперимента, а таюке выполнена оценка возможности применения предлагаемого алгоритма к >ряду природных высокошшврализованных объектов? морская вс-а усредненного состава, рапа озера Кучук и залива Кара-Богаз-Гол.

Для расчета открытых фазовых процесоов на первом отапе необходимо определить значения активностей компонентов раствора (а() и вода для чего использовали известный метод Литцера, Бинарные а тройные параметры системы На*,Нза7/ОГ1$0^"-Н30 были отобраны из литературы. Используемые параметры уравнений Нитцера описывают фазовые раьловесия в денной системе и ее тройных подсистемах в интервале температур от 0 до 30°С. При этом бинарные параметры полагали независимыми от температуры, а зависимость от Т тройных параметров и значений 1пПР аппроксимировали о помощью линейной зависимости а(Т)*ао+ йа/йТ(},где ао- значение функции а(П?) при Т=Т0=298К.

Анализ експериыентальных данных по растворимости в тройной системе Ма',%а7/СГ-На0 при температурах 0,5,10,15,20,25 °С показал, что изотерма растворимости сохраняет свой вид, а именно: во всем интервале температур наблюдаются две ветви кристаллизации (КаС я Кр"01а*6Ь20) г одна евтоническая точка- совместная кристаллизация галита и бшаоф!та. ^

Анализ экспериментальных даннад по растворимости в системе На\Мвг7/21",30]'-На0 в интервале теш:ератур [0ьг5]°С позволяет сдечать вывод, что ,1ра температурах 0,5,10,15,20,25°С на даьграшаг -трисугствуют поля кристаллизации -гадата, марасшштв в

впсомита, а при температурах О и 5°С - другие фазы вовое не кристаллизуются и существует только or та нонвариантная точка. При 10°С на диаграмме появляется маленькое поле кристаллизации астраханита, которое реличивается в размерах на диаграмме для 15°С, и появляются две новые нонвариантные точки. Диаграмме раотворимости при 20°С характеризуется появлением небольшого поля кристаллизации тенардита и расширением поля астраханита. (Лш t=25°C на дт ¡грамме присутствуют большое поле криеталлиэап»Ш астраханита, увеличенное поле тенардита, уменьшенные поля мирабилита и впсомита и практически неизменное поле галита.

Для раочета открытых фазовых процессов необходимо определить не только составы равновесно-сосуществующих при T,P*oonst фаз, но и их маосы. Для чего был использован разработанный алгоритм, идея которого заключается в следующем. Зная (в рвмквх какой-либо модели) зависимость химических потенциалов компонентов в растворе (Д Jпо) от переменных состава и химические потенциалы в твердой фазе ((j|,)0) и используя уравнение материального бвланса;

M'+M'+H'soonstsM0, где Н°- суммарная начальная масса гетерогенной системы при М*«0, всегда можно определить зависимость С'от масс твердых фаз в гетерогенной системе:

G'sO'ili,...^) (1) при граничных условиях 11^0. То есть задача сводится к решению оистемы нелинейных нерешаемых в явном виде-уравнений относительно Mj. Решение данной системы проводится на основе принципа равновесия гетерогенной системы, с помощью введения функции Afi1U|i1*{ijn<-p[,>0, Ш$к). Учитывая, что при ¿Д,<0 - раотвор ненасыщен, при A|ij>0 - пересыщен, при 4^=0 - раствор находится 8 равновесии с 1-ой твердо? фазой, и проверяя условие дД t >0 для всеа к- тверди фаз на каждом этапе открытого фазового процеоса (например, щи испарении - »то удаление воды из системы), можно получить решение для условияО) в виде системы нелинейных уравнений относительно масс твёрдых фаз в системе.

Данный алгортм обладает рядом ванных полезных свойств: в) всегда находится устойчивое состояние равновесия гетерогенной системы . дополнительная проверки решения но устойчивость проводить не нужно;

б) позволяет рассчитывать равновесия любого рода и . учесть хемостатирование по образованным твердым фазам и "расхемостатирование" в случае rot , растворения причем, вт процесс нерекурсивен;

в) не допускает неопределенности о порядком и количеством хемоотатируемых фаз; а именно: новые твердые фазы г^являются до растворяется в соответствии о движением по фазовой диаграмма при изотермическом удалении воды из раствора. То еоть никогда не может быть нарушено правило фзз Гиббса. •

Рассмотренный алгоритм может быть непосредственно.реализован. для расчета процессов открытого' испарения, в.- водао-солеьых системах, так как в етом случав пер . однокошонентен ; - вода,' & выведение вода из гетерогенной сиотер, эквивалентно ее испарению.

,При расчете процесса открыто^ кристаллизации,, вначале, определяли твердые фазы, находящиеся ! равновесии о раствором при T=TQ пе-.приведенному выше алгоритму. Затем, систем« выводили из соотояния равновесия методом направленных конечных возмущений (из рвотвора-ооаядается малое количес-чо молей равновеоно,. твердой фазы) и рассчитывали нсвый состав кидкой фазы я не :в чаоло молей воды в рас ~оре. Пооле чего вновь попользовали алгоритм расчета, состава я масс равновесно сосуще твутвдх фаз системы и находили новую температуру двухфазного равновесия - Т(, и т.д.

Используемые уравнения баланса- масо пра образовании из раствора in молей, твердой фазы (Ап° -начальное кс. дчеотво .молей Ва0 в растворе, - начальный состав рвотвора в модальностях, 1(- стехиометраческий коедациент i-того компонента рвотвора в выделяемой твердой фаз» (1=5 относится к кристаллизационной воде), п^ и я| - новое число колей воды я иолядыюотя компонентов раствора) имеет еледущий внд:

12

llW -шБ, inj *(m°n°/55,5 i-tolj) 55 »5.1/(п°-Шв). Шаг мЫъ 3- ом етапе был взят как отвечавде

такому , шагу значения inJ тверда фаз в рассматриваемой - системе никогда не превышали по порядку.значений inj.

/•Данный-■ алгоритм был' реализован для раочета процессов открытого испареямя и кристаллизации- в четырехкомпонентной jw. мной галургичеокой системе Na\Mga7/Ci",SOa"-HaO и в$ тройной подсистеме Na\Mg87/or-HaO. •

•Результаты расчета и вкоперимента представлены на отр.15 -

На рио,1 приведен*" примеры кривых открытого испарения в четверной системе. Под кривы: л открытого испарения понимаем зависимость концентраций солевых компонентов раствора или маоо тверда th$ в системе от касс раотйора.

На рис.2 изображены примеры кривых открытой криотьлдизацки в четверной системе. Под кривыми кристаллизации понимаем зависимость концентраций солевых компонентов раствора или масс твердых фаз в системе от температуры гетерогенной системы.

Экспериментальные данные, приведенные на рис.1,2 в целом хорошо согласуются о результатами расчета.

Следующим этапом работы явилась проверка . применения предлагаемой термодинамической модели к' ряду конкретных природных объемов: морокея вода усредненного состава, рапа озера Кучук в залива Карв-Богаз-Го:-

Учиодш современное состояние вопроса по испарению ш кристаляшции морской води, мы в нашей работе провели расчет кривых открытого изотермического испарения при 23°С и кристаллизации в интервале тгкпет^тур до -25°С для состава, хьрактбризующвго усредненный oocfee мррской воды, который отвечяат содершшию солевых азкрокешонентов морской воды: N4*.K*,«ga*,C»a*//cr,S0ta*-ii С, на основе разработанного ыгегктм» ;«cv««Ti с и?птлг.эоьми^и сй?т-уы уравнений Питц»рь.

Таким образом, мы ограничились рассмотрением процессов последовательного осааденяя следующих минералов: для кривых открытого испарения! потеа (Са50<*2На0) - галита №01) -глауберита (На^О^Са&Э^) - астраханита (Кая50А*%804*4Нар)' --впеомита (Н5504*7Нз0) и для криви кристаллизации: льда (На0) -мирабилита (На,£0 *ЮВ0) - пшоа - гидрогвлита (НаС1*2Н,0).• ' ;

3 4 я а

Более подробная информация предотавлена на стр. 16-17. рас.3-5. На рио.З показана зависимость состава раствора от' его массы (в полулогарифмических координатах).

В связи с тем, что большинство ныевдихоя в 'литературе ■ аксперимьятольных данннх отнооятся к ыетайтабильнсму ('солнечному") пути испарения морской воды,, ш провели дополнительный расчет кривых открытого' испарения' системы йа',К*,Мй2*',Са87/0Г,2О.а"-ВпО в соответствии с метаотебилы^й

4 Я

диаграммой, не учитывающей кристаллизацию астраханита . и глауберита. Данные результате представлена на рис.4, где изображен расчет масс образующихся при изотермическом испарении твердых фаз - М ' от маосы оставшегося растворе - Ы1. Там ке .для сражения представлены литературные экспериментальные данный. Как видно г-> рисунка, наблюдается, в целом, убедите-ное ооглвсие термодинамического расчета о имеющимися экспериментальными данными вплоть до значений м'-40г

На рс.5 представлена зависимость маос выпавш^ твердых фаз от темпера „ры гетерогенной системы. Здесь же для сравнения-приведены литературные данные по кристатзации льда, гидрогалитз и гипса, которые в целом хорошо согласуются с результатами термодинамического расчета. Литературных данных по кристаллизации мирабилита нами не найдено. Необходимо, однако обметить весьма интересную особенность: начиная с Т» -22°С происходит постепенное растворение образовавшегося ранее мирабилгга, то есть растворимость мирабилита в 01лах2йвдвмсв растворе с уведгтир.якшейоя обкей минерализацией возрастает (эффект

ЗС8ЛИВ5НИЯ1.

; U

основе разработанного алгоритма для количественной оценки особенностей гидрохимического режима озера Кучук на кафедре гадрогеологии СЦ(б)ГУ была ооотввлена прогр^ш КШЖ для хйИ РО.' Программа акляэет . подпрограмму раочета активностей ксшюнентов оиотеш ' Ма*,Мйа7/СГ,80+а"-Нао (с- применением параметров . уравнений Питцера и ' величин логарифмов произведений растворимости твердых фаз) и :блоки собственно моделирования (и ченка насыщенности раствора", ^"растворение твердых фаз", «изыанешй'-температуры", ."испарение воды" и тр.) кр-ндай из котopsx.использует подпрограмму раочета активностей. С помощью этой пуогрвшы было выполнено моделирование гидрохимического режима озера, то есть количественно оценена насыщенность его репы по всем возможным- твердым солям в зависимости от времени года для пер,ода о 1964 по 1992г.

Более сложным объект«! применения разработанного алгоритма термодинамического моделирования является par залива Кара-Богаз-Гол. На его примере могут быть прослзхены основные процессы формирования а развития современного бассейна авапоритовой седиментации, причем состав образующихся при в том солевых отлея«кий чрезвычайно разнообразен.

Основным источнике« водно-солевого питания 'залива является паотупавдая через пролив вода Каспийского моря. Поэтому с истцы изложенного вда» алгоритма было проведено моделирование процесса астения воцы Каспийского моря при 25°С, на базе иеетяксшснентной взаимной система

Na*,K,,Mg,',CaJ,7/cr,S0ts"-HJ0., так как в заливе имеются значнтелыав отложения гипса и глауберита, и мы не могли не учитывать а расчетах присутствие иона кальция.

На стр.17 - рис.6 приведены огставы раетьоров, отвечающие ньчаду кретахшзацш! каждой as твердых солей (от гипса дс мюигеть, в з»внсш>ети от массы оставшегося раствора.

... 13

подасикрйсшш.

Рис.1 Кривые открытого испарения в системе ' Ра+,Кйа*//ОГ,80®"-й20 при 25°С, Роочет-дан"и; экспериментальные, данные: в нодольноот ианов (и,(моль/кгН.О); й'- масса, рагвора \{кг)\сЦ*Л'суммарная масса: тверды? фаз (г). -

"Рас,2 Кривме открытой,' кристаллизации ,в системе в интервал?'температур . (25-5)°. Расчет-даш| •■ешвдаы^альщ?.^','двашвVв ' \моля."ж**ях ионов :(ш 11); "оущарнея; 'марса- твердых фаз (г)| Т-гедае

Рио.З Расчетные кривые открытого испарения морской воды, на баз?! . системы .№%Г,%а\Оая7/ОГ,80*_-Н,0 при ■ 25° в соотоетс^чии со отабиадой диаграммой состояния. о - модальность ионов [моль/кгН о]; догари^,массы кадкой фазы; - точки смены типа фазового процесса.

..-.•.;• Рао.4' ./Краше-'. открытого, испарения морской воды на базе системы На*,К<,,Нйг*,Са3У/СГ,50?"-Е 0 при 25° в соответствии с

. 4 3

метеетабильной диаграммой состояния. М*- массы твердых фаз (г)? И1- маоов жидкой фазы (кг). Линии- расчет, значки- литературные экспериментальные данные,

Рио.5 Кривые открытой кристаллизации морской воды на базе системы Яч\К\М£г\Са27/СГ,Б0®"-На0. Линии- расчет, эначки-лэтератухные экспериментальные данные, М*- массы твердых фаз (г); Т- температура (°С).

Рие.б Расчетные кривые открытого испарения воды Каспийского моря на базе системы Иа\Г,^3%С&а7/С1*,50*"-Н20 при 25°С. в^ мапчльность ионов !моль/кгН 01; логарифм массы жидкой фазы.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТЫ и выводы

1. Экспергчентально исследованы процессы открытого испарения в четверной взаимной галургической системе Ка\Мя37/0Г,5О®"ЧГО и ее тройной подсистеме Na\Mga7/or-H3G при 25 С я процессы открытой кристаллизации в данных системах в интервале температур от 25 до 7сС.

2. На основании експериментального изучения ' соответствующих открытых фазовых процессов проведено обсуждение полученных результатов, а именно; определены последовательно-ть осакденшт солей и и массы в ходе испарения и охлаадения исследованных систем (Ka*,Mg27/cr(S0?")-H,0).

4 2

3. Предложен способ расчета открытых фазовых процессов {испарение и кристаллизация) для многокомпонентных водно-солевых систем на основе дашра по р- лворимооти в бинарных к тройных подсистемах о использованием'метода вщшльного разложения Питцера.

Разработан алгоритм расчета оэставов' ruaco равновесно сосуществующих фаз в шюгокомияю. лмх ' вода-олектродитш, сио^-мах.

4. На омове предложенного алгоритма проведен тегвднашгческий расчет открытых фазовых процесс0в{испареш и кристаллизация) в системах' Na*,Mg37/0r(S0*")-H„0 и ряде природы* солевых

... ■ 4 3

объектах! морская вода усредненного состава, рапа l:ера . Кучук а залива Карь Зогаз-Гол.

Показано, что дашшй мете,, обеспечивает достаточную для щшыиленннх целей точность раочето и позволяет выбирать оптимальные параметры технологических схем добычи и переработки солей из выоокоминерализованных объектов хлоридно-оульфатного типа.

Основное содержание диссертации излояено в следуищ публикациях:

1. Чаркков H.A., Терская Л.П., Пучков Л.В., Чариково U.B., Зшвсевщ Е.В. О построении кривых открытого испарения а

четыре-коыпонентной взаимной системе Еа*,Mga+//01",SO* *-На0 при 25° //Я.прикя.шш,-1994.-т.б7,вш1.8-оИ23а-1242, 2. Чарыкова-. M.B.,, '.Терская Л.П., Пучков Л.В., Чарыков H.A., Зинкевяч Е.Б. О :построении крши-''криоталлчзащш в. системе ,S0j"-B О•• •.«в; интервале . температур 0-25°.//

ж.прикл. хшда.-1994.-Т.67.ВШ.9-С, 1555-1557.

з., Арыков H.A.. Терека? £.11., Пучков Л.Б., Чарыкова Ы.В. Dt.рытые фазовые процессы в системе Na*,tiga*//C1",SQ®"-H О .// В

4 2'

сбл Тезисы докладов V М&здународ. .Солевого сор лани" проблемы формирования я оовоения , мэстороздений полезных ископаемых солеродах бассейнов.4 С.-Петербург,1994-е.134.

Чярыкова И.В., Те^кая Л.П., Пучков Л.В., Чарыков H.A., Курилрнко В.Б.: Моделирование; троцессов открытого испарения и криоташзации морской вода.' //Е.прикл.химии.- 1995.-т.68,вып.5-оЛ^-ТЭ*.

5. Чарыкова Ы.В., Куриленко В.В., Чарыков H.A., Терская Л.П. Термодинамическое .моделирование процессов формирования , развития ■и,промышленной эксплуатации современных солеродах бассейнов",// X. прикл .даши. -1995.-т. 68, вш. 5.-о. 802-807.

Куриленко В.В',, Чарыков Й.А., Пучков Л.В., Чарыкова М.В., Вольжонок Я.К., 'Терская' Л.П. Физико-химическое моделирование геоэкологических процессов й системе "донные отложения-вода" (на примере водоемов Санкт-Петербурге).// ■В сб.: Тезисы докладов меж*укарод. кем?), "фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружащей ср<зды". T:\tCK.1995- т.3,с. 127.

I2.CH.95. Зак S-70 ГГП. КК ЪШТЕЗ MoсховсхаВ пр.25