Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 4, стр. 531-533
Фазовые равновесия в разрезах системы ацетат калия–глицерин–вода при температурах 0…–62°C
Е. А. Фролова a, Д. Ф. Кондаков a, Л. Б. Свешникова a, В. П. Данилов a, *
a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия
* E-mail: vpdanilov@igic.ras.ru
Поступила в редакцию 20.10.2020
После доработки 26.10.2020
Принята к публикации 05.11.2020
Аннотация
Методом визуально-политермического анализа исследованы фазовые равновесия в разрезах системы ацетат калия–глицерин–вода при температурах 0…–62°C. Соотношение ацетата калия и глицерина в разрезах варьировалось от 3 : 1 до 1 : 3. Выявлены композиции, перспективные в качестве новых противогололедных реагентов с хорошей плавящей способностью по отношению ко льду, образующие низкотемпературные эвтектики.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в России и в других странах в качестве противогололедных реагентов применяются композиции, состоящие из солей щелочных и щелочноземельных металлов [1–19]. Включение в состав солевой композиции глицерина представляет интерес в связи с возможностью разработки новых противогололедных реагентов, поскольку глицерин, как и солевые компоненты, обладает хорошими противогололедными свойствами. Водный раствор глицерина концентрации 66.7% (эвтектика) замерзает при температуре –46.7°C [20].
Нами исследованы фазовые равновесия в разрезах системы ацетат калия–глицерин–вода при температурах ниже 0°C с целью выявления противогололедных композиций, образующих низкотемпературные эвтектики со льдом.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Фазовые равновесия в разрезах указанной системы изучали методом визуально-политермического анализа [6] в специальном лабораторном приборе, снабженном низкотемпературным термометром. Охлаждение проводили в сосуде Дьюара жидким азотом. В качестве исходных веществ использовали ацетат калия и глицерин квалификации “ч. д. а”. По экспериментальным данным строили политермы кристаллизации. Плавящую способность композиций различного состава в равновесных условиях рассчитывали по политермам кристаллизации по формуле:
А = (100 – Сt)/Сt,
где А – плавящая способность композиции при температуре t, Сt – концентрация раствора при температуре [21 ] . Соотношение глицерина и ацетата калия в изучаемых разрезах варьировалось от 3 : 1 до 1 : 3.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В табл. 1–3 приведены данные по фазовым равновесиям в разрезах системы ацетат калия–глицерин–вода с соотношениями KCH3COO : C3H5(OH)3 = 3 : 1, 1 : 1 и 1 : 3. Данные по всем разрезам, а также по системам ацетат калия–вода и глицерин–вода представлены в табл. 4.
Таблица 1.
Концентрация KCH3COO + C3H5(OH)3 в водном растворе, мас. % | Температура начала кристаллизации, °C | Твердая фаза |
---|---|---|
5.0 | –1.5 | Лед |
10.0 | –3.0 | » |
20.0 | –8.0 | » |
30.0 | –16.0 | » |
40.0 | –28.0 | » |
50.0 | –47.0 | » |
55.0 | –62.0 | Лед + KCH3COO + C3H5(OH)3 (эвтектика) |
57.0 | –53.0 | KCH3COO + C3H5(OH)3 |
60.0 | –13.0 | » |
Таблица 2.
Концентрация KCH3COO + C3H5(OH)3 в водном растворе, мас. % | Температура начала кристаллизации, °C | Твердая фаза |
---|---|---|
10.0 | –3.0 | Лед |
20.0 | –7.0 | » |
30.0 | –12.5 | » |
40.0 | –21.0 | » |
50.0 | –32.5 | » |
60.0 | –49.0 | » |
64.0 | –58.0 | Лед + KCH3COO + C3H5(OH)3 (эвтектика) |
65.0 | –54.0 | KCH3COO + C3H5(OH)3 |
70.0 | –43.0 | » |
Таблица 3.
Концентрация KCH3COO + C3H5(OH)3 в водном растворе, мас. % | Температура начала кристаллизации, °C | Твердая фаза |
---|---|---|
10.0 | –2.5 | Лед |
20.0 | –6.0 | » |
30.0 | –11.0 | » |
40.0 | –17.0 | » |
50.0 | –25.5 | » |
60.0 | –37.5 | » |
65.0 | –46.0 | |
69.0 | –52.0 | Лед + KCH3COO + C3H5(OH)3 (эвтектика) |
70.0 | –46.0 | KCH3COO + C3H5(OH)3 |
80.0 | –34.0 | » |
Таблица 4.
Cостав композиции KCH3COO : C3H5(OH)3 | Параметры эвтектики в системе соли–вода | Плавящая способность композиции ко льду при температуре, °C | ||
---|---|---|---|---|
температура, °С | концентрация, мас. % | –5.0 | –10.0 | |
3 : 1 (75% KCH3COO + + 25% C3H5(OH)3) | –62.0 | 55.0 | 6.4 | 3.3 |
2 : 1 | –59.0 | 57.0 | 6.4 | 3.3 |
1 : 1 | –58.0 | 64.0 | 5.5 | 2.8 |
1 : 2 | –56.0 | 68.0 | 4.9 | 2.6 |
1 : 3 | –52.0 | 69.0 | 4.9 | 2.6 |
KCH3COO | –62.0 | 47.5 | 7.3 | 4.3 |
C3H5(OH)3 | –46.7 [2] | 66.7 | 4.0 | 2.0 |
Как следует из табл. 4, с увеличением содержания глицерина в составе композиции температура эвтектики в системе KCH3COO–C3H5(OH)3–H2O повышается от –62 до –52°C, оставаясь довольно низкой. Все композиции с соотношением ацетата калия и глицерина в пределах от 3 : 1 до 1 : 3 характеризуются хорошей плавящей способностью по отношению ко льду и могут быть использованы в качестве противогололедных реагентов. Низкие температуры эвтектик, образуемых этими композициями, позволяют применять их в широком температурном интервале вплоть до –40…–45°C.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследованы фазовые равновесия в разрезах системы ацетат калия–глицерин–вода с соотношением KCH3COO : C3H5(OH)3 от 3 : 1 до 1 : 3 при температурах 0…–60°C. Выявлены новые противогололедные композиции с хорошими противогололедными свойствами, эффективные при низких температурах вплоть до –40…–45°C.
Список литературы
Борисюк Н.В. Зимнее содержание городских дорог. М.: Инфра-Инженерия, 2019. 148 с.
Розов С.Ю., Паткина И.А., Розов Ю.Н., Шестаченко А.Ю. // Дороги и мосты. 2016. № 2 (36). С. 69.
Frolova E.A., Kondakov D.F., Orlova V.T. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 4. P. 422. https://doi.org/10.1134/S0040579513040076
Achkeeva M.V., Romanyuk N.V., Frolova E.A. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2015. V. 49. № 4. P. 481. https://doi.org/10.1134/S0040579515040028
Данилов В.П., Фролова Е.А., Кондаков Д.Ф. и др. // Хим. технология. 2010. Т. 11. № 4. С. 193.
Danilov V.P., Frolova E.A., Kondakov D.F. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2012. V. 46. № 5. P. 528. https://doi.org/10.1134/S0040579512050028
Achkeeva M.V., Romanyuk N.V., Avdyushkina L.I. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. № 4. P. 461. https://doi.org/10.1134/S0040579514040022
Данилов В.П., Кондаков Д.Ф., Николаев В.В. и др. // Хим. технология. 2013. Т. 14. № 6. С. 321.
Frolova E.A., Kondakov D.F., Nikolaev V.V. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2015. V. 49. № 5. P. 719. https://doi.org/10.1134/S004057951505005X
Danilov V.P., Frolova E.A., Kondakov D.F. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. № 4. P. 480. https://doi.org/10.1134/S0040579516040084
Frolova E.A., Kondakov D.F., Avdyushkina L.I. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2017. V. 51. № 4. P. 524. https://doi.org/10.1134/S0040579517040066
Фролова Е.А., Кондаков Д.Ф., Авдюшкина Л.И. и др. // Хим. технология. 2017. Т. 18. № 1. С. 15. https://doi.org/10.1134/S004057951805007X
Данилов В.П., Фролова Е.А., Кондаков Д.Ф. и др. // Хим. технология. 2018. Т. 19. № 3. С. 98.
Данилов В.П., Кондаков Д.Ф., Фролова Е.А. и др. // Хим. технология. 2018. Т. 19. № 2. С. 61.
Данилов В.П., Фролова Е.А., Кондаков Д.Ф. и др. // Хим. технология. 2018. Т. 19. № 7. С. 296. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2018-19-7-296-302
Данилов В.П. // Хим. технология. 2018. Т. 19. № 13. С. 589. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2018-19-13-589-595
Орлов В.А. Теория и практика борьбы с гололедом. М.: Воздушный транспорт, 2010. С. 117.
Розов Ю.Н., Розов С.Ю., Френкель О.В. // Автомобильные дороги и мосты: обзор. информ. 2006. Вып. 4. 104 с.
Беззубов Л.П. Химия жиров. М.: Пищепромиздат, 1962. 307 с.
Danilov V.P., Frolova E.A., Kondakov D.F. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 9. P. 1165. https://doi.org/10.1134/S0036023619090067
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Журнал неорганической химии