Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

PHASE EQUILIBRIA IN WATER – MAGNESIUM CHLORIDE – SAS SYSTEMS

1

• Authors
• Files
• Abstract
• Keywords
• References

Введение

Поверхностно-активные вещества находят широкое применение в аналитической химии [3, 6]. Одной из перспективных областей их использования является жидкостная экстракция. Существует ряд промышленно выпускаемых ПАВ, водные растворы которых при введении неорганических солей расслаиваются на две жидкие фазы. Данные системы могут с успехом применяться для целей экстракции без использования органического растворителя [1].

Бишофит MgCl₂∙6H₂O - естественный минерал, встречающийся в виде твердых солей и концентрированных рассолов. Содержание бишофита в породе колеблется от 80 до 99 %, помимо этого в ней присутствует большое количество микроэлементов, а также незначительное количество хлоридных, сульфатных и др. минералов.

Настоящее исследование направлено на подбор ПАВ в системах H₂O - MgCl₂ - ПАВ с целью получения расслаивающихся смесей, которые могут быть использованы для жидкостной экстракции микроэлементов из природных рассолов бишофита.

Объекты и методы исследования

В работе использованы:

• гексагидрат хлорида магния (MgCl₂6H₂O) квалификации «ч.д.а.». Растворимость при 25 ºС - 36,2 мас.%; при 35 ºС - 36,15 мас. % [4];
• оксифос Б ([C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_m]₂POOK), n = 8 - 10, m = 6) - калий бис(алкилполиоксиэтилен) фосфат. Представляет собой вязкую непрозрачную, светло-коричневую жидкость, хорошо растворяется в воде. При длительном стоянии расслаивается. Основного вещества 98 %, влаги 1,0 % [5];
• катамин АБ ([C_nH_2n+1N⁺(CH₃)₂CH₂C₆H₅]Cl^-, n = 10 - 18) - алкил-бензилдиметиламмоний хлорид. Представляет собой прозрачную бесцветную или слегка желтоватую жидкость, хорошо растворяется в воде. Основного вещества 48 %, третичных аминов 0,6 %, солей третичных аминов 1,6 % [5];
• синтамид-5 (C_nH_2n+1CONHCH₂CH₂O(C₂H₄O)_mH, n = 10 - 16, m = 5 - 6) - полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламидов синтетических жирных кислот. Представляет собой желтую пастообразную массу, хорошо растворяется в воде, этаноле, бензоле. Основного вещества 90 %, воды 7,0 % [5].

Определение границ фазовых областей проводилось с использованием изотермического метода сечений [2] при 25 ºС (катамин АБ, синтамид-5) и 35 ºС (оксифос Б). В качестве физического параметра измеряли показатель преломления жидкой фазы на рефрактометре ИРФ-454Б.

Изученные системы являются условно трехкомпонентными, так все исследованные ПАВ представляют собой смесь гомологов и технологических примесей. На представленных диаграммах вершине 100 % ПАВ соответствует технический продукт.

Результаты и их обсуждение

Полученные изотермы растворимости представлены на рисунках 1 - 3 (серым цветом на рисунках обозначены критические точки). Обнаружены следующие фазовые области: гомогенная (L), расслаивания (L₁+L₂), монотектического равновесия (L₁+L₂+S), кристаллизации соли (L+S).

Рис. 1. Диаграмма растворимости системы вода - хлорид магния - катамин АБ при 25 ºС

Рис. 2. Диаграмма растворимости системы вода - хлорид магния - синтамид-5 при 25ºС

Рис. 3. Диаграмма растворимости системы вода - хлорид магния - оксифос Б при 35 ºС

В системе с оксифосом Б обнаружены две области расслаивания, имеющие замкнутый контур. В области, расположенной ближе к водной вершине (1 - 6 % MgCl₂), наблюдается инверсия фаз (водная фаза расположена над фазой ПАВ). Область монотектического равновесия в этой системе отсутствует.

Фаза ПАВ во всех случаях представляет собой прозрачную подвижную жидкость, слегка окрашенную из-за наличия собственной окраски ПАВ. В системе с синтамидом-5 при концентрации воды менее 50 % образуются устойчивые эмульсии, разделение фаз происходит в течение длительного времени. Граница расслаивания в системе с оксифосом Б при 25 ºС нечеткая, разрушается при незначительном встряхивании, поэтому система исследовалась при температуре 35 ºС.

Сравнение полученных диаграмм растворимости систем с различными типами ПАВ (катионный - катамин АБ, анионный - синтамид-5 и неионогенный - оксифос Б) позволило сделать следующие основные выводы:

1. Топология диаграмм растворимости похожа. Особенностью системы с оксифосом Б является наличие двух замкнутых областей расслаивания и отсутствие области монотектического равновесия, что связано с более высокой температурой исследования.
2. Границы областей расслаивания лежат достаточно близко к водной вершине, за исключением системы с катамином АБ, где расслаивания сохраняются в пределах 82 - 30 мас.% воды. В системе с синтамидом-5 расслаивание наблюдается уже при суммарной концентрации ПАВ и хлорида магния 1мас.%.
3. Наиболее эффективно хлорид магния расслаивает водные растворы синтамида-5. Концентрация соли в расслаивающихся смесях около 1 мас.%. Расслаивание в системе с катамином АБ наблюдается при минимальной концентрации MgCl₂ 11 мас.%.
4. По размеру области расслаивания использованные ПАВ располагаются в следующем порядке: катамин АБ < оксифос Б < синтамид-5. Максимальная по площади область расслаивания установлена в системе с синтамидом-5, минимальная - в системе с катамином АБ.

Наличие области расслаивания свидетельствует о том, что исследованные системы могут быть применены для целей жидкостной экстракции. Наиболее удобной является система вода - MgCl₂ - синтамид-5, так как расслаивание наблюдается уже при малых концентрациях ПАВ и MgCl₂.

Рецензенты:

Леснов Андрей Евгеньевич, д.х.н., с.н.с. Института технической химии УрО РАН, г. Пермь.

Мазунин Сергей Александрович, д.х.н., зав. кафедрой неорганической химии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.

---

Библиографическая ссылка

Елохов А.М., Кудряшова О.С. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ВОДА – ХЛОРИД МАГНИЯ – ПАВ // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. ;
URL: https://science-education.ru/en/article/view?id=7278 (дата обращения: 17.05.2026).