Саты .Салқындату сатысы

Ғылыми зерттеу жұмысымызда, 100 кг 26%-дық натрий хлориді ерітіндісін90°С-та ерітіп ерітінді дайындадық. Одан соң, дайындалған ерітіндіні 10-20°С- дейін салқындадық. Салқындатылған ерітіндіні сүзіп, сульфаттардан тазаладық.

100 кг 26%-дық натрий хлориді ерітіндісін 90°С-тан 10°С-қа дейін салқындатқанда, ауысу нүктесіне дейінгі кристалданатын сусыз натрий хлорид тұзының мөлшерін және қатты күйдегі тұздың, ерітіндінің құрамдарын материалдық баланс әдісімен таптық.

18- кесте-NaCl тұзының судағы ерігіштігі (жүйе NaCl-H2O)

t°C Cұйық күйдегі NaCl,% Тепе-теңдіктегі қатты күйі
-21 23,3 Мұз+NaCl*2H2O
26,3 Мұз
26,3 NaCl
26,6 NaCl
27,0 NaCl
27,16 NaCl
27,74 NaCl
28,47 NaCl

 

18- сурет. NaCl-H2O жүйесінің ерігіштік айнасы

Берілген алғашқы жүйенің құрамы М0 нүктесінде. Оны салқындатда М2 нүктесінде (60°)натрий хлориді тұзымен қанығады. Осы температурадан бастап М3 нүктесіне дейін NaCl кристалданады. Тұнбаға бөлінетін NaCl сусыз болғандықтан, суды өзгермейтін құрамдас ретінде белгілейміз. Судың алғашқы нүктедегі (М0) мөлшері:

 

100-26=74кг

 

Ауысу нүктесінде (R) ерітінді 26,3% NaCl мен 73,7% судан тұрады. Тұз бен судың қалған ерітіндідегі мөлшерлерін мынадай қатынас арқылы табамыз:

 

x=26,05 кг

 

Мұндағы Х - тұздың сұйық күйдегі мөлшері, кг.

Берілген жүйедегі тұздың мөлшері 26%, яғни 26 кг. Онда қатты күйге өткен NaCl мөлшері

 

26-26,05=0,05кг

 

Жүйені одан әрі салқындатқанда кристалданған сусыз натрий хлориді кристаллогидратқа айналады (NaCl*2H2O). Сол себепті одан әрі есепті өзгермейтін құрамдас жолымен шығаруға болмайды.

Осыған байланысты әуелі Р нүктесіндегі жүйенің құрамын табамыз. Алғашқы жүйе 26 кг NaCl мен 74 кг судан тұрғанда ауысу нүктесінде (R) айнаның координаты бойынша ерітіндінің құрамы 26,3% NaCl мен 73,7% судан тұрады. Егерде осы ерітіндінің мөлшерін m, қатты күйдегі NaCl мөлшерін Х, ал кристалға айналған дигидрат NaCl тұзындағы судың мөлшерін У деп белгілесек, онда материалдық баланстың теңдеуі төмендегідей болады:

 

 

Туынды теңдеулер:

 

NaCl бойынша 26=m·0,263+X

Су бойынша 74=m·0,737+Y

 

Үшінші теңдеуді NaCl*2H2O формуласы арқылы:

 

Теңдеулер жүйесін шешкенде табылған сан мәндері:

 

m=98,03кг, x=1,217кг, y=0,75 кг

 

Ауысу процесі біткен соң қатты күйдегі тұздың мөлшері мен құрамы:

 

Сұйық күйдің құрамы мен мөлшері

 

 

қатты күйге айналған дегидрат хлорид натрийдің залпы мөлшері мен ерітіндінің құрамын табу үшін М3 нүктесінен сол температурада (-10°C) горизонталь жүргіземіз. Ол горизонталь қанықтыру қисық сызығын М4 нүктесінде кесіп өтеді.

М4 нүктеде ерітіндінің құрамында 24% NaCl мен 76% су бар (айна бойынша).

Материалдық баланс теңдеуі:

 

 

Мұнда Х пен У - NaCl мен судың қатты күйдегі мөлшері, кг.

 

Туынды теңдеулер:

 

NaCl бойынша 26= 0,24+X

Су бойынша 74= 0,76+Y

Екі сулы натрий хлориді

 

Теңдеулер жүйесін шешкенде табылған сан мәндері:

 

m= 92,075 кг, x=4,9кг, y=3,025кг

 

мұндағы: m-ерітіндінің мөлшері, кг

x - NaCl тұзының мөлшері, кг

y - гидратты тұзының мөлшері, кг.

19-кесте- Салқындату үрдісінің материалды балансы.

Кіріс,кг Шығыс, кг
26 кг NaCl 74 кг Н2О 92,075 кг ерітінді мөлшері 4,9кг NaCl мөлшері 3,025кг гидратты сульфат мөлшері
100 кг 100 кг

 

Сатысы.Буландыру сатысы.

100 кг 26% тік натрий хлориді ерітіндісін қаныққанша буландырғанда, буға айналатын судың мөлшерін, рычаг әдісі, өзгермейтін компонент, материалдық баланс әдісін қолданып, таптық.

Алғашқы берілген жүйе m1 нүктесінде (18-сурет) болып, булану үрдісі m2 нүктесінде аяқталады. Қаныққан ерітінді политермиялық ерігіштік айнасында 26,5% NaCl мен 73,5% судан тұрады (m2).

1.Кесінділер ережесі бойынша

 

Мұндағы 25 пен 30- m1m2 мен m3m1 нүктелердің аралығы, мм.

осыдан х=43,4кг су буға айналған.

m2 нүктесінде қалған ерітіндінің мөлшері 100-43,4=56,6кг

 

Оның құрамы: NaCl 56,6·0,265=14,84 кг

Су 56,6·0,735=41,16 кг

2. Өзгермейтін құрамдас жолымен шығарғанда (NaCl буланғанда өзгермейді).

m2 нүктесінде:

NaCl: Н2О= 26,5:73,5= 27/х осыдан Х=74,8 кг

 

3. Материалдық баланс теңдеуімен

Туынды теңдеулермен

NaCl бойынша 26=y´0,265

Су бойынша 74=y´0,735+x

Туынды теңдеулерін шешкенде табылған сан мәндері:

x=41,6кг

y=56,6кг

Буға айналған судың мөлшері:

85-41,6=43,4кг

m2 нүктесіндегі қаныққан ерітіндінің мөлшері:

100-43,4=56,6кг

Оның құрамы: NaCl 56,6·0,265=14,84 кг

су 56,6·0,735=41,16 кг

20- кесте- Буландыру сатысының материалды балансы

Кіріс,кг Шығыс, кг
26 кг NaCl 74 кг Н2О 56,6кг ерітінді мөлшері 14,84кг NaCl мөлшері 41,16 кг су мөлшері
100 кг 100 кг