ВИЗНАЧЕННЯ КІНЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ КРИСТАЛІЗАЦІЇ КАРБОНАТУ КАЛЬЦІЮ З РІДКИХ ВІДХОДІВ СОДОВОГО ВИРОБНИЦТВА

Анотація

В даній роботі розглянуті кінетичні характеристики процесу кристалізації карбонату кальцію з рідких відходів содового виробництва. Нами було досліджено, що існує можливість реалізації процесу осадження карбонату кальцію за умов діючого аміачного процесу одержання кальцинованої соди, використовуючи при цьому відходи содового виробництва. Це дозволить одночасно отримати товарний продукт високої якості та вирішити деякі екологічні проблеми заводів з виробництва содо продуктів. Кінетику процесу кристалізації карбонату кальцію з розчинів вивчали шляхом встановлення залежності ступенів осадження іонів Са2+, НСО3 ¯ та СО3 2– від часу за умов стехіометричного співвідношення реагуючих речовин при температурах 50, 70, 90°С. Результати досліджень показали, що підвищення температури призводить до зростання ступенів осадження відповідних іонів, що пояснюється зниженням розчинності СаСО3. Встановлено, що зниження розчинності хімічно осадженого карбонату кальцію в розчині хлориду натрію з ростом температури пояснюється тим, що СаСО3 відноситься до речовин, що мають зворотну розчинність. Хоча NaCl підвищує розчинність карбонату кальцію, але згідно рівнянню “сольового” ефекту визначено, що як у чистому розчиннику, так і у розчині хлориду натрію, розчинність СаСО3 знижується під час зростання температури. Також, досліджено кінетичні характеристики процесу кристалізації карбонату кальцію (константа швидкості та порядок реакції). Шляхом обробки експериментальних даних, які стосуються ступеня осадження іонів кальцію, встановлено, що швидкість кристалізації СаСО3 описується кінетичним рівнянням другого порядку. Про це свідчить незмінність константи швидкості реакції протягом часу при певній температурі. Розроблено кінетичну модель процесу кристалізації карбонату кальцію, що встановлює залежність ступеня осадження СаСО3 від температури, часу та абсолютного пересичення вихідного розчину. На основі температурної залежності константи швидкості процесу відповідно до рівняння Ареніуса були встановлені значення передекспоненціального множника k0 = 236,6060 моль-1·дм3·с-1, енергія активації E = 22,824 кДж/моль та константи швидкості при температурі 383°С, k = 0,1059 моль-1·дм3·с-1. Значення енергії активації свідчить про те, що процес кристалізації карбонату кальцію за даних умов проходить у дифузійно-кінетичній (перехідній) області. Таким чином, швидкість процесу кристалізації визначатиметься пересиченням вихідного розчину, ступенем перемішування реакційного середовища, температурою та хімічним складом рідинної фази.