Судың негізгі көрсеткіштері туралы жалпы түсініктерді тұжырымдаңдар

Есептеу. Х = ,

мұндағы: Х – судың тотығуы, мг О/л;

V–зерттелетін су көлемі, мл;

V1–суды қайнатқанға дейінгі қосылған KMnO4 көлемі, мл;

V2 –суды қайнатқаннан кейін қосылған KMnO4 көлемі, мл;

V3–Н2С2О4 көлемі, мл;

Н1–KMnO4 концентрациясы,  моль/л;

Н2 –Н2С2О4 ерітіндісінің концентрациясы; моль/л;

8 – оттек эквиваленті.                            

 

11. Үш компонентті жүйелер. MgCl2 –H2O ерігіштік диаграммасы.

Екі түрлі тұз және жалпы ионды, сулы (АБ-АВ- H2O) жүйелер үш компонентті сулы-тұзды жүйелер болып табылады. Оларды кескіндеу үшін тікбұрышты координаталар жүйесі немесе құрам үшбұрышы (Гиббс-Розебум) қолданылады.

MgCl2 –H2O ерігіштік диаграммасы.

 

 

 

Б және Г нүктелерінің аралығы АВ тұзының ерігіштігін сипаттайды, яғни оның қаныққан ерітіндісі үшін жауап береді. Егер осы ерітіндіге аздап АБ тұзын қосатын болсақ, онда АВ тұзының ерігіштігі төмендейді. АВ тұзымен қаныққан екі тұздың ерітіндісінің фигуративті нүктесі В нүктесінен солға бағытталған ВЕ бағытында орналасады. Дәл осылайша, БЕ сызығының бойындағы АБ тұзының қаныққан ерітіндісіне АВ тұзын қосқан кездегі ерігіштігі анықталады. Ерігіштіктердің қиылысу нүктесі (Е) екі тұздыңда қаныққан ерітіндісіне жауап береді. Бұл нүкте эвтоникалық д.а.

  Үш компонентті жүйе тікбұрышты диаграммада

 

 

 

 

Координата басы 0 – таза суға жауап береді; БЕВО ауданының ішінде жатқан нүктелер қаныққан ерітінділерге сәйкес келеді.

Фазалар ережесіне сай максимальды бос дәрежесін анықтаймыз: С =К+2-Ф=3+2-1=4

БЕВ сызығында жатқан қаныққан ерітінділер үшін: С=3+2-3=2. Көріп отырғанымыздай, жүйе екі вариантты, ал егер температура тұрақты болса, онда тек бір ғана бос дәреже қалады.

БЕВО аймағында жатқан қаныққан ерітінділер үшін бос дәреже: С=5-2=3. Бұл жүйеде бір мезгілде екі тұздың да концентрациясын және температураны өзгертуге болады.

Эвтоникалық нүктеде С=5-4=1 болады. Бірақ, тұрақты температура кезінде жүйе вариантсыз қалады.

12. Табиғаттағы бор тұздарын анықтау тәсілдері

Бор (лат. Borum), B — элементтердің периодты жүйесінің ІІІ тобындағы хим. элемент,  қара сұр түсті кристалды немесе аморфты зат (өте таза Бор түссіз). Табиғи Бордың тұрақты екі изотопы бар:10В (19%) және 11В (81%). Жер қыртысындағы үлес салмағы 3•10–4%. Бор табиғатта тек қосылыстар құрамында (бор қышқылы H3BO3, бура Na2B4O10H2O) кездеседі. Қазақстанда бор кендері, ашарит, борацит, гидроборацит, пандермит, т.б. минералдар түрінде кездеседі.

Жалпы бор тұздарының формулалары және атаулары келесідей:

Ашарит – Mg2[B2O4(OH)]OH

Датолит – 2CaO*B2O3*2SiO2*H2O

Бура – Na2B4O7*10H2O

Кернит – Na2B4O7*4H2O

Борды бөліп алудың әдістері: қышқылдық және сілтілік.

1. Қышқылдық өңдеу: барлық жерде де бор қышқылы тұзіледі.

2MgO*B2O3*H2O + 2H2SO4 = 2 H3BO3 + MgSO4

2MgO*B2O3*H2O + 2H3PO4 = 2 H3BO3 + 2MgHPO4

2MgO*B2O3*H2O + 4HCl = 2 H3BO3 + 2MgCl2

2. Сілтімен өңдеу барысында бура түзіледі:

2MgO*B2O3*H2O + NaOH = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2

3. Бор минералдарын өңдеу:

2(2MgO*B2O3*H2O) + Na2CO3 + 3CO2 = Na2B4O7 + 2Mg(OH)2

2(2MgO*B2O3*H2O) + 3CO2 = 4H3BO3 + 3MgCO3 +  2Mg(OH)2

Жалпы, бораттарды және бор тұздарын зерттеген ғалым Курнаков.

Бор қышқылының сапасы бойынша екі тұрі бар: І-ші (медициналық) және ІІ-ші (техникалық) сұрып. Айымршалығы: медициналық сұрыпта бор қышқылы ~99,5% шамасында болса, техникалық сұрыпта ~98,5% және мұнда қоспалар саны көп болады.

 

 

 

13. Тұздықтардың булануы және оны анықтау жолдары

Тұздық - құрамындағы еріген тұздың жалпы мөлшерері 50 г/л-ден астам табиғи немесе жасанды су ерітінділері.

Жер бетіндегі сулардың минералдары көбінесе 320 – 370 г/л-ден аспайды, жер асты суларындағы тұздықтардың минералдары 550 – 600 г/л-ге дейін жетеді. Құрамындағы тұздардың мөлшеріне қарай тұздықтар бес топқа: тұзға шала қанық (50 – 75 г/л), тұзға орташа қанық (75 – 150 г/л), тұзға қанық (150 – 330 г/л), тұзға толық қанық (330 – 500 г/л), тұзға аса қанық (500 г/л-ден астам) болып бөлінеді. Тұздықтардың алғашқы үш тобы тұзды көлдерде, терең және таяз жер асты суларында жиі кездеседі. Төртінші топтағы тұздықтар Каспий бойы ойысының сулы қабаттарынан орын алған. Бесінші топтағы тұздықтар Қазақстан жерінде әлі анықталған жоқ. Құрамындағы басым келген аниондарына байланысты тұздықтар: хлоридті (хлор-кальцийлі, хлор-магнийлі), сульфатты (сульфатты-натрийлі), гидрокарбонатты (гидрокарбонатты-натрийлі) болып ажыратылады; алдыңғылары молырақ таралған. Тұзға қанық және аса қанық тұздықтардың құрамында табиғатта сирек кездесетін элементтер (бром, бор, иод, стронций, калий, литий,рубидий, молибден, түсті және радиоактивті металдар) мол болады. Бұлар тұздық құрамынан арнаулы әдістермен өндіріледі.

Табиғи сулардың және тұздықтардың булану процесін зерттеу тұзды минералдардың және олардың шоғырланған аймағының қалыптасу жағдайын және оларды рационалды қолданудың практикалық маңызын анықтау секілді сұрақтарға жауап береді.

Ең алғаш рет теңіз суын буландыру жұмыстарын жасаған Узилио болды. Ол буланған кездегі тұздардың келесі кристалдану қатарын орнатты:

1. Темір оксидтері және кальций карбонаты
2. Гипс
3. Гипс + галит
4. Гипс + галит + эпсомит
5. Гипс + галит + эпсомит + шенит
6. Гипс + галит + эпсомит + карналит
7. Гипс + галит + эпсомит + карналит + бишофит

Бұл зерттеулерден кейін Вант-Гофф теңіз тұздықтарының булануын қарастырды. Оның берген деректері бойынша бірінші болып галит және галитпен бірге гексагидрит кристалданады. Екінші болып кайниттің орнына қос тұзды карналлит кристалданады. Бұл жиналған деректер бойынша Вант-Гофф теңіздерде метастабильді тұзды тепе-теңдіктер қалыптасады дейді.

Тұздықтардың кристалдану реті келесідей:

1. Галит
2. Галит + эпсомит
3. Галит + гексагидрит
4. Галит + гексагидрит + сильвин
5. Галит + гексагидрит + карналлит
6. Галит + гексагидрит + карналлит + бишофит

 

14. Табиғи сулардың құрамындағы бром және иодты анықтау

Бром және иод шашыраңқы элементтерге жатады. Олардың жер қыртысындағы массалық үлесі 1,6*10-4%(Br)  және 3*105-% (I).

Таза күйінде бром – қызылт-қоңыр түсті ерітінді, иод – қою фиолетовый кристал. Бромның буы улы, иод теріні күйдіретін әсерге ие.  Бром теңіз суларында, мұнай суларында және өзен-көл тұздықтарында кездеседі. Иод болса ашық су қоймаларында жинақталады.

Бром мен иодтың біраз мөлшері мұнай кен орындарының пласталық суларында кездеседі.

Бромды тұздықтардан алудың келесі әдістері бар:

1. Су буымен айдау
2. Ауамен үру
3. Еріткіштермен экстракция және адсорбция
4. Ерімейтін қосылыс күйінде тұндыру
5. Ионды алмасу процесі

Алғашқы үш әдісте таза бос бромды қолданады. Булы және ауалы әдісте келесі өндірістік іс-әрекеттер жүзеге асады:

1. рН шамасы 3-3,5-ке жеткенше тұздықтарды қышқылмен өңдейді және бейтараптайды.
2. Бос хлордың бөлінуі жүргенше хлорлау.
3. Бромды бумен немесе ауамен айдау.
4. Бром-ауа қоспасын хлордан тазалау.

2Br- + Cl2 = Br2 + 2Cl-

Br- + BrCl = Br2 + Cl-

5. Қоспадан бромды химиялық ұстағышпен аулау.

Fe + Br2 + H2O = FeBr2

Br2 + 2CO32- + H2O = Br- + BrO- + 2HCO3-

6. Жартылай өнімдерді өнімге дейін өңдеу.
7. Өңделген тұздықты қауіпсіздендіру.

Иодты буралық және табиғи сулардан алу келесі әдістермен жүзеге асады:

1. Қатты сорбенттермен адсорбциялау
2. Сумен араласпайтын еріткіштермен экстракциялау
3. Ауа арқылы десорбциялау
4. Аз еритін қосылыс түрінде тұндыру.
15. Табиғи сулардың метаморфизациясы

Метаморфизация  - табиғатта кездесетін әр түрлі және типті сулардың бір-бірімен әрекет ету арқылы химиялық құрамының өзгеру процесі.

Бұл термин 1986 жылы Н.С. Курнаковпен енгізілген болатын.

Табиғи суларда, әсіресе, континентальды суларда, кальций карбонаты жеткілікті мөлшерде. Осы бикарбонаттың метаморфизациялық әсерін көрсететін реакциялар төмендегідей:

1. Валяшко реакциясы

Ca(HCO3)2 + MgSO4        CaSO4 + Mg(HCO3)2

2. Гайдингер реакциясы     

Ca(HCO3)2 + MgSO4        CaMg(HCO3)2↓ + CaSO4*2H2O↓  + 2CO2

3. Мариньяка реакциясы

2Ca(HCO3)2 + MgCl2       CaMg(HCO3)2↓ + CaCl2 + 2H2O  + 2CO2

4. Ca(HCO3)2 + MgSO4  + Na2SO4 =     Mg(HCO3)2↓ + CaNa2 (SO4)2

Табиғи сулардың метаморфизациясын – Л. Першке, А.А. Вервиго, Н.С. Курнаков, С.Ф. Жемчужный зерттеді. Олардың алған нәтижелері көрсетілген төрт реакцияның барлығы да табиғатта жүретіндігін дәлелді.

Метаморфизацияның себептеріне келесілер жатады: екі еселі алмасу, ионды алмасу реакциялары жатады.

Жалпы түрде, М.Г. Валяшко метаморфизация реакциясын келесі түрде бейнелейді:

Р1 + Р2 ↔ Р3 + тұнба↓

Р1 және Р2 – әр түрлі типтегі сулар немесе тұздықтар, Р3 – метаморфизацияланған су немесе тұздық, тұнба – түзілетін қатты қалдық.

16. Мирабилитті қыздыру арқылы сусыздандыру

Мирабилит, глаубер тұзы (лат. mіrabіlіs – ғажап) – сульфаттар класының минералы. Химиялық формуласы: Na2SO4*10H2O. Мирабилит мөлдір, түссіз, сұр, ақ, көгілдір, сарғыш болып келеді. Шыныдай жылтыр. Ол тенардит, гипс, галитпен бірге кездеседі. Мирабилит сода өндіруге, шыны мен бояудың кейбір түрлерін, медицина мен ветеринария дәрі - дәрмектерін жасауда қолданылады. Қазақстанда Солтүстік Каспий, Арал теңізімаңындағы, Теңіз бен Сарыарқадағы кейбір тұзды көлдерде кездеседі.

Мирабилитті сусыздандыру үшін интенсивті құрғату мирабилиттің балқу температурасынан жоғары температурада жүргізіледі.  Бұл үшін айналатын барабанды кептіргіштер қолданады.  Балқу әсерінен ұсталу және біріктіру мирабилитті сусызданған сульфатпен кептіргішке жібереді. Мұндай кептіру әдісі – ретурлы (қайтымсыз) әдіс д.а.

Мирабилиттің сульфатпен кептіргішке берілетін қоспа 300 температураға ие және 1-2 мм өлшемді. Кептіргішке берілетін қоспадаға су мөлшері 20-25%-дан аспауы керек. Су мөлшерінің көп болса, онда қоспа бірігіп, кептіргіш қабырғасына жабысып қалады. Кептіргіштегі температураны 1200 шамасына дейін қыздырады.

Ретурлы әдістің кемшілігі:

1. Алынатын сульфаттың жартысынан көбін кері пешке қайтару қажет;
2. Осыған байланысты кептіргіштің өнімділігі төмен;
3. Бірігуге және ығысуға әкелмеу үшін сульфатты алдын-ала суыту;
17. Теңіз концентраттарын кешенді өңдеу

Теңіз концентраты – бұл табиғи жоғары минералданған бром және калий, басқа да микроэлементтердің құрамындағы концентрациясы  жоғары хлоридті-сульфатты-магнийлі ерітінді. Бұл концентратты теңіз суын табиғи жолмен  200-250 рет буландыру арқылы алады.Оның тығыздығы 1300 кг/м3 шамасында. Бұл концентраттарды ванна ретінде немесе компресс ретінде қолданады. Мұндай ванналардың емдік қасиеті бар.

Мұндай концентраттарды алудың келесідей әдісі бар – хлор-магнийлі ерітіндіні буландыру. Бұл қоспада 0,2-1,2 мм өлшемді калий хлориді және натрий сульфиді және микроэлементтер болады. Осы әдіс арқылы буландырып теңіз концентраттарын алумен қатар, оларды қолданысқа келтіру мақсатында бояу да қосады.