Тема: Биология


Теги:

Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия

Студ. Гадиев Г.А., студ. Касаева М.С., доц. Алкацева В.М.

Кафедра металлургии цветных металлов.

Северо-Кавказский государственный технологический университет

Целью работы явилось исследование зависимости удельной электропроводности щелочных растворов вольфрамата натрия от их состава (WO3, NaOH) и температуры, а также поиск условий, отвечающих их наибольшей удельной электропроводности.

Исследования проводили на растворах с составом, близким к растворам, получаемым в результате электрохимического растворения вторичного вольфрамового сырья.

Измерения электропроводности растворов проводили с помощью переменно-токового кондуктометра ОК-102/1 с платинированными электродами.

Как показал предварительный анализ литературных данных [1-3], растворы, получаемые электрохимическим растворением вторичного вольфрамового сырья, содержат до 120 г/дм3 WO3, 20-200 г/дм3 NaOH, а температура их находится в пределах 40-70 оС. Несколько расширив эти границы, мы провели исследования на растворах состава 10-150 г/дм3 WO3 и 20-200 г/дм3 NaOH при температурах 20-70 оС, использовав планируемый эксперимент.

Исходя из этого, приняты следующие уровни независимых переменных:

WO3, г/л 10 – 80 – 150;

NaOH, г/л 20 – 110 – 200;

t, оС 20 – 45 – 70.

Значения независимых переменных в кодовом масштабе:

X1 = Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия; X2 = Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия; X3 = Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия. (1)

Для изучения электропроводности щелочных растворов вольфрамата натрия воспользовались планом Рехтшафнера. Матрица планирования приведена в табл.1.

Растворы, соответствующие по составу каждому пункту плана, готовили из однокомпонентных растворов Na2WO4 и NaOH, которые в свою очередь были приготовлены из реактивов марки ЧДА и ХЧ соответственно.

В соответствии с составами растворов (табл.1) готовили в каждом случае 200 мл раствора, содержащего Na2WO4 и NaOH. Приготовленный щелочной раствор вольфрамата натрия переводили в стакан и замеряли электропроводность в интервале температур 20-70 оС с шагом 5о. Поскольку составы растворов в некоторых пунктах плана одинаковы, то при замере электропроводности их объединили.

Пересчет показаний кондуктометра (S) на удельную электропроводность проводили по формуле

c = Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия, См/м, (2)

где К – постоянная ячейки.

Т а б л и ц а 1

Матрица планирования и результаты опытов

Кодовый масштабНатуральный масштабc,
оп.X1X2X3

WO3,

г/л

NaOH,

г/л

t,

оС

См/м
11020209,979
2++102007061,948
3++150207024,592
4++1502002021,796
5+10207018,800
6+102002029,581
7+150202012,207
8+001501104536,887
90+0802004543,192
1000+801107051,031
11000801104538,759

Значения удельной электропроводности растворов при 20-70 оС приведены в табл.2.

Обработкой экспериментальных данных, представленных в табл.1, получена кодовая модель зависимости удельной электропроводности щелочных растворов вольфрамата натрия от состава и температуры:

c = 38,788 – 0,4891 X1 + 13,1934 X2 + 11,1972 X3 – 1,4269 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия

– 8,8044 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия + 1,0309 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия – 2,4959 X1X2 + 0,8983 X1X3 +

+ 5,8938 X2X3; (3)

Fрасч = 130740,15; F0,05;10;1 = 242.

Т а б л и ц а 2

Значения удельной электропроводности растворов

при 20-70 оС, См/м

t,

oC

№ опыта
1, 52, 63, 748910, 11
209,97929,58112,20721,79624,32425,94226,463
2510,87032,70013,45425,00626,64128,61629,047
3011,67235,81814,61228,75029,22532,49431,631
3512,56339,20415,77132,36031,80936,10434,125
4013,54342,50117,10735,70334,30439,84936,531
4514,34545,84918,26639,31536,88743,19238,759
5015,23649,32719,60242,65738,93746,40141,432
5516,03852,41721,02845,86641,87749,87843,926
6016,92955,76622,27550,01144,10553,08746,252
6517,82058,85723,52252,95346,64756,43048,835
7018,80061,94824,59255,36048,80759,37251,031

Поскольку чем выше удельная электропроводность раствора, тем ниже удельный расход электроэнергии на электрохимическое растворение вторичного вольфрамового сырья, то методом нелинейного программирования по модели (3) был найден максимум целевой функции c = 62,062 См/м и его координаты:

X1 = -0,7307 или 28,851 г/дм3 WO3;

X2 = 1 или 200 г/дм3 NaOH;

X3 = 1 или 70 оС.

Частные зависимости удельной электропроводности растворов при значениях других переменных на нулевом уровне приведены на рисунке.

Для описания зависимости электропроводности щелочных растворов вольфрамата натрия от температуры (25-70 оС) воспользовались формулой Кольрауша [4]:

ct = ct=25 [1 + a(t – 25) + b( t – 25)2], (4)

в которой за стандартную температуру принята t=25 оС.

См×м

Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия

Частные зависимости удельной электропроводности растворов.

Экспериментальные данные хорошо описываются линейным уравнением вида

ct = ct=25 [1 + a(t – 25)]. (5)

Расчетные значения ct=25, a, а также коэффициента корреляции (rрасч) приведены в табл.3.

Т а б л и ц а 3

Коэффициенты математических моделей температурной зависимости удельной электропроводности растворов и оценка адекватности

оп.

ct=25,

См/м

a,

град.-1

rрасчrкрит
1,510,83760,0161740,99980,6319
2,632,69670,0200390,99990,6319
3,713,34390,0189150,99970,6319
425,39740,0269510,99930,6319
826,80490,0184360,99980,6319
929,19960,0233530,99950,6319
10,1129,14480,0167930,99990,6319

Чтобы распространить полученные данные на растворы другого состава из изученной области, получены модели зависимости удельной электропроводности растворов при 25 оС (ct=25) и температурного коэффициента (a) от состава раствора (по WO3 и NaOH) в кодовом масштабе:

ct=25 = 28,8810 – 1,2642 X1 + 8,4122 X2 – 0,5482 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия – 7,8299 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия

– 2,4514 X1X2; (6)

Fрасч = 271,97; F0,05;6;1 = 234;

a = 0,01645 + 0,002328 X1 + 0,002952 X2 + 0,004045 Статья: Электропроводность щелочных растворов вольфрамата натрия +

+ 0,001043 X1X2; (7)

Fрасч = 105,90; F0,05;6;1 = 19,33.

Выполненные исследования связаны с физико-химическим обоснованием процесса прямого электрохимического растворения отходов металлического вольфрама в растворах натриевой щелочи.

Список литературы

1. Гуриев Р.А., Алкацев М.И. Электрохимическое растворение вольфрама под действием переменного тока // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1980. № 1. С. 61-64.

2. Резниченко В.А., Палант А.А., Ануфриева Г.И., Гуриев Р.А., Гаврилов В.К. Исследование процесса электрохимического растворения многофазных сплавов на основе вольфрама // Изв. АН СССР. Мет. 1985. № 2. С. 32-35.

3. Балихин В.С., Резниченко В.А., Корнеева С.Г., Корчагин И.В., Крепков П.Н. О переработке отходов торированного вольфрама // Цв. мет. 1972. № 11. С. 65-67.

4. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1984. 519 с.

Автор: Скачать бесплатно на любую на тему

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *