Международный университет природы, общества и человека «Дубна» Курсовая работа Гидротермальные равновесия в системе ZrO 2 -фосфорная кислота Подготовила студентка 4 курса: Иовлева Е. В. Руководитель: доцент Тагиров Б.Р. Консультант: проф. Ходаковский И.Л.

Цели провести обзор литературных данных; экспериментально определить диапазон концентраций циркония в зависимости от кислотности водных растворов при 250°С; отработать методику растворения; определить состав частиц и константы их устойчивости подробно изучить все статьи по растворимости оксида циркония; провести экспериментальную работу; дать интерпретацию полученных результатов и оценить возможный состав комплексов и задачи

Обзор литературных данных по растворимости оксидов циркония Liyan Qiu Dave A. Guzonas Don G. Webb Растворимость диоксида циркония в высокотемпературных водных растворах: изучалась растворимость диоксида циркония в 10-4 mol/kg LiOH растворах между 298 и 573 К с использованием статистических автоклавов Б.Н.Рыженко и Н.И.Коваленко «Экспериментальное определение форм существования циркония в гидротермальных растворах»: изучалась растворимость бадделеита при температуре 500°С, 1000 бар в водных растворах HCl, HF, NaOH, Na 2 CO 3, H 2 SO 4 Литературные данные о растворимости оксида циркония отсутствуют, а имеющиеся данные являются весьма важными для исследований в этой области

Экспериментальное изучение растворимости ZrO 2 (кр) в водных растворах при 250С поставлен опыт по определению растворимости ZrO 2 в зависимости от pH при температуре 250 С с помощью автоклавной методики значения pH в экспериментальных растворах меняется в широком интервале, а именно от 0 до 9

Извлечение автоклавов и отбор проб Исследуемые растворы для анализа с помощью ICP MS Весь растворившийся ZrO 2 распределился между тем, что в растворе и тем, что из раствора сорбировалось на стенках вкладышей

Интерпретация результатов В данной экспериментальной работе не изучалась кинетика реакции растворения оксида циркония в исследуемых растворах. Однако равновесие в системах было достигнуто

Возможные формы нахождения циркония Растворимость ZrO 2 в воде растворимость ZrO 2 в воде ZrO2+2H2O=Zr(OH)4 (1) K = [Zr(OH) 4 ] log K = -8,08 - данные [09Qiu/Guz] (pH=10; 10,45) - настоящая работа (pH нейтральная) 09Qiu/Guz

Растворимость ZrO 2 в кислых фосфатных растворах ZrO 2 + H 2 O + H 3 PO 4 = Zr(OH) 3 H 2 PO 4 ZrO 2 + 2H 3 PO 4 = Zr(OH) 2 (H 2 PO 4 ) 2

Растворимость ZrO 2 в щелочных фосфатных растворах ZrO 2 + 2H 2 O + H 2 PO 4 - = Zr(OH) 4 H 2 PO 4 - ZrO 2 + 2H 2 O + HPO 4 2- = Zr(OH) 4 HPO 4 2-

Выводы В настоящей исследовательской работе была освоена методика определения концентраций циркония при растворении ZrO 2 в воде и водных растворах содержащих фосфорную кислоту и продукты ее диссоциации при 250 С. Аналитическое содержание Zr в растворах фосфорной кислоты намного выше, чем в воде, что указывает на образование фосфатных комплексов циркония; В кислых растворах растворимость заметно увеличивается; Концентрацию циркония определенную в воде можно считать достоверной; В щелочных растворах фосфорной кислоты вероятно образование Zr(OH) 4 HPO 4 2-, Освоены программы Unitherm и программа Gibbs в оболочке Main пакета программ HCh, которые позволяют расчитать состав растворов в широком интервале температур.