ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Двухкомпонентные системы вблизи критической точки одного из компонентов имеют необычные физические и химические свойства. Рост интереса к изучению свойств водно - солевых растворов в близ - и сверхкритических условиях обусловлен их важностью для разработки новой технологии переработки токсических отходов - сверхкритического водного окисления (СКВО) или гидротермального окисления. Вредные органические соединения почти полностью разрушаются путем окисления в сверхкритической воде и превращаются в абсолютно безвредные продукты - воду, углекислый газ и молекулярный азот за относительно короткое время реакции порядка 1 мин.

Исследована теплоемкость при постоянном объеме С_vxв системеh₂o+na₂so₄вблизи критической точки (КТ) чистой воды. Измерения проводили с помощью высокотемпературного адиабатического калориметра высокого давления при температурах от 460 до 650 К для 18 изохор трех концентраций: 0,0012798, 0,0066328, 0,0139002 мольных долей соли. Погрешность измерений составляет: для температуры ±10мК, удельного объема±0,01% и теплоемкости ±1.0% вблизи КТ. Вблизи чистой воды обнаружены два характерных пика теплоемкости, соответствующих трехфазному (кристалл - жидкость - пар) и двухфазному (кристалл - жидкость, кристалл - пар) равновесиям. Определены значения плотностей и теплоемкостей на трех- и двухфазных кривых, часть полученных результатов приведены в таблицах. Как видно из таблиц, вблизи КТ чистого растворителя (воды) наблюдаются два ярко выраженных максимума теплоемкости С_vx. Значения температур Т_s1и Т_s2,соответствующих максимумам теплоемкостей по каждой фиксированной изохоре, приведены в таблице. Там же приведены значения теплоемкостей С_v1и С_v2, соответствующих этим максимумам.

Таблица

Экспериментальные значения температур ( Т_s1, Т_s2) и теплоемкостей ( С_v1, С_v2) на трехфазной (жидкость - пар - кристалл) и двухфазной (жидкость - кристалл) кривых фазового равновесия для системы Н ₂О+na₂so₄, полученные на основе калориметрических измерений.

Х=0,0012798

Первый пик теплоемкости соответствует фазовому переходу жидкость -пар - кристалл (трехфазной кривой), а второй пик - переходу жидкость -кристалл или пар - кристалл (двухфазной кривой) в зависимости от степени заполнения калориметра, т.е. .во втором случае исчезает паровая или жидкая фаза. Измерения теплоемкости, как правило, начинали в двухфазном (жидкость - пар) состоянии. Затем систему непрерывно нагревали с постоянной скоростью. Скорость нагревания по ходу эксперимента можно изменять в пределах от 10 ^-5 до 10 ^-4К/с. Для жидких изохор (больших заполнений калориметра) с повышением температуры системы за счет испарения воды концентрация соли в жидкой фазе увеличивалась. При достижении температуры Т_s1(первый пик теплоемкости) в жидкой фазе появляется первый кристалл солиna₂so₄, и система становилась трехфазной жидкость - пар - кристалл. Судя по поведению теплоемкости вблизи температуры Т_s1, образование новой фазы (кристалловna₂so₄) происходило спонтанно. Дальнейшее нагревание трехфазной системы приводило к увеличению объема жидкой фазы (если калориметр имел большое заполнение, соответствующей жидкой изохоре), при определенной температуре Т_s2(второй пик теплоемкости) паровая фаза полностью исчезала и система становилась двухфазной (жидкость - кристалл). А в случае малых заполнений (для паровых изохор) при температуре Т_s2исчезала жидкая фаза. Аналогичное явление наблюдалось и по другим изохорам. Значения температуры Т_s1близки к значениям температуры растворимостиna₂so₄в околокритической воде.