Введение к работе
Актуальность теш:
Одной из ключевых проблем теплофизики является проблема исследования теплофизических свойств обычной и тяжелой вода, ее соединений и прежде всего растворов солей различных металлов. В настоящее время исследования по этой проблеме проводятся по международной программе Международной ассоциации по свойствам воды и водяного пара (LAPS). До настоящего времени приоритетными объектами изучения являлись водные растворы солей элементов первой и второй грушш периодической системы, что объясняется потребностями развития и совершенствования энергетических, опреснительных установок и мощных химических производств. В то же время т'еплофизические свойства и, в частности, теплопроводность А. определенных классов соединений, которые в последние годы широко используются в промышленности и новых технологиях, практически не исследованы. К таким классам относятся соли редкоземельных элементов (РЗЭ) и прежде всего соли лантаноидов и актиноидов. Лантаноиды и их соединения широко используются в электротехнике, силикатной, стекольной, химической, металлургической промышленности, в медицине и в ядерных технологиях. Следует отметить возрастающую роль лантаноидов и их соединений в совершенствовании нефтехимических процессов, которые связаны с разработкой новых цеолитсодержащих катализаторов, в которых катион натрия в результате ионного обмена заменяется на катион одного из представителей группы лантаноидов. Процессы ионного обмена, их эффективность и каталитическая активность . цеолитов жестко регламентируют тепловой режим промышленных установок крекинга и производства катализаторов. Таким образом проблемы углубленной переработки нефти и производства энергоносителей напрямую связаны с разработкой и исследованием технологии ката-лизаторного производства, а следовательно теплофизических и физико-химических свойств солей лантаноидов, которые участвуют в процессах.
В данной работе исследована теплопроводность бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов в широких диапазонах температур и давлений, а также их физико-химические свойства. Основное внимание уделено нитратам и хлоридам лантаноидов, поскольку, как известно, первые широко используются в странах СНГ, а вторые в США и других странах Запада, что связано с
инфраструктурой сырьевых ресурсов. Работа выполнена в соответствии с координационными планами Научных Советов Академии Наук по комплексным проблемам "Теплофизика и теплоэнергетика" (шифр 1.9.1) и "Нефтехимия" (шифр 2.9.5), Республиканской научно-исследовательской программой Государственного комитета по высшему образованию "Редкие металлы их соединения и материалы на их основе", а также по программе Национального комитета по свойствам водных растворов. Цель работы:
экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов в диапазоне температур 20...200С и давлений 0.1...100 МПа;
экспериментальное определение основных физико-химических свойств бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов;
установление закономерностей изменения концентрационной, температурной и барической зависимостей теплопроводности водных растворов солей лантаноидов, разработка" рекомендаций и получение аналитических зависимостей для расчета А.;
оценка влияния на теплопроводность растворов различных катионов и анионов.
Научная новизна:
1. Получены новые экспериментальные данные:
по теплопроводности бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов в диапазоне температур 20...200С и давлений 0.1...100 МПа;
по основным физико-химическим свойствам водных растворов солей лантаноидов;
- по показателю преломления, плотности и кинематической
вязкости водных растворов солей лантаноидов в диапазоне
температур 15...100С и атмосферном давлении.
2. Предложены эмпирические формулы для расчета концентрационных
и температурных зависимостей основных физико-химических свойств:
показателю преломления, плотности и кинематической вязкости
Оинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов.
3. Установлены закономерности и предложены аналитические
зависимости для расчета коэффициента теплопроводности бинарных и
тройных водных растворов солей лантаноидов в зависимости от
температуры, давления и концентрации.
Практическая ценность работы:
Полученные экспериментальные данные по теплопроводности водных растворов солей лантаноидов, а также по их плотности, показателю преломления и кинематической вязкости переданы в ГрозНИИ и используются при исследовании каталитической активности цеолитов с катионами редкоземельных элементов, а также для разработки технологических процессов производства катализаторов. Данные по теплопроводности водных растворов солей лантана, празеодима и самария представлены во ВНИЦ СМВ для аттестации в качестве рекомендуемых.
Результаты исследований теплопроводности могут быть использованы для прогнозных оценок \ водных растворов солей актиноидов, а также развития теории теплопроводности электролитов. Апробация работы:
Основные положения и отдельные результаты работы докладывались: на ш (1987г) и IV (1989г) Всесоюзных студенческих научных конференциях по интенсификации тепло-массообменных процессов в химической технологии (г.Казань), на Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЧИАССР (1987г.,г.Грозный), на научно-технической конференции студентов и молодых ученых ГНИ (1992г., г.Грозный), на 9-й теп-лофизической конференции СНГ (1992г. г.Махачкала), на Республиканской научно-технической конференции по тешіофизическим свойствам веществ (1992г., г.Баку), на заседании рабочей группы iaps по водным растворам (1992г., г.Санкт-Петербург), на Европейской тешюфизической конференции (1993г., г Лиссабон).
Публикации:
По результатам выполненных исследований опубликовано 14 статей и тезисов докладов.
Структура.и объем работы:
Диссертация состоит из введения, пяти основных разделов, заключения, списка литературы из 152 наименований, приложения (справки об использовании результатов работы). Объем диссертации составляет 315 страниц, из них 138 страниц текста, 77 рисунков, 76 таблиц.