Термодинамические модели и свойства фаз многокомпонентных систем, образованных оксидами натрия, алюминия, кремния, кальция, углекислым газом и водойНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Термодинамические модели и свойства фаз многокомпонентных систем, образованных оксидами натрия, алюминия, кремния, кальция, углекислым газом и водой
Результаты этапа: В результате проведѐнных экспериментальных исследований расширен набор данных о свойствах жидкой фазы системы оксид натрия – оксид алюминия – оксид кремния – вода в интервале температур от 20 до 35 С и определены стандартные термодинамические функции образования гидрокалюмита (соли Фриделя), синтетического натриевого и природного кальцийсодержащего канкринита. Исследована скорость реакции обмена ионами Na+/Ca2+ между раствором и кристаллическими фазами, оценены соответствующие константы равновесия для синтетических цеолитов NaY, NaA и природного канкринита. В результате выполнения расчѐтной части работы определены параметры модели Питцера, описывающие полученные и имеющиеся в литературе данные о термодинамических свойствах растворов и условиях их сосуществования с твердыми фазами; на новых веществах проверены возможности предложенного метода аппроксимации результатов измерений низкотемпературной теплоемкости; усовершенствовано программное обеспечение для определения параметров термодинамических моделей жидких и кристаллических фаз изучаемых систем
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Термодинамические модели и свойства фаз многокомпонентных систем, образованных оксидами натрия, алюминия, кремния, кальция, углекислым газом и водой
Результаты этапа: Расширен диапазон экспериментальных данных, необходимых для построения термодинамической модели жидкой фазы в системе Na2O-Al2O3-SiO2-H2O; сформулированы условия, при которых возможна корректная оценка значения стандартной энтропии при 298.15 К по ограниченному температурному участку измерений теплоемкости; проведено тестирование нового метода оценки термодинамических свойств кристаллических алюмосиликатов на основе самосогласованных значений групповых вкладов составляющих веществ; разработана общая структура и начато формирование базы данных для реализации нового метода оценки термодинамических свойств гидроалюмосиликатов.
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Термодинамические модели и свойства фаз многокомпонентных систем, образованных оксидами натрия, алюминия, кремния, кальция, углекислым газом и водой
Результаты этапа: Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта, можно условно разделить на три группы: I. Разработка новых методик измерения и получение новых экспериментальных данных о термодинамических свойствах фаз изучаемой системы. В результате комплексных экспериментальных исследований: (1) измерены давления насыщенного пара над растворами систем H2O – NaOH, H2O – CaOH, Na2O – Al2O3 – H2O и Na2O – Al2O3 – SiO2 – H2O в интервале температур от 288 до 323 К (статический и динамический методы измерения давления пара), (2) оценены константы равновесия, константы скоростей прямой и обратной реакций, а также энергии активации реакций натрий-кальциевого обмена между жидкой фазой и твердыми гидроалюмосиликатами в интервале температур 298 – 323 К (потенциометрия с ИСЭ); измерены температурные зависимости теплоемкостей природного и синтетического канкрининов в интервале температур 7 – 750 К (адиабатическая и дифференциальная сканирующая калориметрия), определены стандартные энтальпии образования синтетического канкринита и соли Фриделя (расплавная калориметрия, ДСК и ТГ с анализом отходящих газов). II.Разработка новых методов оценки свойств кристаллических фаз. В рамках настоящего проекта получил развитие новый способ аппроксимации результатов измерений теплоемкости с помощью комбинации функций Планка-Эйнштейна и основанные на нем два новых способа оценки значений термодинамических функций кристаллических фаз. Предложена и протестирована на достаточно представительной выборке (около 150 минералов) новая инкрементная схема оценки теплоемкости, энтропии, энтальпии образования и мольного объема сложных алюмосиликатов. В результате обработки совокупности имеющихся данных определены значения инкрементов, их дисперсии и парные ковариации, что позволяет, в отличие от существующих методов, оценивать погрешность рассчитываемых термодинамических функций веществ. Предложен способ оценки стандартных энтропий при 298.15 К по результатам измерений теплоёмкости в ограниченном интервале температур (от жидкого азота и от нижнего придела измерений теплоемкости методом ДСК). III. Термодинамическое моделирование и расчёты равновесий в системах на основе оксидов натрия, алюминия, кремния, кальция, воды и углекислого газа. В результате совместной обработки имеющихся данных о термодинамических свойствах растворов и условиях их равновесия с кристаллическими фазами определены параметры модели Питцера, адекватно описывающие результаты экспериментальных исследований свойств растворов в системах H2O – NaOH, H2O – CaOH, Na2O – CaO – H2O, Na2O – Al2O3 – SiO2 - H2O в широком интервале изменения переменных. Улучшен алгоритм расчёта фазовых диаграмм, в программный комплекс TERNAPI введен новый модуль для расчёта политермических сечений диаграмм и реализована возможность оптимизации параметров термодинамических моделей. При оптимизации параметров термодинамических моделей применен новый алгоритм регрессионного анализа для совместной обработки нескольких серий экспериментальных данных с систематическими ошибками.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".