ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влажность водорастворимых материалов из "Минеральные удобрения и соли" Влажность солей и удобрений является важнейшей характеристикой химических продуктов, определяющей все основные их физические свойства гигроскопичность, слеживаемость, прочность гранул, сыпучесть и др. [c.102] Гигроскопичность и влажность связаны между собой как свойство и состояние вещества. В связи с этим невозможно составить полное математическое описание гигроскопичности без количественной оценки влажности водорастворимых объектов. Между тем, в литературе нет единого подхода в методах определения влажности солей и удобрений, их физико-химического обоснования. Наиболее часто влажность солей определяют методом Фишера, в других случаях — высушиванием образцов при определенной температуре, причем в каждом случае выбирают ту температуру, которая дает достаточно воспроизводимые результаты. Так, влажность хлорида калия определяют высушиванием при 378 К, нитрофоски — при 338 К и т. д. Для уточнения понятия влажности и разработки объективного метода ее определения следует рассмотреть характер и прочность связи воды с веществом. [c.102] Известно, что вода, содержащаяся в твердых телах, по-разному связана с веществом и выделяется при нагревании в широких пределах температур (от 300 до 650 К). Наиболее общая классификация видов сорбированной воды по величине энергии связи была предложена Ребиндером [1]. Согласно этой схеме формы связи воды с веществом делятся на три основные группы химическая, физико-химическая и физико-механическая связь. Очевидно, что под влажностью вещества следует понимать, совокупность физико-химически и физико-механически связанной воды, удаление которой из вещества не приводит к изменению химических свойств материала. [c.102] В работах Дерягина [118, 128], Михневича и Зарембы [120] на приме рах увлажнения глин и других нерастворимых веществ показано, что меж фазная граница раздела твердое тело — вода имеет трехмерный характер причем радиус действия поверхностных сил на структуру жидкости дости гает 10 мкм. Это нельзя объяснить прямым влиянием сил Ван-дер-Ваальса которые быстро убывают с удалением от поверхности. Под влиянием поверх ностных сил твердого тела изменяется структура и ориентация прилегаю щего слоя воды этот слой влияет на перестройку структуры следующего и т. д. Такой эстафетный механизм дальнодействия распространяется вглубь слоя достаточно далеко. Влияние поверхностных сил на широкий слой сорбированной воды приводит к существенному повышению ее плотности, изменению давления пара, вязкости и др. [c.102] Фракции воды с различной энергией связи должны выделяться при разных температурах. Необходимо найти такую температуру высушивания, при которой удаляется в основном физико-химически и физико-механически связанная вода и остается нетронутой химически связанная (включая кристалло-гидраты). С этой целью исследована десорбция воды с поверхности солей и удобрений при различных температурах [129]. [c.103] В табл. 4,5 представлены значения энергий связи воды, десорбируемой при 300—320 К, рассчитанные на основе полученных температурных зависимостей. Эти результаты согласуются с литературными данными разных авторов, изучавших теплоты адсорбции воды на силикагеле и глинах [131], на удобрениях [103, 113]. Чем выше гигроскопичность материала, тем больше энергия связи воды с веществом, что свидетельствует о физикохимическом их взаимодействии. [c.104] Таким образом можно определить точку нулевого отсчета при определении влажности образцов. Это предположение было подтверждено при изучении влажности фосфогипса, получаемого в производстве фосфорной кислоты [34]. [c.105] Четыре образца фосфогипса с содержанием сульфата кальция, определенным весовым методом, 94% прокаливали при 673 К до постоянной массы. При этом удалялась как гигроскопическая, так и кристаллизационная вода, количество которой рассчитывали по содержанию Са304. Затем определяли полнтерму десорбции воды в интервале температур 310—375 К. Количество воды, выделенное при 333 К, во всех случаях точно соответствует разности общей и кристаллизационной воды в образцах (рис. 4-8). [c.105] Из изложенного следует, что образцы всех видов солей, высушенных при 333 3 К до постоянной массы, имеют влажность, равную 0. В дальнейшем во всех случаях влажность образцов определяли таким способом. [c.106] При определении влажности фосфатов аммония установлено, что в процессе высушивания моноаммонийфосфата при температурах 340 К выделения аммиака практически не наблюдается и этот процесс не оказывает влияния на результаты измерений влажности. Высушивание диаммонийфосфата возможно вплоть до температур 325 К. [c.106] Выделение влаги при 333 К до постоянной массы не означает, что в образце не осталось никакой воды. Существуют доказательства существования прочносвязанной воды [ИЗ], однако ее присутствие не оказывает заметного влияния на структурно-механические и физико-химические свойства образцов и для наших целей ее можно не учитывать. С этой точки зрения нецелесообразно в ряде случаев определять влажность солей и удобрений методом Фишера, поскольку при этом в реакцию вступает вся гигроскопическая вода и частично кристаллогидратная. [c.106] По мере повышения влажности образцов увеличивается и подвижность сорбированной воды, а следовательно, и ее энтропия. Существует несколько особых значений влажности материалов, характеризующих определенное влажностное состояние вещества. Это, во-первых, влажность равная О, когда гигроскопическая влага отсутствует (первое влажностное состояние вещества 1 1). Во-вторых, когда — граничное условие существования твердого раствора (второе влажностное состояние вещества п). В-третьих, при W = Wo — влажность соответствующей граничному условию образования ВСК, способных мигрировать по поверхности (Wш). [c.106] Каждое из этих особых значений влажности образцов характеризуется особым уровнем энтропии воды, постоянным для всех веществ, и определяет специфическое влажностное состояние вещества. Очевидно, что все физические свойства солей и удобрений следует определять в одном из указанных влажностных состояний вещества. [c.106] Вернуться к основной статье