Ғылыми журнал 1996 жылдың қарашасынан бастап екі айда бір рет шығады

 

114 

 

 

при рН=0 от –1,1 до –2,0 В и рН=14 от –1,48 до –2,0 В происходит окисление 

сульфида цинка до элементарных цинка и серы. 

 Поведение ZnS при 60, 80 и 100 

0

С: 

С  изменением  температуры  происходит  сдвиг  области  устойчивости 

ионной формы Zn

2+

 в область кислых сред, например, при 60 

0

С до рН=4,75, 

80 

0

С  до  рН=4,4,  100 

0

С  до  рН=4,12.  В  щелочной  среде  (рН=14)  в  области 

устойчивости  ZnО  отмечаем  постепенное  снижение  нижней  границы 

электродного потенциала растворения от –0,9 В при 60 

0

С до –0,95 В при 100 

0

С.  При  60 

0

С  в  щелочной  среде  появляется  дополнительный  окислитель 

ZnО

2-

  область  которого  постепенно  увеличивается:  при  60

0

С  и  рН=13,7–14 

потенциалы  меняются  от  +2,0  до  –0,88  В  и  от  +2,0  до  –0,9  В;  при  80 

0

С  и 

рН=13,55–14 – от +2,0 до –0,93 В и +2,0 до –0,98 В; при 100 

0

С и рН=13,29–14 

– от +2,0 до –0,95 В и от +2,0 до –1,08 В. Постепенно уменьшается область 

устойчивости ZnS в щелочной среде (рН=14): при 60 

0

С границы потенциала 

меняются от –0,9 В до –1,53 В, при 80 

0

С – от –0,98 до –1,55 В, при 100 

0

С – 

от –1,08 до –1,55 В. 

Сдвиг  областей  устойчивости  сульфатов  и  оксидов  цинка  в  область 

кислых  сред,  изменение  области  сульфида  цинка  и  элементарного  цинка, 

образование нового окислителя [ZnO

2

]

-І

, изменение электродных потенциалов 

растворения  этих  соединений  можно  объяснить  присутствием  окислителя 

MnO

2 

и дополнительного окислителя манганат-аниона:  [MnO

4

]

2-

.  

 

ЛИТЕРАТУРА 

 

1.

 

Абрикосов Н.Х. и др. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. – М.: Наука, 1975. 

2.

 

Протодьяконов М.М., Герловани И.Л. Электронное строение и физические свойства кристаллов. – 

М.: Наука, 1975. 

3.

 

Огородников  Ю.И.,  Пономарева  Е.И.  Электровыщелачивание  халькогенидных  материалов.  – 

Алма-Ата: Наука, 1983. – 176 с. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

 

 

115 

Ш.З.ЕСКЕНДИРОВ  

 

доктор технических наук, профессор 

 

Б.Х.САДЫК   

 старший преподаватель АИУ 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ  ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ  

ПОЦЕССОВ ПРИ  ВАРКЕ ТВЕРДОГО ТУАЛЕТНОГО  МЫЛА 

 

Бұл  мақалада  иіс  сабын  негіздерін  қайнату  кезіндегі  гидродинамикалық  процестерді 

эксперименттік  зерттеудің  әдістемесі  жасалды,  сонымен  қатар  лабораториялық  қондырғының 

түпнұсқасы құрастырылды. Осы арқылы жоғарытұтқыр орта үшін ұқсас теңдеулердегі  "m", "n"  

және "С"  шамаларының ізделінді мәндерін анықтауға болады. 

 

This  article  deals  with  some  experimental  methods  of  research  into  hydro-dynamic  process  during 

soap-boiling.  As  a  result  of  this  a  laboratory  has  been  established.  Due  to  this  it  is  possible  to  define 

importance of “m”, “n” and “C” parameters in equation of the resemblance for high viscous of ambience. 

 

Для  производства  твердого  туалетного  мыла  используются  в  основном 

твердые животные жиры, такие как пальмовый стеарин, пальмовое кокосовое и 

пальмоядровое  масла,  а  жидкие  растительные  масла  вообще  не  включают  в 

рецептуры  туалетного  мыла.  Конопляное  и  льняное  масла  (жидкие) 

используются  только  для  выработки  медицинского  мыла  и  имеют  зеленую 

окраску и потому называются “зеленым” [1]. 

Другой  особенностью  производства  туалетного  мыла,  является  ее 

аппаратурное  оформление,  а  также  высокая  вязкость  исходного  сырья  и 

конечного продукта – мыльной основы. 

Повышение  концентрации  мыльных  растворов,  увеличение  молекулярной 

массы жирных кислот, понижение температуры и ввод значительных количеств 

электролитов,  например  омыляющего  реагента  NaOH,  повышает  вязкость 

мыльных  растворов.  Наблюдаемое  увеличение  вязкости  во  время  варки 

туалетного мыла, затрудняет реакцию омыления насыщенных жирных кислот и 

триглицеридов.  Необходим  тщательный  подбор  не  только  рецептуры  состава,  а 

также температуры перемешивания, скорость перемешивания, диаметр реактора 

и мешалки [2]. 

 

 

Рисунок 1. 

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

Ескендиров Ш.З.,

 

Садык Б.Х.

 

Экспериментальные  исследования  гидродинамических...

     

 

116 

 

 

Поэтому  для  гидродинамических  исследований  процесса  варки 

высоковязкой  мыльной  основы  при  температуре  85-120

0

С,  нами  собрана 

специальная лабораторная установка с винтовой спиральной мешалкой.  

Установка  для  исследования  процесса  перемешивания  реакционной 

среды показана на рис.1. 

1 – двигатель постоянного тока; 

2 – пускорегулировочный реостат; 

3 – тахометр; 

4 – трехступенчатая коробка передач; 

5 – пружинный динамометр; 

6 – вал; 

7 – варочный котел; 

8 – рубашка для подачи нагретой жидкости; 

9 – спиральная винтовая мешалка; 

10 – стол подъемный; 

11 – тепловая защита; 

12 – термостат; 

13 – термометр с регулятором; 

14 – контрольный термометр. 

 

Установку приводят в действие электродвигателем постоянного тока – 1, 

мощностью  2  кВт  с  пускорегулировочным  реостатом  -  2.  Наличие 

трехступенчатой  коробки  передач  –  4  обеспечивает  плавное  изменение 

частоты  вращения  спиральной  мешалки  от  1  до  3-х  оборотов  в  секунду. 

Измеряют  частоту  вращения  электромагнитным  тахометром,  состоящим  из 

датчика,  жестко  связанного  с  валом  коробки  передач  и  дистанционного 

указывающего прибора, укрепленного на стене. Для определения мощности, 

потребляемой  мешалкой,  используется  пружинный  динамометр  со 

специальным  устройством  для  измерения  момента  закручивания  с 

тарировочным устройством

 [3].

 Опыты по определению расхода мощности на 

перемешивание  начинают  с  установления  нулевого  показания  динамометра, 

который отвечает холостому ходу установки. Далее приступают к тарировке 

пружины 

динамометра, 

для 

чего 

устанавливают 

тарировочное 

приспособление и при 2

х

-3

х

 различных частотах вращения нагружают вал так, 

чтобы  получить  4-5  точек  на  участке  прямолинейной  зависимости  угла 

поворота вала от нагрузки.  

Действительное  число  делений  шкалы  динамометра,  соответствующее 

каждой нагрузке, определяют как разность между показаниями нагруженного 

динамометра  и  «нулевым»  показанием.  После  построения  тарировочного 

графика  устанавливают  варочный  котел  с  различным  соотношением  Д/н.  – 

диаметр  и  высота  лабораторной  установки,  мешалку  указанного  типа    и  

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

Ескендиров Ш.З.,

 

Садык Б.Х.

 

Экспериментальные  исследования  гидродинамических...

     

 

 

117 

 

размера,  включают  термостат  на  заданную  температуру  плавления  смеси 

твердых  жиров,  взятых  по  рецептуре  туалетного  мыла  85-120°С,  заполняют 

реактор,  предварительно  нагретый  до  100°С  состава  мыла,  устанавливают 

контрольные  термометры,  и  при  этой  температуре  берут  пробу  на  вязкость 

рецептурного  состава  мыла  при  данной  температуре.  В  условиях 

установившегося  режима  работы  (при  τ  и  t°С)  мешалки  определяют 

показания динамометра при различных частотах вращения. 

В 

нормальных 

условиях 

работы 

пружины 

ее 

деформация 

пропорциональна  нагрузке,  а  также  вязкости  системы.  Следовательно 

зависимость  между  нагрузкой  и  показаниями  динамометра  выражается 

прямой, проходящей через начало координат в соответствии с равенством: 

                             G = kA                             (1) 

где G – сила, нормально приближенная к концу коромысла (вес груза); 

 А – показания динамометра; 

 k – переводной множитель. 

Мощность (Вт) на валу мешалки определяют по формуле: 

                               N = M

кр

·2πn                      (2) 

где  M

кр

 – крутящий момент, Нм; 

   n     – частота вращения мешалки, об/с. 

Значения                          M

кр

 = GR                         (3)  

где   R = 0,22 м – длина плеча коромысла тарировочного приспособления. 

При  условии  геометрического  подобия  обобщенная  зависимость  для 

определения мощности на валу мешалки будет иметь вид: 

            

n

м

m

м

м

q

d

n

nd

С

d

n

N































2

2

5

3







;        (4) 

где d

м

 – диаметр мешалки, м; 

 ρ – плотность мыльной массы, кг/м

3

; 

 μ – вязкость жидкости мыла, Па·с; 

 q – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с

2

; 

 n – число оборотов мешалки, об/сек

 [4].

 

обычно  вместе     

ц

м

d

n

Re

2







  –  число  Рейнольдса;  и 

ц

r

м

F

q

d

n





2

  – 

центробежный критерий Фруда  или      

N

n

ц

r

m

ц

м

K

F

С

d

n

N







Re

5

3



 

где K

N

 – критерий мощности, тогда уравнение записывается: 

 

        

n

ц

r

m

ц

N

F

С

K





Re

                     (5) 

 

 

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

Ескендиров Ш.З.,

 

Садык Б.Х.

 

Экспериментальные  исследования  гидродинамических...

     

 

 

118 

          

 

Далее  по  экспериментальным  данным  строят  график  зависимости  и 

вычисляют  значения  показателей  степени  m,  n  и  коэффициента  "С"  в 

уравнении (5) . 

Обычно  в  расчетах  опускают  число  Фруда  и  в  уравнении  подобия 

определяют  число  "Re",  находят  значения  критерия  мощности, 

следовательно,  и  мощность  мешалки,  а  также  остальные  параметры 

варочного  котла:  диаметр,  высоту,  шага  и  диаметра  спиральной  мешалки, 

соотношение между диаметром котла и диаметром мешалки. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

 

1.

 

Справочник  по  мыловаренному  производству  под  редакцией  к.т.н.И.М.  Товбина.  М.:  Пищепром, 

1974. –с.518. 

2.

 

Мурачев  Е.Г.,  Ескендиров Ш.З.  Автоматизированное    проектирование  гомогенных  реакторов  для 

проведения процесса полимеризации.   Тезисы   докладов  II  Всесоюзной   научной конференции. 

Современные машины и аппараты химических производств. Шымкент, т.1. 1980. –с.118-122. 

3.

 

Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975. –с. 400. 

4.

 

Касаткин Ф.С. Производство туалетных мыл. – М., Пищпромиздат, 1947. -82с. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

 

Г.Ж.ЖУНУСОВА  

 

119 

кандидат технических наук 

КазНТУ им. К.И. Сатпаева 

 

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ РАСТВОРЕНИЯ  

АЛЮМИНИДОВ ЗОЛОТА В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ В ПРИСУТСТВИИ 

ДИОКСИДА МАРГАНЦА 

 

Мақалада  күкірт  қышқылында  марганец  екі  тотығының  қатысуымен  AuAl

2

  и  Au

8

Al

3 

еру 

реакциясының қолайлы өту жағдайының болуы, мұнда – HAu(SO

4

)

2 

комплексті қосылыстың түзілуі 

себепші,  ол  алюминидтерден  алтынды  ерітудің  электрондық  потенциалын  төмендететіні  жайлы 

айтылған. 

 

The forming of complex compound – HAu(SO

4

)

2

 witch reduce electrod potential of the dissolution of 

gold from its alumni’s compound

 

promote to the favorable carrying out of a reaction dissolution of AuAl

2

 

and Au

8

Al

3

. 

 

В  литературе  известен  ряд  методик  расчета  равновесного  превращения, 

которые используются для разных процессов [1-4]. На практике встречаются 

случаи  одновременного  протекания  двух  взаимосвязанных  реакций,  когда 

изменение  соотношения  компонентов  в  одной  реакции  вызывает  смещение 

равновесия  другой  реакции.  При  этом  смещение  равновесия  той  или  иной 

реакции в желаемую сторону достигается также изменением концентраций и 

коэффициентов активностей реагирующих веществ. 

Для  определения  вероятности  протекания  реакций  растворения 

алюминидов  золота  в  серной  кислоте  в  присутствии  диоксида  марганца 

при  температурах  25-150 

0

С  нами  выбран  метод  Темкина–Шварцмана, 

который является достаточно точным методом расчета изменения изобарного 

потенциала  и  константы  равновесия  химических  реакций  при  низких  и 

высоких температурах.  

В основе данного метода лежит расчет энергии Гиббса (



G

Т 

– изменение 

изобарного потенциала) при той или иной температуре, который разработан 

нами  в  программе  «Excel».  Данный  метод  позволяет  учесть  изменение 

энергетического  состояния  системы  при  различных  температурах.  И  это 

правомерно, так как на основе первого и второго законов термодинамики при 

той  или  иной  температуре  каждое  вещество  характеризуется  постоянными 

значениями энтальпии и энтропии. 

Для  расчета  термодинамических  величин  (



Н, 



S, 



G)  реакций 

растворения  металлического  золота  и  его  алюминидов  в  выбранных 

растворителе  и  окислителе  были  использованы  справочные  данные  из 

«Краткого 

справочника 

физико-химических 

величин» 

[5] 

и 

«Металлургической термохимии» [6]. Эти данные действительны в интервале 

температур  от  298  до  1000  или  2000  К,  поэтому  значимы  и  пригодны  для 

исследуемого интервала температур 25–150

0

С. 

Растворение  золота из алюминидов,  обнаруженных в исследуемых нами 

 

 

 

 

120 

А.Я с а у и   у н и в е р с и т е т і н   і њ   х а б а р ш ы с ы,  №6, 2010 

 

Жунусова Г.Ж.

 

О возможности протекания реакции растворения

 

алюминидов золота... 

  

 

 

упорных  глинистых  золотосодержащих  рудах,  протекает  по  следующим 

реакциям: 

2AuAl

2

 + 4H

2

SO

4

 + 9MnO

2

 = 2HAu(SO

4

)

2

 + 2Al

2

O

3

 + 9MnO + 3H

2

O     (1) 

2Au

8

Al

3

 + 32H

2

SO

4

 +33MnO

2

 = 16HAu(SO

4

)

2

 + 3Al

2

O

3

 + 33MnO + 24H

2

O   (2) 

В  реакциях  1  и  2  растворение  золота  из  алюминидов  протекает  с 

образованием  комплексного  соединения  –  HAu(SO

4

)

2 

с

 

трехвалентным 

золотом.  

Исходные  данные  и  результаты  термодинамических  расчетов  методом 

Темкина-Шварцмана  для  реакций  растворения  алюминидов  золота  1,  2 

приведены в таблицах 1–3.  

 

Таблица 1. Стандартные  суммарные значения энтальпии (H) и энтропии (S) исходных веществ, 

продуктов и реакций 1 и 2 при 298 К 

 

Стандартные значения Н 

(исходных веществ), 

Дж/моль 

Стандартные значения Н 

(продуктов реакции), Дж/моль 





Н

2

98(исх)

, 

Дж/мо

ль 





Н

298(п

род.)

, 

Дж/моль 



Н

29

8(реак.

)

, 

Дж/

мол

ь 

Реакция 1 

AuAl

2

 

H

2

SO

4

 

MnO

2

 

HAu(SO

4

)

2

 

Al

2

O

3

 

MnO 

H

2

O 

1105,8

6 

3830,91 

2725

,05 

0 

156,9 

53,14 

1482,86 

50,92 

61,5 

69,95 

Реакция 2 

Au

8

Al

3

 

H

2

SO

4

 

MnO

2

 

HAu(SO

4

)

2

 

Al

2

O

3

 

MnO 

H

2

O 

7702,8 

27586,82 

1988

4,02 

464,19 

156,9 

53,14 

1482,86 

50,92 

61,5 

69,95 

Стандартные значения 

S(исходных веществ), 

Дж/моль·К 

Стандартные значения S(продуктов 

реакции), Дж/моль·К 





S

29

8(исх.)

, 

Дж/мо

ль·К 





S

29

8(прод)

 

Дж/мо

ль·К 



S

298(ре

ак.)

, 

Дж/мо

ль·К 

Реакция 1 

AuAl

2

 

H

2

SO

4

 

MnO

2

 

HAu(SO

4

)

2

  Al

2

O

3

 

MnO 

H

2

O 

1105,8

6 

3830,9

1 

2725,0

5 

0 

156,9 

53,14 

1482,86 

50,92 

61,5 

69,9

5 

Реакция 2 

Au

8

Al

3

 

H

2

SO

4

 

MnO

2

 

HAu(SO

4

)

2

 

Al

2

O

3

 

MnO 

H

2

O 

7702,8 

27586,82  19884,02 

464,19 

156,9 

53,14 

1482,86 

50,92 

61,5 

69,95 

 

 

 

 

жүктеу/скачать 5,72 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: