Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование растворов хлорида лития как экологически чистого компонента низкотемпературных жидкостей - носителей тепла и холода

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование растворов хлорида лития как экологически чистого компонента низкотемпературных жидкостей - носителей тепла и холода"

V а

На правах рукописи

ЛЕЗИНА Наталья Михайловна

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРОВ ХЛОРИДА ЛИТИЯ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО КОМПОНЕНТА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ — НОСИТЕЛЕЙ ТЕПЛА И ХОЛОДА

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском педагогическом университете.

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор химических наук, профессор БАРАННИК В ,П.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор ПОДОБАЕВ Н.И.

кандидат химических наук, старший научный сотрудник ДОБРОХОТОВА ЖБ.

Ведущая организация: научно-производственное объединение "Энергия".

Защита состоится ...... 1998 г. в ../<С..... часов

на заседании специализированного совета К 113.11.12 по присуждению ученой степени кандидата химических наук в Московском педагогическом университете по адресу: 107005, Москва, ул. Радио, д. 10а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПУ по адресу: 107005, Москва, ул. Радио, д. 10а.

Автореферат разослан " 1997 года

Ученый секретарь

специализированного совета МАЗИН Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современной технике требуется большой ассортимент теплоносителей, обладающих специфическими в каждой из отраслей промышленности комплексами теплофизических, коррозионных и других свойств.

В связи с этим встает задача разработки и использования разнообразных охлаждающих жидкостей, обладающих определенным комплексом эксплуатационных характеристик.

Ни одно химическое соединение в чистом виде не соответствует полностью всем предъявляемым требованиям.

Применение низкотемпературных охлаждающих жидкостей на основе глицерина не всегда экономически выгодно, так как водные растворы глицерина обладают комплексом недостаточно благоприятных теплофизических свойств: недостаточно низкой температурой замерзания, слишком высокой вязкостью, вспениваемостью при циркуляции и сравнительной дефицитностью.

Использование низкотемпературных теплоносителей - антифризов на основе этиленгликоля нежелательно в связи с его токсичностью. Этилеыгликоль сосудистый и протоплазматический яд, окисляясь и соединяясь в организме с кальцием крови, образует щавелевокислый кальций, который изменяет щелочно-кислое равновесие крови в сторону ацидоза. Он оказывает выраженное воздействие на ЦНС, сосуды, печень, почки.

Концентрированные водные растворы солей (рассолы) находят все более широкое применение в установках с использованием солнечной и, геотермальной энергий, системах очистки сточных вод, в энергетических установках на тепловых и атомных электростанциях, в процессах химической технологии и других отраслях современной техники; Водные растворы электролитов имеют малую токсичность и температуру замерзания в пределах -20 °С -50 °С, но в большинстве случаев вызывают интенсивную коррозию конструкционных материалов, особенно при температуре выше +20 °С.

Исследование водных растворов солей, пригодных для приготовления низкотемпературных пожаро- и взрывобезопасных, экологически чистых жидкостей с хорошими теплофизическими качествами является актуальной задачей, решение которой позволит сделать более эффективной работу систем обогрева и охлаждения в обитаемых космических объектах, в газо- и нефтеперерабатывающей аппаратуре, лазерной промышленности в условиях весьма низких температур. Особый интерес в этом отношении представляют малоизученные водные растворы хлорида лития, замерзающие при весьма низких температурах - до -70 °С.

Цель работы - исследование водных растворов хлорида лития как основного компонента пожаро- и взрывобезопасной, экологически

чистой низкотемпературной жидкости для систем обогрева и охлаждения в обитаемых космических объектах, в газо- и нефтеперерабатывающей аппаратуре, в лазерной промышленности в условиях весьма низких температур.

Научная новизна. Получены не изученные раньше данные по теплоемкости водных растворов хлорида лития различных концентраций в широком интервале температур. Построена зависимость теплоемкости от состава раствора хлорида лития при 20 °С. Установлен факт изменения в гидратной оболочке ионов, на основании зависимости показателя преломления от концентрации растворов хлорида лития при 17,3 °С.

Исследованы фазовые равновесия в системе хлорид лития -вода в интервале концентраций от 0 до 35% (по массе). Составлены уравнения, описывающие зависимость температуры плавления от концентрации растворов. На основании ограниченного количества экспериментальных данных по положению кривой ликвидус в системе хлорид лития - вода рассчитаны неисследованные участки фазовой диаграммы этой системы. Оценены термодинамические свойства фаз 1лС1-2НгО, ЫС1-ЗН20, 1лС1-5Н20.

Установлено, что 24%-ный водный раствор хлорида лития может служить основным, экологически чистым компонентом низкотемпературного теплоносителя, при условии введения в него ингибирующих композиций. Определены теплофизические характеристики данного раствора при различных температурах. Исследована возможность применения в качестве ингибиторов коррозии в 24%-ном растворе хлорида лития малотоксичных веществ (уротропина, тетрабората и силиката натрия, производных антрахинона).

Практическая ценность работы. Результаты лабораторных испытаний показали возможность применения водных растворов хлорида лития как основного компонента пожаро- и взрыво-безопасной, экологически чистой низкотемпературной жидкости в теплообменных системах обитаемых космических объектах, в газо- и нефтеперерабатывающей аппаратуре, в компрессорах перекачки природного газа, в системах охлаждения дизелей на буровых установках в условиях весьма низких температур.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на семинарах кафедры химии МПУ, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава О-ЗПИ.

По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав (обзора литературы, методики проведения эксперимента, главы 3 и 4 посвящены экспериментальным результатам и их обсуждению), выводов по результатам исследования, списка использованной литературы из 167 наименований.

Работа изложена на ¿У?- страницах текста, содержит 57 рисун-:ов, 36 таблиц.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для приготовления растворов использовался хлорид лития -водный, "хч". Растворы готовились на дистилированной воде, 'асчеты сделаны на сухую соль.

Для изучения химической стойкости металлов и сплавов фименялись медь М-1 (ГОСТ 859-78), латунь Л-63 (ГОСТ 931-78), таль 10 (ГОСТ 1050-74), чугун СЧ 24-44 (ГОСТ 2412-85), алюминий \.Л-9 (ГОСТ 2685-75), припой оловянно-свинцовый ПОС 40-2 (ГОСТ 11930-76).

Физические свойства растворов измеряли традиционными !етодиками: температуру кристаллизации растворов по ГОСТу 8995.5-73 с помощью прибора Баумана-Фрома; плотность растворов определяли с помощью ареометра (ГОСТ 18995.1-73); вязкость •пределяли с помощью капиллярного вискозиметра (ГОСТ 33-82). Теплоемкость определяли методом дифференциальной сканирующей илориметрии. Показатель преломления - на приборе ИРФ - 22.

Скорость коррозии измеряли стандартным гравиметрическим гетодом (ГОСТ 28084-89). Коррозионное поведение металлов изучалось методом потенциостатического снятия анодных и катодных юляризационных кривых, с помощью потенциостата П-5827, а также [роводили измерение разности потенциалов гальванических пар геталлов в растворах и ЭДС металлов с хлорсеребрянным лектродом сравнения.

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ ХЛОРИД ЛИТИЯ - ВОДА

Анализ литературных данных показывает, что помимо спиртов, [итратов, карбонатов в качестве веществ, понижающих температуру замерзания водных систем, можно применять хлориды. Наиболее [ерспективным для использования в качестве хладагента можно :читать хлорид лития, пригодный для получения почти нейтральных >астворов с низкой температурой замерзания.

Анализ литературных данных по фазовым соотношениям юказал, что имеющиеся результаты значительно расходятся, юобенно, в области малых концентраций хлорида лития, что 1ероятно, связано со склонностью растворов к переохлаждению и )еализации в системе метастабильных равновесий. Поэтому прежде

всего были исследованы фазовые равновесия в системе хлор* лития - вода.

Для исследования были приготовлены две серии образцо растворов.

Серия I - это набор растворов с концентрациями: 5%, 10%, 157< 20%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 30%, 35%, был исследова первоначально. Трудности с кристаллизацией, в указанной выш области составов и некоторая неопределенность в значени температуры и состава перитектики, потребовали дополнительны исследований.

Серия II - это дополнительно приготовленные растворы концентрациями: 29%, 31%, 32%, 33%, 34%.

На основании данных серий I и II был построен фрагмен' фазовой диаграммы системы хлорид лития - вода (рис.1.).

Рис.1. Фрагмент фазовой диаграммы системы хлорид лития - вода.

Зависимость температуры плавления от состава в области концентраций от 0 до 25% (масс.) хлорида лития описывается полиномом второй степени:

tnjI.(±0,75) °С = -0,710 + 2,69-10"2ш - ПДЭ-Ю^со2 (1)

СР>

4.0

3,9 3,8

3.7

3,6

45 ЗЛ 3,5 3,2

3.1 3,0

г,9

2.8

V г,в г,5

Д^/г.град.

_|-1-1_

)_I

-30 -20 -10 0 10 го 30 40 50 -Ь°,с

Рис.2. Теплоемкость водных растворов хлорида лития, с концентрациями 5% (1), 10% (2), 15% (3), 20% (4), 25% (5), 30% (6), 35% (7).

Экспериментальная зависимость температуры плавления от состава в области концентраций от 26 до 30% (масс.) хлорида лития имеет вид:

*пл.(±М0) °С = -339,41 + 18,27ш - 0,30о2 (2)

Наконец, в области концентраций от 27 до 35% (масс.) хлорида лития зависимость температуры плавления от состава описывается уравнением:

^(±0,90) °С = 121,28 + 17,42т - 0,379<о2 (3)

Температура эвтектики в изучаемой системе находилась кап среднее по всем экспериментальным данным:

^эвт.) = -72,0 ± 0,5 °С

Температура перитектической реакции определялась также на основании всей совокупности результатов:

Нперитек.) = -60,0 ± 0,5 °С

Составы особых точек на диаграмме состояния определялись по пересечению соответствующих кривых (уравнение 1-3):

ю эвтек. = 25,36 ± 0,45 (% по массе)

ш перитек. - 29,78 ± 0,25 (% по массе)

Зависимость удельной теплоемкости для жидкой фазы от температуры в интервале от -30 °С до +50 °С была получена для шестнадцати составов в системе хлорид лития - вода. Из рис.2 видно, что теплоемкость уменьшается с увеличением содержания хлорида лития в растворе. По полученным данным была построена зависимость теплоемкости от состава раствора при 20 °С (рис.3).

Из рис.3 видно, что зависимость теплоемкости от состава имеет немонотонный характер, причем, точка перегиба соответствует составу ЫС1-5Н20. Полученный результат показывает, что измеряемое теплофизическое свойство (удельная теплоемкость) является чувствительным к изменению типа гидратной оболочки иона лития. Наличие перегиба на рассматриваемой зависимости также может служить подтверждением надежности и достоверности полученных экспериментальных данных.

Для подтверждения образования ассоциатов в растворе было выполнено измерение зависимости показателя преломления от концентрации растворов хлорида лития (рис.4). Из рис.4 видно, что имеет место некоторый излом на кривой зависимости показателя преломления от концентрации растворов хлорида лития. Это дает возможность говорить о существовании, в области близкой к 30% (масс.) хлорида лития, кристаллогидрата.

На основании ограниченного количества экспериментальных данных, используя общие принципы расчета фазовых равновесий, по положению кривой ликвидус в системе хлорид лития - вода были рассчитаны неисследованные участки фазовой диаграммы (рис.5).

Кроме того, были оценены термодинамические свойства фаз 1ЛС1-2Н20, ЫС1'ЗН20, 1лС1-5Н20.

Ш I-'-1-•-'- ..

' о 10 20 30 40 С0,/а

Рис.4. Зависимость показателя преломления водных растворов хлорида лития от его

•(ггтттоитгиаттьгм гтгчт* 17 5 "С

ИССЛЕДОВАНИЕ ХЛАДАГЕНТА НА ОСНОВЕ ХЛОРИДА ЛИТИЯ.

В наибольшей степени всему комплексу требований, предъявляемых к теплофизическим свойствам охлаждающих жидкостей, соответствует 24.%-аый (по массе) раствор хлорида лития.

Проведено определение физических свойств (плотности, вязкости, изменения объема от температуры) хладагента на основе 24%-ного раствора хлорида лития (рис. 6,7,8) в сравнении с 37%-ным раствором этиленгликоля.

Как видно из рис.6, плотность 24%-ного раствора хлорида лития имеет практически линейную зависимость в изученном интервале температур, вязкость (рис.7) в среднем в 1,3 раза больше вязкости 37%-ного раствора этиленгликоля, а изменение объема от температуры (рис.8) у раствора этиленгликоля больше, чем у хладагента на основе хлорида лития.

Т, К

210 —

260-

160--II) 11111 I | I 1 1 I I I I I I | 1 1 1 I I I I I [ I I 1 I 1 I I ч

0,60 Х,Нг0

%00

0?0

0,80

О,У)

Рис.5. Фрагмент рассчитанной фазовой диаграммы системы

ШС1 - н2о

о, Д - экспериментальные данные.

Рис.6. Зависимость плотности растворов от температуры: • - 24%-ный раствор хлорида лития, х - 37%-ный раствор этиленгликоля.

Коррозионные испытания конструкционных материалов в 24%-ном растворе хлорида лития было начато с исследования зависимости скорости коррозии от времени при температуре 75 °С (рис.9) и измерения разности потенциалов металлов при комнатной температуре от времени (рис.10).

Из рис.9 видно, что первоначально достаточно высокая коррозия металлов со временем падает и по истечении времени выходит на прямую. Это дает возможность говорить о стабилизации процесса коррозии в результате экранирования поверхности металлов продуктами коррозии.

Данные рис.10 показывают, что потенциалы металлов со временем тоже падают и приобретают достаточно низкие значения.

Кроме того, были получены зависимости скорости коррозии и изменения разности потенциалов металлов и сплавов, находящихся в контакте в 24%-ном растворе хлорида лития от рН раствора. Изученные зависимости представляют собой интерес, так как пары металлов латунь Л-63/припой ПОС 40-2, медь М-1/припой ПОС 40-2, алюминий АЛ-9/сталь 10, чугун СЧ 24-44/сталь 10 образуют гальванические системы.

П , СП5

Рис.7. Зависимость вязкости растворов от температуры: • - 24%-ный раствор хлорида лития, х - 37%-ный раствор этиленгликоля.

Рис.8. Зависимость изменения объема растворов от

температуры: • - 24%-ный раствор хлорида лития, х - 37%-ный таствсга этиленгликштл.

Скорость коррозии медь М-1/припой ПОС 40-2 минимальна при рН=9. Для пары латунь Л-бЗ/припой ПОС 40-2 оптимальными можно считать значения рН, равные 8 и 9. Для черных металлов и сплава алюминия в обоих парах наиболее оптимальным значением является рН=8.

Разность потенциалов всех изученных пар металлов со временем падает и, выходя на прямую, приобретает достаточно низкие значения. Причем, разность потенциалов пары латунь Л-63/припой ПОС 40-2 имеет наименьшее значение при рН=7, пары медь М-1/припой ПОС 40-2 - при рН=9. В обоих случаях анодом является припой ПОС 40-2, катодом латунь в паре латунь Л-63/припой ПОС 40-2 и медь в паре медь М-1/припой ПОС 40-2. Следует отметить, что разности потенциалов пар алюминий АЛ-9/сталь 10 и чугун СЧ 24-44/сталь 10 имеют небольшие значения, причем, у первой пары металлов она чуть больше. Кроме того, в паре алюминий АЛ-9/сталь 10 анодом является алюминий АЛ-9, а в паре чугун СЧ 24-44/сталь 10 - чугун СЧ 24-44. Катодом в обоих парах была сталь 10.

Таким образом, на основании коррозионных и теплофизических свойств растворов системы хлорид лития - вода можно утверждать, что 24%-ный раствор хлорида лития может применяться в качестве основного экологически чистого компонента охлаждающей жидкости при условии введения в него ингибирующих добавок.

При выборе ингибиторов коррозии мы руководствовались экологическими соображениями. Использовались нетоксичные или малотоксичные соединения типа уротропина, тгтрабората и силиката натрия, производных антрахинона.

Исследование влияния уротропина на коррозию металлов и

сплавов.

Была получена зависимость скорости коррозии металлов и сплавов от концентрации уротропина (от 0,01% до 0,1% (по массе)). По всей совокупности данных (рис.11) можно сказать, что достаточную защиту припоя обеспечивает добавка 0,01% (по массе) уротропина (скорость коррозии в этом случае уменьшается в два раза), черных металлов и алюминия - 0,1% (по массе) уротропина) (скорость коррозии стали и чугуна при этом меньше в десять раз, а алюминия - в шесть раз, чем в неингибированном растворе хлорида лития).

Гравиметрические данные хорошо коррелируют с результатами электрохимических исследований (измерение разности потенциалов и снятие поляризационных кривых металлов и сплавов в чистом 24%-ном растворе хлорида лития и с добавлением 0,1% (по массе) уротропина).

Кроме того, была получена зависимость теплоемкости от температуры 24%-ного раствора хлорида лития с содержанием 0,1% (по массе) уротропина. При низких температурах теплоемкость охлаждающей жидкости с добавлением ингибитора в 1,14 раза

Рис.9. Зависимость скорости коррозии металлов от времени Рис.10. Изменение потенциалов металлов во времени

(<о(1ЛС1)=24%): 1- алюминий АЛ-9, (^(1дС1)=24%): 1- алюминий АЛ-9,

2 - чугун СЧ 24-44, 3 - сталь 10, 4 - латунь Л-63, 2 - чугун СЧ 24-44, 3 - сталь 10, 4 - латунь Л-63,

5 - мрль М-1 К - ппиттпй ТТПР ЛП.О к -- -

О

Ум*

с ул?.

' 0 0,01 0,01 0,05 0,07 0,09 0/ (*),"/„

0,05 0,07 ООв 0,1 СО,"/,,

Рис.11. Зависимость скорости коррозии металлов в растворе хлорида лития ((0=24%) от концентрации уротропина: 1 - чугун СЧ 24-44, 2 - сталь 10, 3 - алюминий АЛ-9, 4 - припой ПОС 40-2.

меньше, чем чистого раствора хлорида лития при тех же температурах. Однако, с повышением температуры различия в значениях теплоемкостей уменьшаются и при температуре 50 °С совпадают в пределах погрешности. Это говорит о целесообразности выбранной нами ингибирующей добавки.

Исследование влияния тетрабората и силиката натрия на коррозию металлов и сплавов.

Была получена зависимость скорости коррозии металлов и сплавов от концентрации тетрабората и силиката натрия. По всей совокупности данных (рис.12) можно сказать, что незначительную защиту меди и латуни обеспечивает содержание 0,3% (по массе) тетрабората натрия. Наибольший защитный эффект припоя, стали и чугуна также наблюдается при содержании 0,3% (по массе) буры в хладагенте. При этом скорость коррозии припоя меньше в семь раз, стали и чугуна - в три раза, чем в чистом растворе хлорида лития. Низкие концентрации тетрабората натрия не оказывают значительной защиты алюминия от коррозии. Но с увеличением содержания ингибирующей добавки коррозия алюминия ослабевает, и при введении 1,0% (по массе) буры она минимальна. Такая закономерность объясняется тем, что в нейтральной, слабощелочной средах ион хлора, обладая большой проницаемостью, оказывает значительное влияние на оксидную пленку алюминия, увеличивая тем самым коррозию. В сильнощелочных растворах оксидная пленка отсутствует и скорость коррозии алюминия не зависит от природы присутствующих в растворе анионов, а определяется процессом растворения алюминия с образованием алюминатов.

Содержание 0,1% (по массе) силиката натрия (рис.13) в растворе хлорида лития является оптимальным для защиты припоя (скорость коррозии в этом случае уменьшается в шесть раз). Достаточную защиту стали и чугуна от коррозии также обеспечивает 0,1% (по массе) добавка силиката натрия. При этом скорость коррозии стали и чугуна в шесть раз меньше, чем в неингибированном растворе хлорида лития. Однако, с уменьшением концентрации ингибирующей добавки скорость коррозии этих металлов увеличивается. Такая закономерность объясняется тем, что образующийся на поверхности хлорид железа (II) не защищает железо и чугун от коррозии. Однако, при введении в раствор силиката натрия достаточных концентраций рН среды увеличивается и образующийся на поверхности силикат железа (II) обеспечивает достаточную защиту этих металлов. Введение в раствор хлорида лития 0,05% (по массе) силиката натрия является оптимальным для защиты алюминия от коррозии. Однако, при содержании меньшего или большего количества ингибирующей добавки скорость коррозии алюминия возрастает.

Гравиметрические данные хорошо согласуются с результатами электрохимических исследований. Были сняты поляризационные

в растворе хлорида лития (ш =24%) от концентрации тетрабората натрия: 1 - медь М-1, 2 - латунь Л-83, 3 - припой НОС 40-2, 4 - чугун СЧ 24-44, 5 - сталь 10, 6 - алюминий АЛ-9.

О 0,01 0.0Ъ 0,05 0,07 0,09 0,1 Ш,'/.

Рис.13. Зависимость скорости коррозии металлов

3 растворе хлорида лития (^=24%) от концентрация тетрабората натрия: 1 - медь М-1, 2 - латунь Л-63, 3 - припой ПОС 40-2,

4 - чугун СЧ 24-44, 5 - сталь 10, 6 - алюминий АЛ-9.

кривые металлов и сплавов в чистом 24%-ном растворе хлорида лития, с добавлением 0,1% и 0,3% (по массе) тетрабората натрия и смеси 0,3% (по массе) тетрабората натрия и 0,1% (по массе) силиката натрия. Результаты экспериментальных данных дают возможность утверждать о синергическом эффекте тетрабората и силиката натрия с концентрациями 0,3% и 0,1% (по массе), соответственно, на коррозию стали и чугуна.

Важной характеристикой охлаждающей жидкости является теплоемкость, поэтому была получена зависимость теплоемкости от температуры 24%-ного раствора хлорида лития с добавлением 0,3% (по массе) тетрабората и 0,1% (по массе) силиката натрия. С повышением температуры теплоемкость ингибированного хладагента увеличивается и при температуре 50 °С совпадает с теплоемкостью неингибированного раствора хлорида лития. Это говорит о целесообразности выбранной нами ингибирующей композиции.

Исследование влияния производных антрахинона на

коррозию металлов и сплавов.

В качестве ингибирующих добавок в 24%-ном растворе хлорида лития были исследованы следующие производные антрахинона: ализариновый красный С (Б) /Ыа-соль 1,2-дигидроксиантрахинон -3-сульфокислоты/, ализарин-комплексон /1,2-дигидрокси -3-амино-метилантрахинон - И^-диуксусная кислота/, хромовый зеленый антрахиноновый /Ыа-соль 1,4 - ди-/2у - сульфо - 4' - метилфенил-амино/ - антрахинона/, ализариновый черный П /1,2,6 - тригидрокси - 3,4 - пиридшшантрахинон/. При взаимодействии а - гидроксиантра-хинонов с ионами металлов, способных к комплексообразованию в водной среде, образуются металлхелаты. Они похожи на 2:1 -комплексы азокрасителей, в которых азогруппа заменена карбонильной. Поэтому в качестве ингибитора был опробован и азокраситель -ализариновый желтый Р ^а-соль 2 - гидрокси -5-/ 4.' - нитрофенилазо/ - бензойной кислоты/.

■ ; По всей совокупности экспериментальных данных (рис.14) можно сказать, что достаточную защиту меди и латуни обеспечивает введение в хладагент 0,05% (по массе) ализарина-комплексона. Содержание в 24%-ном растворе хлорида лития 0,01% (по массе) ализаринового черного П является оптимальным для защиты припоя, стали и чугуна от коррозии. Достаточную защиту алюминия от коррозии обеспечивает введение в 24%-ный раствор хлорида лития 0,05% (по массе) ализаринового красного С(Э) и ализаринового желтого Р.

Однако, широкое применение данных производных антрахинона ограничено из-за их недостаточной стойкости в растворах при повышенных температурах и в потоке жидкости. В этих условиях устойчивым остается лишь раствор, ингибированный ализарином-комплексоном.

Л)

0,4 0,3

о,г 0,1 о

5,0

4.0

АО

гр

1Р

о

0,01 орг 0,05 цок 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 (*)/е

5

ор{ 0,01 0,05 ОрЬ 0,05 ОрВ 0,07 0,0В Оря 0,1 и),°/в

к,

0,5

о* 0,ъ о,г 0,1 о

0,01 орг орз арь 0,05 о,ое 0,07 орв 0,09 о,1 со,д

г/м-сУт.

0,01 орг Ц05 0,04 0,05 0,06 № 0,08 0,09 0,1 /о

Рис.14. Зависимость скорости коррозии меди М-1 (а), припоя ПОС 40-2 (б), стали 10 (в), алюминия АЛ-9 (г) от концентрации ализаринового желтого Р -л и производных антрахинона в растворе хлорида лития (ьо=24%):щ - ализариновый красный С (Б), • - ализарин-комплексов, х - хромовый зеленый

антрахиноновый, □ - ализаоиновый чргшый ТТ.

О малой токсичности этих соединений свидетельствует их массовое использование в качестве красителей тканей, применяемых для шитья одежды, пластмасс, используемых для изготовления изделий пищевого и бытового назначения.

ВЫВОДЫ

1. Изучены физико-химические свойства водных растворов хлорида лития - растворов, обладающих по сравнению с любыми другими растворами солей минимальной температурой кристаллизации, лежащей в области -70 °С и поэтому представляющих значительный интерес в смысле использования их в качестве антифризов, взамен применяемых в промышленности и транспорте ядовитых, горючих и взрывоопасных этиленгликолевых.

2. Получены данные по теплоемкости водных растворов хлорида лития различных концентраций в широком интервале температур. Построена зависимость теплоемкости от состава раствора хлорида лития при 20 °С.

3. Установлен факт изменения в гидратной оболочке ионов, на основании зависимости показателя преломления от концентрации растворов хлорида лития при 17,3 °С.

4. Исследованы фазовые равновесия в системе хлорид лития - вода в интервале концентраций от 0 до 35% (по массе) и построен фрагмент фазовой диаграммы системы хлорид лития - вода.

5. На основании ограниченного количества экспериментальных данных по положению кривой ликвидус рассчитаны неисследованные участки фазовой диаграммы в системе хлорид лития - вода.

6. Оценены термодинамические свойства фаз 1лС1-2Н20, 1лС1-ЗН20, 1ЛС1-5Н20.

7. Установлено, что растворы хлорида лития (ш =24%) могут служить основным компонентом низкотемпературной экологически чистой охлаждающей жидкости, при условии- введения в него ингибирующих композиций.

8. Исследована возможность применения экологически безопасных веществ (уротропина, тетрабората и силиката натрия, производных антрахинона) в качестве ингибиторов коррозии в низкотемпературной охлаждающей жидкости на основе хлорида лития.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах:

1. Баранник В.П., Кубышкина Е.К, Лезина Н.М. Коррозионные и теплофизические свойства хладагента на основе хлорида лития

// Защита от коррозии и охрана окружающей среды.-1995.-№8-9,-

2. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М. Антрахинон и его производные - ингибиторы коррозии алюминиевых сплавов в хладагентах // Защита от коррозии и охрана окружающей среды,-1995.-№10.-С.8-10.

3. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М. Получение охлаждающих смесей // Химия в школе.-1996.-№4.-С.71-73.

4. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М. Теплоносители: знать, чтобы правильно использовать // Химия в школе.-1996.-№5.-

5. Баранник В.П., Кубышкина Е.К, Лезина Н.М. Проведение испытаний теплофизических свойств жидкостей и их коррозионного воздействия на металлы в школьных условиях / Моск. педаг. универ. М.,-1996.-6с. // Деп. В ИТОП РАО.-13.05.96.-№27-96.

6. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М. Хладагент на основе хлорида лития: перспективы применения / Моск. педаг. универ. М.,-1996.-6с.-ил.2 // Деп. В ВИНИТИ -14.05.96.-№1520-В96.

7. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М., Суворкин С.В. Поведение черных металлов в ингибированных растворах хлорида лития / Моек педаг. универ. М.,-199б.-8с.-ил.4 // Деп. В ВИНИТИ -14.05.96.-№1521-В96.

8. Баранник В.П., Кубышкина Е.К., Лезина Н.М, Суворкин С.В. Сравнение теплофизических свойств солевых хладагентов / Моск. педаг. универ. М.,-1996.-7с.-ил.2 // Деп. В ВИНИТИ -14.05.96.-№1522-В96.

С.12-15.

С.6-8.

Подп. к печ. 01.12.97 Объем 1,25 п. л. Зак. 397 Тир. 100 Типография МПГУ