Химические реагенты

Лекция 7 Химические реагенты. Существует 2 вида химических реагентов: 1. Неорганические (электролиты) – при попадании в воду диссоциируются с образованием катионов и анионов; 2. Органические – реагенты, которые получаются из органической основы или путем синтеза на основе более низкомолекулярных органических соединений. Электролиты. Действие электролитов связано с их воздействием на двойной электрический слой и гидратную оболочку, находящуюся вокруг гидратированной глинистой частицы. При низких концентрациях электролита (до порога коагуляции) происходит увеличение заряда частицы за счет попадания в диффузный и адсорбционный слои катиона и аниона диссоциировавшего электролита. Это приводит к увеличению заряда, силы взаимодействия ослабевают, меняются структурные свойства раствора, поэтому при низких концентрациях электролит способствует усилению структурообразования. При увеличении концентрации электролита (выше порога коагуляции) происходит компенсация зарядов на поверхности глинистой частицы, диффузный слой сжимается, что приводит к коагуляции. При высоких концентрациях: коагуляция К выбору концентрации электролита нужно подходить осторожно. В каждом случае рациональная концентрация электролита подбирается экспериментально. Основные представители электролитов: KOH – гидроксид калия (едкий калий); NaOH – гидроксид натрия (едкий натр); Ca(OH)2 – гидроксид кальция; Na2CO3 – кальцинированная сода (бикарбонат натрия); NaHCO3 – гидрокарбонат натрия; BaCO3 – карбонат бария; Na2O∙nSiO2 – силикат натрия (жидкое стекло); NaCl – хлорид натрия; CaCl2 – хлористый кальций; K2CO 3 ­– бикарбонат калия (поташ). Na2Cr2O7 хромпик (двухромовокислый натрий, калий) K2Cr2O7 ярко-оранжевый цвет, пары являются токсичными. Действие электролитов на изменение параметров глинистого раствора: Ф30 Т Ф30  Т  2-3 13-15 Na2CO3, % 10 20 30 1 область при концентрации Na2CO3до 2-3% - область стабилизации Ф30↓; Т↓; θ↓ Связано с тем, что диссоциируется катион Na+и анион CO3-- насыщают поверхность глинистой частицы, заряд частицы возрастает, и силы взаимодействия ослабевают. Раствор разжижается. 2 область при концентрации Na2CO3 до 1315% – область структурообразования Ф30↓; Т↑; θ↑ Усиление структурных свойств происходит засчет того, что попадая в диффузные слои Na+ и СО3-- приводит к компенсации заряда глинистых частиц. Сила взаимодействия возрастает, то есть возрастают структурные свойства. В этом случае глинистые частицы соединяются между собой краевыми частями и углами. 3 область при концентрации Na2CO3 > 15% Ф30↑; Т↓; θ↓ Область, в которой увеличивается концентрация электролита, заряд глинистой частицы приближается к нулю. Выпадают из раствора агрегаты частичек. Падают структурные свойства раствора. Глинистые частички соединяются гранями. К выбору оптимальной концентрации электролита необходимо подходить осторожно, так как при приближении к порогу коагуляции снижаются свойства раствора. 1. Na2CO3 – кальцинированная сода (получается методом кальцинирования). Порошок белого цвета, хорошо растворяется в воде. Растворимость – 215 кг/м3. Назначение: - улучшение качества глин местного производства; - повышения выхода раствора из глин смешанного состава (Na+ + Ca++); - связывание поликатионов; - повышения рН растворов. Са – глина Са-глина + Na2CO3CaCO3 + Na-глина Na+ Ca+ Na+ Ca+ Кальцинированная глина невысокого качества, так как имеет неразвитую гидратную оболочку, катионный обмен идет неэффективно, гидратация плохая. гипс ангидрит цемент СаSO42H2O CaSO4–безводный Са(ОН)2 природный гипсовый СаCl2; MgCl2 камень Ca-глина + Na2CO3 → CaCO3 + Na-глина Натриевая глина более эффективно набухает, хорошо гидратирует. Предпочтительными являются натриевые глины. Гипс – CaSo4∙2H2O (природный гипс, камень), ангидрит – CaSO4безводный. Цемент Минерализированные воды Ca(OH)2CaCl2 Ca++MgCl2 CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4 Хорошо растворимое вещество Слабо растворимое вещество 2. NaOH – гидроксид натрия (едкий натр). Растворимость 1040 кг/м3. Хорошо растворим. Гигроскопичен. Хранится как 40%-60% водный раствор (синеватого цвета). Назначение: - повышение качества глин; - связывание сероводорода; - повышение рН среды. При диссоциации: → улучшет гидратацию родственный анион При добавлении в раствор гидросульфида натрия нарушается щелочность, следовательно, повышается рН засчет увеличения катионов водорода, которые уходя с поверхности частиц, заменяются натрием. 3. СаCl2 - растворимость до 750 кг/м3 Назначение: • ↑ Ca++ в фильтрате; • Регулирование ингибирующего и крепящего действия. Хлоркальциевые растворы, ингибированные растворы. 4. NaCl – растворимость до 300 кг/м3 Назначение: - структурообразователь для глин невысокого качества; - получение солевых растворов (применяются при бурении в многолетних мерзлых породах, при бурении глинистых участков, для получения минерализованных растворов). 5. Na2O ∙ nSiO2 – жидкое стекло (от светло-желтого до темно-бурого цвета) представляет собой водный раствор Назначение: - структурообразователь при концентрации более 5%; - разжижитель при концентрации до 2%-3%; - силикатизация – закрепление глин. CaSiO2 Ca++ + Na2O ∙ nSiO2 Ca++ + SiO2 = CaSO2 цементирующее вещество 6. Na2Cr2O – хромпик (ярко-оранжевого цвета). Растворимость до 750 кг/м3. Назначение: - ингибирующее действие 3%-5%; - повышенная термостойкость (5%-7%) растворов с КМЦ. Электролит носит вспомогательный характер: увеличение термостойкости, ингибирующее действие, растворение органических реагентов.