Промышленность \ Промышленная экология

Механохимические аппараты и методы оценки их эффективности: Учебное пособие, страница 26

Вибромельница IE-102/I (Венгрия), w = = 231 мин-1, амплитуда 0.5 см, стальной барабан объемом 1000 см3, загрузка стальных шаров d = 0.8 см, 2 кг

Реагенты – 5 г, общая – 50 г

0.023

Планетарная дифференциальная вибромельница, ускорение 25 g, стальные барабаны объемом 6 см3, внутренний диаметр 2.7 см, цилиндрические мелющие тела d = 1.75 см

Реагенты – 0.02 г, общая – 0.2 г

0.230

Планетарная дифференциальная вибромельница, ускорение 25 g, керамические барабаны объемом 6 см3, внутренний диаметр 2.7 см, цилиндрические керамические мелющие тела d = 1.75 см

Реагенты – 0.02 г, общая – 0.2 г

0.100

Тип мельницы, объем, мелющее тело

Загрузка
материалов

Эффективность, отн. ед.

Валковая мельница ВМ-1, фарфоровый барабан объемом 3 л, внутренний диаметр 16 см, w = 90 мин-1, загрузка шаров из ZrO2, d = 4.0 см, 1.5 кг

Нитроксид – 5 г, PbO2 – 100 г, NaF – 1400 г

0.005

Шаровая мельница МШК-50, фарфоровый барабан объемом 50 л, внутренний диаметр 44 см, w = 45 мин-1, загрузка шаров из ZrO2, d = 4.0 см, 71 кг

Нитроксид – 10 г, PbO2 – 1 кг, SiO2 – 14 кг

0.003

Примечание

* – использовано эквимолярное количество реагентов и разбавлено нафталином в 10 раз.

4.1. Использование модельной реакции,
протекающей с изменением оттенка цвета

В качестве теста для оценки эффективности различных механохимических аппаратов при их работе в разных режимах авторы [40, 45] предлагают использовать реакцию, протекающую с образованием интенсивно окрашенного комплексного соединения. Известно, что при взаимодействии солей кобальта с роданидом аммония NH4CNS или калия KCNS (в сухом виде) образуется комплексная соль интенсивно синего цвета:

                  Со2+ + NH4CNS = (NH4)2[Co(CNS)4]            (77)

Синяя окраска обусловлена существованием комплексного иона кобальта, который в присутствии воды быстро распадается на ионы, вследствие чего синяя окраска пропадает. Образующаяся комплексная соль хорошо хранится на воздухе. Эта реакция известна в аналитической химии как метод качественного обнаружения кобальта при анализе руд и минералов в полевых условиях [75].

Очевидно, можно подобрать и другие исходные реагенты, взаимодействие которых в результате механической обработки приведет к образованию комплексного соединения состава M2[Co(CNS)4], где М – атом металла. Причем можно подобрать такие исходные вещества, чтобы цветовой переход отчетливо наблюдался визуально.

В качестве таких реагентов авторы [40, 45] взяли безводный роданид кобальта Co(CNS)2 и фторид натрия NaF, при химическом взаимодействии которых в процессе МО образуется комплексное соединение Na2[Co(CNS)2F2] синего цвета. Детальное изучение данной реакции методом ОСДО показало, что изменение цвета при механическом воздействии на смесь происходит по двум причинам. Во-первых, в области 430 нм появляется полоса поглощения, которая соответствует d–d переходу в ионе Со2+ в октаэдрическом окружении. Этот процесс имеет место при измельчении солей кобальта в присутствии инертного разбавителя, в данном случае NaF. Во-вторых, появляется новая полоса поглощения в области 608 нм, которая обусловлена d–d-переходами в ионе Со2+ в тетраэдрическом окружении (рис. 10).

Рис. 10.ОСДО системы [Co(SCN)2 + NaF = 4: 100]:

1 – до механической обработки, 2 – 3 – после механической обработки в АГО-2 в течение 1 (3) и 10 (3) мин

Видно, что исходная смесь (кривая 1) имеет в ОСДО некоторый общий фон поглощения в видимой и УФ областях. МО этой смеси в течение 1 мин (кривая 2) приводит к появлению в спектре двух полос поглощения в видимой области. При увеличении времени МО до 10 мин (кривая 3) интенсивность одной из полос (с максимумом поглощения в области l1 = 430 нм) резко уменьшается, а второй (с максимумом поглощения в области l2 = 608 нм), наоборот, растет. При этом в обрабатываемых образцах визуально наблюдается появление зеленой окраски, оттенки которой меняются с увеличением времени МО. После МО более 10 мин образцы приобретают голубой цвет.

Скачать файл