Academic literature on the topic 'Сульфат иони'

Выполнен цикл работ по получению раствора гидроксида лития (LiOH) высокой чистоты методом электрохимической конверсии растворимых солей лития (мембранного электролиза) в полупромышленных масштабах. В качестве электродов применялись нержавеющая сталь (катод) и свинец (анод). Анолитом служил раствор сульфата лития, католитом - вода. При осуществлении процесса мембранного электролиза в анодной камере протекает электрохимическое окисление воды с образованием газообразного кислорода и ионов водорода. Ионы лития при этом беспрепятственно проходят через катионообменную мембрану в катодную камеру, где за счет разложения воды на катоде образуется водород и гидроксид-ионы и происходит концентрирование LiOH до 33-36 г/дм3 по оксиду лития. Эффективность протекания процесса электролиза для одного цикла процесса составляет 50-55 %. Образующаяся в анодной камере серная кислота в дальнейшем может быть нейтрализована добавленным карбонатом лития, а образовавшийся сульфат лития - вновь использован в процессе мембранного электролиза, т. е. будет протекать рециркуляция анолита. Проведение пяти циклов работы на рециклированном анолите позволяет повысить степень перехода ионов лития из анодной камеры в катодную до 95-98 %. Установлено, что в процессе электролиза через катионообменную мембрану в катодную камеру из раствора анолита помимо ионов лития мигрируют и другие ионы металлов (калия, натрия, кальция и др.), а также сульфат-ионы. Для оценки качества получаемого моногидрата гидроксида лития (LiOH•H2O) выполнено упаривание растворов гидроксида лития, полученных как с помощью мембранного электролиза, так и по традиционной технологии - каустификации. Сравнение содержаний примесных ионов в образцах моногидрата гидроксида лития, полученных разными методами, показало, что из раствора сульфата лития методом мембранного электролиза можно синтезировать более чистый готовый продукт. The production of high-purity lithium hydroxide (LiOH) solution by electrochemical conversion of soluble lithium salts (membrane electrolysis) was tested on semi-industrial scale. Stainless steel (cathode) and lead (anode) were used as electrode materials. Lithium sulphate solution was utilised as anolyte and water - as catholyte. During membrane electrolysis, water oxidation takes place in the anode compartment with the formation of gaseous oxygen and protons. Lithium ions permeate through the cationic membrane into the cathode compartment, where gaseous hydrogen and hydroxide ions are formed as the products of water decomposition on the cathode, so lithium hydroxide gets concentrated up to 33-36 g/dm3 with respect to lithium oxide. Electrolysis efficiency is 50-55 % for one process cycle. Sulphuric acid formed in the anode compartment may be then neutralised by adding lithium carbonate, and the formed lithium sulphate may be re-used in membrane electrolysis, which means anolyte recycling. Five successive electrolysis cycles with recycled anolyte allow an increase in the degree of lithium ion transfer from the anode to cathode compartment to 95-98 %. It is established that, in addition to lithium, other metal ions (sodium, potassium, calcium, etc.) and sulphate ions migrate through the cation-exchange membrane into the cathode compartment from anolyte solution. To evaluate the quality of the obtained lithium hydroxide monohydrate (LiOH•H2O), lithium hydroxide solutions obtained both by membrane electrolysis and by the traditional lime causticisation process were evaporated. Comparison between the concentrations of impurity ions in lithium hydroxide monohydrate samples obtained using different methods shows that the product of better purity may be synthesized from lithium sulphate solution by membrane electrolysis.

Ссылка для цитирования: Кузеванов К.К., Дутова Е.М., Кузеванов К.И. Изменение гидрогеохимических условий Академического месторождения при эксплуатации (Томская область, г. Томск) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 6. – С.66-75.
 Актуальность работы обусловлена необходимостью изучения направления и динамики изменчивости химического состава подземных вод в результате длительной эксплуатации месторождения. Подземные воды используются для водоснабжения жилого района г. Томска. Подтверждение ранее выявленных закономерностей и механизмов, приводящих к изменениям гидрогеохимических условий, позволит выработать рекомендации по оптимизации режима работы водозабора, его технического оснащения, усовершенствования системы водоподготовки. Цель: оценить тенденции временного изменения концентраций общего железа, сульфат-иона, величины общей жесткости и pH в природных водах в результате длительного периода эксплуатации водозабора; по выявленным закономерностям предложить возможные механизмы изменчивости гидрогеохимических условий месторождения подземных вод. Методы: обобщение и статистический анализ химического состава подземных вод, полученного в результате многолетних режимных наблюдений. Результаты. Анализ исходных материалов по результатам исследования службами водозабора концентраций компонентов и показателей химического состава подземных вод (железа общего, сульфат-иона, pH, общей жесткости) эксплуатируемого месторождения, представленный в виде многолетних рядов наблюдения, наглядно показывает, что величины оцениваемых параметров на протяжении изученного периода эксплуатации водозабора значительно и неравномерно изменялись. Подобные колебания в динамике показателей состава вод объясняются неравномерным во времени перераспределением объема отбираемой воды из эксплуатационнх скважин водозабора. Тем не менее общие тренды основных направлений изменчивости, такие как снижение содержания общего железа, рост концентрации сульфат-иона, рост общей жесткости, снижение величины pH, установленные ранее проведенными исследованиями, остаются прежними.

При взаимодействии VOSO4, салицилгидроксамовой кислоты и ДМФА выделен полиоксованадатный кластер [V16O42]4-. Строение комплекса подтверждено методом рентгеноструктурного анализа. Проведено DFT исследование [(SO4)⊂V16O42]6- аниона. Исследовано распределение зарядов и энергия взаимодействий в этой системе. Впервые показано, что помимо ожидаемых V…O контактов также реализуются многочисленные внутримолекулярные аттрактивные O…O взаимодействия, стабилизирующие многозарядный анион. Общая энергия взаимодействия сульфат-иона с [V16O42]4- кластером составляет 98 ккал/моль.

Содержание отдельных анионов в зависимости от концентрации может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на органолептические характеристики алкогольных напитков. В работе исследована возможность использования метода капиллярного электрофореза в целях изучения анионного состава спиртных дистиллированных напитков. Для проведения исследований выбрана система капиллярного электрофореза PrinCE, обладающая необходимыми техническими характеристиками. В ходе исследований приготовлены рабочие растворы хлоридов, нитратов и сульфатов массовой концентрацией 0,1 мг/дм и 20,0 дм, соответствующие началу и концу предполагаемого диапазона измерений. Экспериментально определены лучшие рабочие параметры системы капиллярного электрофореза, необходимые для достижения оптимального разделения и чувствительности. Проведенные эксперименты показали, что полное разрешение сигналов хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов возможно при следующих условиях: длина и диаметр кварцевого капилляра 40 см и 50 мкм соответственно, напряжение +30 кВ, инжектирование гидродинамическим способом, давлением ввода 35 мБар, время ввода 20 сек, температура капилляра +25 °С, детектирование кондуктометрическое. Определены последовательность и время выхода пиков целевых анионов, построены калибровочные графики, подтверждена линейность, разработана схема промывки капилляра, обеспечивающая стабильность времени миграции. Установлено, что погрешность определения хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов предлагаемым способом не превышает 20 %. Для подтверждения применимости описанной электрофоретической процедуры в целях определения ионов неорганической природы в спиртных дистиллированных напитках проанализировано более 25 типичных образцов. Диапазон массовых концентраций определяемых ионов в исследованных образцах колебался в широких пределах: для хлорид-ионов от 0,57 до 18,25 мг/дм, для нитрат-ионов 0,08-3,33 мг/дм, для сульфат-ионов 0,29-8,57 мг/дм. Выявлена некоторая закономерность: в составе исследованных образцов виски превалировали хлорид- и сульфат-ионы, в составе образцов рома, текилы и самогона преобладали сульфат-ионы. Экспериментально подтверждено, что разработанная аналитическая процедура применима для экспрессного селективного определения хлорид-, нитрат-, сульфат-ионов за 4 мин в алкогольных напитках методом капиллярного электрофореза с кондуктометрическим детектированием. Предлагаемый подход может быть рекомендован для разработки метрологически аттестованной методики определения ионов неорганической природы в спиртных напитках. The content of individual anions, depending on the concentration, can have both positive and negative effects on the organoleptic characteristics of alcoholic beverages. The possibility of using the method of capillary electrophoresis in order to study the anionic composition of distilled alcoholic beverages was studied in this work. The PrinCE capillary electrophoresis system, which has the necessary technical characteristics, was chosen for the research. In the course of the research, working solutions of chlorides, nitrates and sulfates were prepared, with a mass concentration of 0.1 mg/dm and 20.0 dm, corresponding to the beginning and end of the proposed measurement range. The best operating parameters of the capillary electrophoresis system necessary to achieve optimal separation and sensitivity have been experimentally determined. The experiments performed have shown that the complete resolution of the signals of chloride, nitrate and sulfate ions is possible under the following conditions: the length and diameter of the quartz capillary are 40 cm and 50 μm, respectively, voltage +30 kV, hydrodynamic injection, injection pressure 35 mbar, time input 20s, capillary temperature +25 °C, conductometric detection. The sequence and exit times of target anion peaks were determined, calibration graphs were constructed, linearity was confirmed, and a capillary flushing scheme was developed to ensure the stability of migration times. It has been established that the error in determining chloride-nitrate-sulfate ions by the proposed method does not exceed 20 %. To confirm the applicability of the described electrophoretic procedure for the determination of inorganic ions in distilled alcoholic beverages, more than 25 typical samples were analyzed. The range of mass concentrations of the analyzed ions in the studied samples varied over a wide range: for chloride ions from 0.57 to 18.25 mg/dm, for nitrate ions 0.08- 3.33 mg/dm, for sulfat ions 0.29-8.57 mg/dm. A certain pattern was revealed: chloride and sulfate ions prevailed in the composition of the studied whiskey samples, sulfate ions prevailed in the composition of rum, tequila and moonshine samples. It has been experimentally confirmed that the developed analytical procedure is applicable for the rapid selective determination of chloride, nitrate, and sulfate ions in alcoholic beverages by capillary electrophoresis with conductometric detection. The proposed approach can be recommended for the development of a metrologically certified method for the determination of inorganic ions in alcoholic beverages.